“單片機中斷概述”微課教學設計

仇學敏 貴州廣播電視大學

關鍵字：單片機中斷 微課 教學設計

一、引言

微課是在“互聯網+教育”背景下成為一種重要的教學手段，微課因為“短而精”的特點適合學習者利用碎片時間進行學習。教育者必須深刻理解微課的含義及其特點，根據教學內容研究適合微課的方法和手段，讓學生在零碎較短時間內掌握知識點，使微課在教學中起到積極的效果。

一般情況下微課的時間要求在十分鐘左右，由于一節微課時間的局限性，這就限制了一節微課中可以容納的教學內容，因此，這就要求教師在微課制作中，對教學內容的重難點知識進行分析。由于單片機中斷的知識點較多，為了保證學生在學習的過程中保持濃厚的學習興趣，因此把單片機中斷概述的微課知識點分為四個，這樣不僅突出了單片機中斷的知識點，而且還讓更好地保障學生的學習效果。

雖然微課的特征是“短而精”，但是微課也具有課程的屬性，也需要有完整的教學設計。下面就從教學導入、教學內容、教學小結這三個方面來介紹“單片機中斷概述”微課的教學設計。

二、教學設計

(一）教學導入

一個資源（CPU）面對多項任務時，由于資源有限，就會出現資源競爭的局面，即多項任務爭奪一個CPU。如何來解決這一問題？這就要通過中斷來解決。本節課的教學內容：中斷概念、中斷源、中斷嵌套。能力要求：了解：中斷概念；理解：中斷源；掌握： 中斷嵌套。

(二）教學內容

1.中斷概念

我們先來看日常生活中的中斷：當你正在專心看書時，突然電話鈴響，于是用書簽標記當前書的頁數，拿電話進行電話通話，通完話后回到書桌繼續從標記處看書。

中斷原因：一個人不可能同時完成兩項任務。先接電話，然后再繼續看書，這樣效率最高！單片機只有一個CPU，一旦面臨多任務，它也會中斷嗎？

下面我們從生活中和計算機中對中斷的概念進行類比。在生活中，當我們在專心看書的時候，突然電話鈴響，我們要暫停看書，來接聽電話，電話通話完畢后再返回接著看書。在計算機中，當CPU在執行主程序時，突然有一個中斷請求的事件發生，CPU就會暫停主程序的執行，轉到中斷事件進行處理，處理完中斷事件后再返回主程序，繼續執行主程序。電話鈴響、事件發生這是中斷請求，接聽電話、處理事件這是中斷處理，返回看書、返回主程序這是中斷返回。

計算機中的中斷概念：當CPU在執行主程序時，突然遇到中斷請求，CPU在主程序當前的位置做斷點標記，暫停主程序的執行，進行中斷響應，CPU轉向執行中斷程序，執行完中斷程序后，CPU返回主程序的斷點標記處，繼續執行主程序。

什么是中斷？中斷是指發生了某種隨機事件，計算機就暫停現行程序的運行，轉去執行另一程序（隨機事件），以處理發生的事件，處理完隨機事件后又自動返回原來的程序繼續運行。下面我們來介紹有關中斷的幾個術語：中斷源：引起中斷的原因，向CPU發出中斷申請的來源；主程序：CPU現行運行的程序；斷點：主程序被斷開的位置（或地址）；中斷服務：處理隨機事件的程序。

中斷的優點：

(1）分時操作：CPU分時操作多個I/O設備，大幅度提高計算機的利用率。

(2）實時控制：CPU能夠及時處理應用系統的隨機事件，系統的實時性增強。

(3）故障處理：CPU具有處理突發性事件能力比如設備故障、掉電等，系統可靠性提高。

2.中斷源

什么是中斷源？向CPU發出中斷請求的來源就是單片機的中斷源。單片機80C51有三類共5個中斷源，分別是：2個外部中斷，2個定時中斷和1個串行中斷。外部信號引起外中斷，外部中斷共有2個中斷源，即外部中斷0和外部中斷1。定時中斷是為了定時或計數的需求而準備的。串行中斷是為了串行數據傳送的需求而準備的。

下面我們來介紹中斷源所對應的中斷標志及入口地址。外中斷0，IE0中斷標志，0003H中斷服務程序入口；定時器0，TF0中斷標志，000BH中斷服務程序入口； 外中斷1，IE1中斷標志，0013H中斷服務程序入口； 定時器1，TF1中斷標志，001BH中斷服務程序入口；串行口中斷，RI或TI中斷標志，0023H中斷服務程序入口。

3.中斷嵌套

當CPU正在執行中斷服務程序時，這時又有新的中斷源發出中斷申請，CPU響應嗎？（向學生提問）答案：CPU要進行分析判斷，決定是否響應。這分兩種情況。情況1：當中斷申請由同級或低級中斷源申請時，CPU不會理睬。情況2：當中斷申請由高級別中斷源申請時，CPU就要響應。

什么是中斷嵌套？當CPU正在執行中斷服務程序時，又有中斷優先級更高的新的中斷申請產生，這時CPU就會暫停當前的中斷服務程序轉去響應處理高級新的中斷申請，待高級中斷程序處理結束后再返回原中斷程序的斷點處繼續執行。

下面我們來學習二級中斷嵌套的執行過程。如圖所示。當CPU執行主程序時，收到低級中斷的請求，CPU就會暫停主程序的執行，響應低級中斷，轉向低級中斷的執行，在執行低級中斷的過程中，又收到高級中斷的請求，CPU再暫停低級中斷的執行，響應高級中斷，轉向執行高級中斷，執行完高級中斷后，返回低級中斷，繼續執行低級中斷，執行完低級中斷后，CPU返回主程序，繼續執行主程序。

(三）教學小結

本節課介紹了三個知識點，首先，從生活中例子引出計算機中斷的概念及優點。其次介紹了單片機5個中斷源及對應中斷標志、入口地址。最后介紹了單片機中斷的嵌套原理及二級中斷嵌套的執行過程。

三、結束語

相對于傳統的教學模式，微課不僅改變了傳統的教學形式，而且更加突出了教學中的知識點。使學生在碎片化學習時間中注意力更加集中，學習效率更高，知識點的掌握更好。通過實踐證明，在單片機的教學中應用微課的教學方式輔助教學，可以更好地讓學生學好單片機這門課程。