學(xué)習(xí)情境3交通燈控制系統(tǒng)的制作-項(xiàng)目1-1知識(shí)準(zhǔn)備

學(xué)習(xí)情境3-交通燈控制系統(tǒng)的制作中斷系統(tǒng)是單片機(jī)中非常重要的組成部分，它是為了使單片機(jī)能夠?qū)ν獠炕騼?nèi)部隨機(jī)發(fā)生的事件實(shí)時(shí)處理而設(shè)置的。中斷功能的存在，在很大程度上提高了單片機(jī)實(shí)時(shí)處理能力，可以極大地提高單片機(jī)的運(yùn)行效率，使系統(tǒng)工作更加靈活和智能化，是學(xué)習(xí)單片機(jī)必須掌握的重要內(nèi)容。生活中常見(jiàn)的交通燈控制就是單片機(jī)中斷控制系統(tǒng)的一個(gè)典型應(yīng)用。情境描述本情境由三個(gè)任務(wù)組成：任務(wù)一：可中斷控制的流水燈系統(tǒng)的制作，主要掌握中斷設(shè)置等基本操作，為下面的復(fù)雜交通燈系統(tǒng)的中斷控制打下基礎(chǔ)；任務(wù)二：簡(jiǎn)易秒表的制作，主要定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的C51編程，為下面的復(fù)雜交通燈系統(tǒng)的定時(shí)顯示打下基礎(chǔ)；任務(wù)三：交通燈控制系統(tǒng)的制作，全方面利用了中斷控制和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，并進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)和程序的設(shè)計(jì)。程序包括主程序和中斷服務(wù)程序兩部分，通過(guò)學(xué)習(xí)可系統(tǒng)地掌握中斷的應(yīng)用技能。一、情境描述若遇到特殊情況，交警接到到命令，有特殊車輛要求緊急通過(guò)，交警按下緊急按鈕，使兩個(gè)方向路口的交通燈都變成紅色，把路口讓出來(lái)。特殊車輛過(guò)去后，交通燈控制系統(tǒng)又恢復(fù)正常工作。交通高峰時(shí)，交警發(fā)現(xiàn)A向是綠燈，可是沒(méi)有車輛再通過(guò)了，而B(niǎo)向是紅燈，車輛很多排起長(zhǎng)龍，這時(shí)交警可變換按鈕，使A方向變成紅燈，B方向變成綠燈放行，以緩解B方向交通壓力。項(xiàng)目1-可中斷控制的流水燈系統(tǒng)制作1知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)情境2-單片機(jī)控制數(shù)碼管的顯示一、項(xiàng)目描述二、項(xiàng)目分析在51單片機(jī)的P1口上接有8只LED。初始狀態(tài)8只LED亮，按下按鍵，高4位和低4位LED交替閃爍。在外部中斷0輸入引腳P3.2（INT0*）引腳接有一只按鈕開(kāi)關(guān)K1。程序要求將外部中斷0設(shè)置為負(fù)跳沿觸發(fā)。在程序啟動(dòng)時(shí)，P1口上的8只LED亮。按一次按鈕開(kāi)關(guān)K1，使引腳接地，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳沿觸發(fā)的外中斷0中斷請(qǐng)求，在中斷服務(wù)程序中，讓低4位的LED和高4位的LED交替閃爍。該任務(wù)需要掌握的知識(shí)技能如下：(1)單片機(jī)AT89C51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成；(2)中斷允許控制寄存器IE、中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP的作用；(3)各中斷源的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位的意義及清零；(4)中斷的響應(yīng)過(guò)程；(5)外部中斷應(yīng)用的編程步驟及技巧。三、學(xué)習(xí)路線圖先接電話，然后再繼續(xù)看書(shū)，這樣效率更高。中斷的概念只有一個(gè)CPU的51單片機(jī)，面臨多任務(wù)時(shí)，它是如何處理的呢？中斷的概念中斷的基本概念概念：“中斷”，是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行某一段程序的過(guò)程中，由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)、外的某種原因，有必要中止原程序的執(zhí)行，而去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，待處理結(jié)束后，再返回來(lái)繼續(xù)執(zhí)行原程序的過(guò)程。中斷技術(shù)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，要求單片機(jī)能及時(shí)地響應(yīng)中斷請(qǐng)求源提出的服務(wù)請(qǐng)求，并快速響應(yīng)與及時(shí)處理。引導(dǎo)問(wèn)題1根據(jù)中斷的概念，你在生活中都見(jiàn)過(guò)哪些中斷應(yīng)用的場(chǎng)景？舉例說(shuō)明。承上中斷響應(yīng)機(jī)制一個(gè)完整的中斷處理過(guò)程應(yīng)包括：中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)中斷處理中斷返回當(dāng)中斷請(qǐng)求源發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，如中斷請(qǐng)求被允許，單片機(jī)暫時(shí)中止當(dāng)前正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處理中斷服務(wù)請(qǐng)求，處理完中斷服務(wù)請(qǐng)求后，再回到原來(lái)被中止的程序之處（斷點(diǎn)），繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。小明看書(shū)電話鈴響暫?？磿?shū)書(shū)中做記號(hào)電話談話繼續(xù)看書(shū)中斷的概念某人看書(shū)電話鈴響暫?？磿?shū)書(shū)中做記號(hào)電話談話繼續(xù)看書(shū)現(xiàn)實(shí)生活中的中斷單片機(jī)的中斷

