單片機外部中斷的教學和自學方法研究與設計

【摘要】外部中斷是單片機接收外部器件的信號而不占用CPU常規時間的實用技術，是單片機技術的一個難點?；谖以簡纹瑱C實驗室的基本實驗條件，經過近四個學期的研究和教學實踐驗證，設計了適用于高職高專相關專業教學和自學單片機外部中斷的一種方法，實驗表明該方法可以實現良好的教學效果。

【關鍵詞】單片機；外部中斷；優先級；教學方法

1.前言

在多年的機電一體化技術專業《單片機原理及應用》課程的授課過程中，逐漸總結出了該課程的重點和難點，其中，單片機外部中斷是重中之重。

2.實驗設備介紹

我院采用的是自主研發的單片機實踐教學設備，如圖1所示。

圖1 單片機實踐教學設備

控制核心為STC89C52RC單片機，采用DIP40封裝，該系列單片機具備極為方便的程序下載方式，是目前保有率較高的一款通用單片機。顯示器采用六個共陽極數碼管，P2口作為數碼管的位選信號，P0口信息作為數碼管的顯示段碼。兩類輸入設備均采用機械式自復位按鍵，其一是4*4矩陣按鍵，其二是P3口的獨立式按鍵。P3.2和P3.3分別是外部中斷0和外部中斷1的觸發信號，KEY2和KEY3兩個按鍵產生的低電平信號和由1到0的下降沿信號可以觸發中斷。設備的部分原理圖如圖2所示。

3.中斷原理

3.1 中斷基本原理

中斷技術是指CPU要中斷當前正在處理而未完成的任務一，先去完成任務二，待任務二完成之后再繼續完成先前未完成的任務一。在這里任務一可以是C代碼的任何一個函數或者是主函數，任務二是中斷處理子函數。

可以觸發單片機中斷的信號被叫做中斷觸發信號，單片機配置兩個外部中斷源INT0和INT1，他們的觸發信號分別是由P3.2和P3.3兩條管腳輸入的，低電平觸發INT0。外部中斷觸發信號的形式可以通過IT0和IT1兩個控制位來配置，控制位設置為0，其觸發相應中斷的信號形式為低電平觸發，若設置為1則為控制引腳出現由1到0的下降沿的時候觸發。兩類信號均可以通過連接在P3口的獨立式按鍵實現。

3.2 中斷優先級

中斷優先級有兩層意義。第一層意義是中斷源的默認優先級，他們依次從高到低是INT0，定時器0，INT1，定時器1，串行口。第二層意義是中斷源的自定義優先級，一般設置兩級自定義優先級，若將中斷源的優先級控制位設置為高電平1，則為高級中斷，反之為低級中斷。自定義優先級同為高級中斷或者低級中斷的中斷源，他們的中斷優先級由默認優先級決定。

4.中斷的實驗驗證

為了充分解析單片機的中斷技術，結合上述中斷原理，研究設計了一系列實驗模塊，各模塊詳見下列程序清單。

#include

unsigned char code table[]={0xc0， 0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8， 0x80，0x90，0x88，0x83，0xc6，0xa1，0x86，

0x8e}；//共陽極數碼管顯示段碼。

unsigned char counter，ValueS，ValueG； //定義三個無符號字符型變量。

void DelayXms（unsigned char i）；

void display（）；

void main（）

{

EA=1；//打開總中斷“開關”。

EX0=1；//打開INT0“開關”。

EX1=1；//打開INT1“開關”。

IT0=1；//INT0觸發引腳P3.2低電平0觸發（IT0=1將配置該觸發引腳出現1->0下降沿時觸發中斷）。

IT1=0；//INT1觸發引腳P3.3低電平0觸發（IT1=1將配置該觸發引腳出現1->0下降沿時觸發中斷）。

PX0=0；//設置INT0為低級中斷。

PX1=1；//設置INT1為高級中斷。

while（1）{display（）；}//主函數循環的主體是顯示工作。

}

void WINT0（）interrupt 0//INT0處理函數。模塊一：實現計數值加一。

{

DelayXms（5）；//消除機械式自復位按鍵的抖動。

if（INT0==0）//INT0=P3.2。

{counter++；}//計數值加一。

if（counter==10）

{counter=0；}//計數值逢十清零。

}

void WINT11（）interrupt 2//INT1處理函數。模塊二：實現最左邊一個數碼管顯示0。

{

P2=0x01；

P0=table[0]；

display（）；

}

void display（）//模塊三：最右邊兩位數碼管的動態顯示計數值。

{

ValueS=counter/10；//取整，十位。

ValueG=counter%10；//取余，個位。

P2=0x20；

P0=table[ValueG]；

DelayXms（3）；

P2=0X10；

P0=table[ValueS]；

DelayXms（3）；

}

void DelayXms（unsigned char i）//模塊四：X毫秒延時。

{

while（--i）

{

unsigned char j = 250；

while（--j）；

}

}

（1）實驗一：設置INT0為下降沿觸發方式（IT0=1），中斷處理函數為模塊一計數值加一。實驗結果表明單片機可以順利的將按鍵的按下次數顯示出來。

（2）實驗二：設置INT0為低電平觸發方式（IT0=0）。實驗結果表明單片機不能夠正常顯示按鍵按下次數。因為電平觸發方式的時候，只要觸發信號引腳是低電平就要申請中斷加一，人工按下機械式按鍵，將會被單片機掃描為多次低電平，出現重復加一，顯示亂碼的情況。可以擴展到INT1，收獲同樣的實驗結果。

（3）實驗三：采用默認優先級，設置INT0為低電平0觸發，一直按下KEY2實現顯示0功能。設置INT1為下降沿觸發，按下KEY3一次實現加一功能。實驗第一步，單獨按KEY3可以順利實現加一功能；第二步，保持KEY2按下狀態，因為低電平0觸發的緣故，CPU將不斷的實現INT0的顯示0的功能，這時候按下KEY3是不能夠實現加一功能的，因為INT0的優先級要高于INT1。

（4）實驗四：設置INT0實現加一功能而INT1實現顯示0的功能。實驗第一步，單獨的KEY2和KEY3的功能可以分別實現；第二步，在保持KEY3按下的情況下，再來按KEY2可以實現加一功能。

（5）實驗五：通過自定義優先級的方式將INT1設置為高級中斷（PX1=1），INT0設置為低級中斷（PX0=0），重復實驗三和實驗四可以達到類似的效果。

5.總結

經過近幾年的實踐教學，研究設計了適用于高職高專機電一體化技術相關專業教學和自學單片機外部中斷的一種方法，其中涵蓋了簡單可行的五個實驗，實驗表明該方法可以實現良好的教學效果。

參考文獻

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[2]脫建智.高職單片機技術的理論與實踐一體化教學研究[J].中國職工教育，2012.12：136.

[3]脫建智.一種基于單片機的矩陣式鍵盤的設計與應用[J].中國新通信.2012，24：52.

作者簡介：脫建智（1981—），男，山東青州人，碩士，講師，現供職于濰坊工程職業學院，研究方向：機電一體化系統。