響應(yīng)中斷請(qǐng)求返回主程序中斷服務(wù)程序中斷請(qǐng)求主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序CPU在處理某一工作A發(fā)生了另一事件B，請(qǐng)求CPU立刻去處理CPU暫時(shí)停止當(dāng)前的工作A記錄斷點(diǎn)，轉(zhuǎn)去處理事件B處理B繼續(xù)Ａ的工作中斷的概念某人看書(shū)電話鈴響暫?？磿?shū)書(shū)中做記號(hào)電話談話繼續(xù)看書(shū)現(xiàn)實(shí)生活中的中斷單片機(jī)的中斷CPU在處理某一工作A發(fā)生了另一事件B，請(qǐng)求CPU立刻去處理CPU暫時(shí)停止當(dāng)前的工作A記錄斷點(diǎn)，轉(zhuǎn)去處理事件B處理B返回繼續(xù)Ａ的工作中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)（保護(hù)斷點(diǎn)）中斷服務(wù)中斷返回中斷系統(tǒng)中斷的概念中斷源：是引起中斷的原因，或者是能發(fā)出中斷申請(qǐng)的來(lái)源，又被稱作“中斷請(qǐng)求源”。中斷請(qǐng)求：就是中斷源向CPU提出的處理請(qǐng)求。中斷響應(yīng)：是當(dāng)中央處理機(jī)發(fā)現(xiàn)已有中斷請(qǐng)求時(shí)，中止、保存現(xiàn)行程序執(zhí)行狀態(tài)，并自動(dòng)引出中斷處理程序的過(guò)程。中斷的概念中斷服務(wù)：程序是專門為中斷設(shè)計(jì)的，在中斷事件發(fā)生時(shí)執(zhí)行的專用子程序，一般分為：保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、執(zhí)行操作、恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)這些部分。中斷返回：中斷處理完畢,返回到被中斷的原程序的過(guò)程。引導(dǎo)問(wèn)題3如果出現(xiàn)更緊急的事件，如電熱水壺?zé)_(kāi)，事件的先后順序如何？中斷優(yōu)先級(jí)處理原則對(duì)同時(shí)發(fā)生多個(gè)中斷申請(qǐng)時(shí)，遵循以下原則：?不同優(yōu)先級(jí)的中斷同時(shí)申請(qǐng)(很難遇到)—先高后低?相同優(yōu)先級(jí)的中斷同時(shí)申請(qǐng)(很難遇到)—按序執(zhí)行?正處理低優(yōu)先級(jí)中斷又接到高級(jí)別中斷—高打斷低?正處理高優(yōu)先級(jí)中斷又接到低級(jí)別中斷—高不理低AT89C51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)AT89C51的中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷請(qǐng)求源，2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)2級(jí)中斷服務(wù)程序嵌套。每一中斷源可用軟件獨(dú)立控制為允許中斷或關(guān)閉中斷狀態(tài)；每一個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)均可用軟件設(shè)置。外部中斷0（INT0）：來(lái)自P3.2引腳，采集到低電平或者下降沿時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。外部中斷1（INT1）：來(lái)自P3.3引腳，采集到低電平或者下降沿時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。定時(shí)器∕計(jì)數(shù)器0（T0）：定時(shí)功能時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自片內(nèi)；計(jì)數(shù)功能時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自片外P3.4引腳。發(fā)生溢出時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。定時(shí)器∕計(jì)數(shù)器1（T1）：定時(shí)功能時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自片內(nèi)；計(jì)數(shù)功能時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自片外P3.5引腳。發(fā)生溢出時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。串行口：為完成串行數(shù)據(jù)傳送而設(shè)置。單片機(jī)完成接收或發(fā)送一組數(shù)據(jù)時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。引導(dǎo)問(wèn)題4根據(jù)圖3-2AT89C51單片機(jī)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將中斷名稱對(duì)應(yīng)的中斷源填寫在下表中。中斷名稱中斷源外部中斷0

定時(shí)器0溢出中斷

外部中斷1

定時(shí)器1溢出中斷

串口中斷引導(dǎo)問(wèn)題5請(qǐng)寫出P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4、P3.5引腳的復(fù)用功能。引導(dǎo)問(wèn)題6如果要求外部中斷0控制LED燈，應(yīng)該通過(guò)哪個(gè)端口的引腳連接獨(dú)立按鍵，使用其它的接口是否可以，為什么？1、中斷號(hào)在C51中，每一個(gè)中斷源都有一個(gè)指定的中斷號(hào)，中斷服務(wù)函數(shù)中必須聲明對(duì)應(yīng)的中斷號(hào)，用中斷號(hào)確定該中斷服務(wù)程序是哪個(gè)中斷所對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序。C51中的中斷函數(shù)2、中斷函數(shù)定義格式在C51程序設(shè)計(jì)中，當(dāng)函數(shù)定義時(shí)用了interruptm修飾符，系統(tǒng)編譯時(shí)把對(duì)應(yīng)函數(shù)轉(zhuǎn)化為中斷函數(shù)，自動(dòng)加上程序頭段和尾段，并按51系統(tǒng)中斷的處理方式自動(dòng)把它安排在程序存儲(chǔ)器中的相應(yīng)位置。C51中的中斷函數(shù)函數(shù)類型函數(shù)名（參數(shù)）interruptm[usingn][usingn]用于指定本函數(shù)內(nèi)部使用的工作寄存器組，其中n的取值為0~3，表示寄存器組號(hào)?？梢允÷?，省略后系統(tǒng)自動(dòng)選擇。中斷函數(shù)不能進(jìn)行參數(shù)傳遞，如果中斷函數(shù)中包含任何參數(shù)聲明都將導(dǎo)致編譯出錯(cuò)。中斷函數(shù)沒(méi)有返回值，建議在定義中斷函數(shù)時(shí)將其定義為void類型，以明確說(shuō)明沒(méi)有返回值。中斷服務(wù)程序的執(zhí)行外部中斷初始化流程任務(wù)3

外部中斷0控制LED變化任務(wù)要求：初始狀態(tài)奇數(shù)燈滅，偶數(shù)燈亮，每按鍵并松開(kāi)一次，LED奇偶燈亮滅狀態(tài)變化一次。分析：要求使用外部中斷控制LED燈，首先使AT89C51單片機(jī)的P1口連接8個(gè)LED，采用高電平點(diǎn)亮方式，觸發(fā)外部中斷0的為P3.2，按鍵按下，給P3.2輸入下降沿信號(hào)，觸發(fā)中斷。#include<reg52.h>main(){

P1=0x55;//P1口初始值

EA=1;//全局中斷開(kāi)

EX0=1;//外部中斷0開(kāi)

IT0=1;//邊沿觸發(fā)

while(1)

{

//其他程序

}}/*------------------------------------------------

外部中斷程序------------------------------------------------*/void

ISR_Key(void)interrupt0using

1{

P1=~P1;}根據(jù)下表修改代碼，調(diào)試程序，運(yùn)行并將觀察到的結(jié)果填寫到表格中，將你對(duì)中斷參數(shù)對(duì)運(yùn)行結(jié)果的總結(jié)寫到側(cè)邊欄。硬件連接怎樣變化運(yùn)行結(jié)果分析原因EA=0，其他不變

EX0=0，其他不變

IT0=0，其他不變

EX1=1，IT1=1，其他不變

引導(dǎo)問(wèn)題15任務(wù)3所要求的的功能，也可以不使用中斷機(jī)制而改用判斷語(yǔ)句（if）實(shí)現(xiàn)。（1）請(qǐng)?jiān)谙旅娴目蛑袑懗龌趇f語(yǔ)句完成任務(wù)3功能的C程序代碼，并調(diào)試運(yùn)行。（2）當(dāng)CPU執(zhí)行到按鍵檢測(cè)語(yǔ)句后，才去改變LED的狀態(tài)，如果沒(méi)有執(zhí)行到，那么即使你按下按鍵單片機(jī)也不會(huì)響應(yīng)，也就是CPU主動(dòng)去問(wèn)按鍵有沒(méi)有被按下。無(wú)論CPU在干嘛，只要觸發(fā)中斷后，CPU就會(huì)放下手中的活，第一時(shí)間趕回來(lái)處理，也就是按鍵被按下后主動(dòng)告訴CPU。練習(xí)題：請(qǐng)針對(duì)下面進(jìn)行連線。 CPU主動(dòng)響應(yīng)中斷機(jī)制

CPU被動(dòng)響應(yīng)if語(yǔ)句任務(wù)4

按鍵控制8個(gè)LED依次點(diǎn)亮任務(wù)要求：每按鍵一次，LED從左到右依次逐個(gè)點(diǎn)亮，而其它LED都不亮，循環(huán)往復(fù)。引導(dǎo)問(wèn)題8小組討論，在線框內(nèi)畫出程序設(shè)計(jì)的流程圖。void

Delay10Ms(){

unsigned

char

i,j;

for(i=40;i>0;i--)

for(j=250;j>0;j--);}void

ISR_Key(void)interrupt0//外部中斷0引起的中斷程序{

Delay10Ms();

if(KEY==0)//二次判斷按鍵確實(shí)按下

{

while(KEY==0);//等待按鍵釋放

k=(k<<1)|0x01;//左移，最低位補(bǔ)1

}

if(KEY==0xff)

KEY=0xfe;}#include<reg52.h>sbitKEY=P3^2;unsigned

char

k=0xfe;void

Delay10Ms();int

main(){

IT0=1;//下降沿觸發(fā)

EX0=1;//外部中斷0允許

EA=1;//開(kāi)總中斷

while(1)

{

P1=k;

}}任務(wù)5

按鍵控制LED反向點(diǎn)亮任務(wù)要求：?jiǎn)纹瑱C(jī)開(kāi)發(fā)板上8個(gè)LED燈，初始狀態(tài)1,3,5,7燈亮，2,4,6,8燈滅，按一次按鍵，亮滅反轉(zhuǎn)。要求采用外部中斷1方式實(shí)現(xiàn)，啟用按鍵去抖。引導(dǎo)問(wèn)題

任務(wù)要求外部中斷1控制LED燈，使用哪個(gè)接口實(shí)現(xiàn)與按鍵的連接？使用其它的接口是否可以，為什么？任務(wù)6

可中斷控制的流水燈系統(tǒng)（按鍵控制LED交替閃爍）任務(wù)要求：在51單片機(jī)的P1口上接有8只LED。在外部中斷0輸入引腳P3.2（INT0*）接有一只按鈕開(kāi)關(guān)K1。程序要求將外部中斷0設(shè)置為負(fù)跳沿觸發(fā)。在程序啟動(dòng)時(shí)，P1口上的8只LED亮。按一次按鈕開(kāi)關(guān)K1，使引腳接地，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳沿觸發(fā)的外中斷0中斷請(qǐng)求，在中斷服務(wù)程序中，讓低4位的LED和高4位的LED交替閃爍。引導(dǎo)問(wèn)題24（1）硬件連接填寫下表