项目4单片机应用技能实训(C语言)教案

单片机应用技能实训(C语言)教案—项目4项目4防盗报警器电路制作任务1MCS-51单片机中断系统学习一、案头任务MCS-51单片机中断系统学习授课时间年月日授课班级教学形式讲授、讨论授课时数2课时教学用具教学资源项目制作成品、课件课前准备教学目标1、理解中断的概念。2、了解中断系统的结构。3、掌握中断请求标志的作用4、掌握中断允许寄存器、中断优先级寄存器的作用和使用方法。5、理解中断响应的条件、中断响应遵循的规则、中断响应过程。教学重点1、中断请求标志的作用及置位复位方法。2、中断允许寄存器、中断优先级寄存器的使用方法。教学难点1、对中断请求标志位置位/复位的理解。2、中断响应过程。教学过程1、通过对报警器电路的工作特点分析，引出项目任务。2、中断的基本概念。3、中断系统的结构。4、中断系统各组成部分作用及使用方法。5、中断响应的条件、中断响应遵循的规则、中断响应过程。教学后记二、教学实施过程实施环节教学内容导学方法组织教学1、检查学生出勤情况并做好记录。2、调整学生的注意力，为上课作准备。互动交流复习提问1、在项目3中，单片机是如何获取正反转命令的？2、以同学们的了解，防盗报警器由几部分构成？本项目的终极目标是制作一个单片机控制的断线式防盗报警器。提问导思导入在单片机控制系统中，对于有可能发生，但又不能确定其是否发生、何时发生的事件处理，通常采用中断方式处理。比如盗窃事件就是此类事件。所以本项目采用中断方式，项目设计制作之前先来学习中断系统。启发学习积极性讲授新课一、中断的基本概念将正在执行的程序暂停，转而去执行另一程序的过程称为中断。中断系统是单片机的重要组成部分，它使单片机具有实时中断处理能力，进行实时控制，故障自动处理等。下面介绍中断系统的几个基本概念。1、中断源中断源是指能够发出中断请求信号的来源。2、中断的开放与关闭所谓中断开放（也称开中断），就是允许CPU接受中断源提出的中断请求。所谓中断的关闭（也称关中断），就是不允许CPU接受中断源提出的中断请求。3、中断优先级控制对于有多个中断源的单片机系统，对中断源进行响应的先后次序必须事先设定，即中断优先级控制。4、中断处理过程中断处理过程可归纳为中断请求、中断响应、中断处理及中断返回四部分。二、MCS-51单片机的中断系统MCS-51单片机中断系统的结构框图如图4-2所示，由5个中断源，4个用于中断控制的专用寄存器TCON、SCON、IE和IP及优先级硬件查询电路构成。图4-2中断系统列举生活中的中断事例，说明中断的含义。用多媒体展示图4-2。1、中断源和中断请求标志MCS-51单片机的5个中断源及中断请求标志见表4-1，其中两个是外部中断源，另外3个属于内部中断源。表4-1MCS-51单片机的中断源与中断请求标志中断源说明标志外部中断0（INT0）从P3.2引脚输入的中断请求IE0定时器/计数器T0定时器/计数器T0溢出发出的中断请求TF0外部中断1（INT1）从P3.3引脚输入的中断请求IE1定时器/计数器T1定时器/计数器T1溢出发出的中断请求TF1串行口串行口发送、接收时产生的中断请求TI、RIMCS-51的5个中断源的中断请求标志位位于定时器控制寄存器TCON和串行口控制寄存顺SCON中，TCON及SCON中各位的名称如表5-2所示。对TCON和SCON中与中断有关的位说明如下：TF1（TF0）：定时/计数器T1（T0）的溢出中断请求标志位，当T1/T0计数产生溢出时，由硬件将TF1（TF0）置1，向CPU请求中断。当CPU响应其中断后，由硬件将TF1（TF0）自动清0。IE1（IE0）：外部中断1（外部中断0）的中断请求标志位。IE1（IE0）=1，表示外部中断1（外部中断0）请求中断，当CPU响应其中断后，由硬件将IE1（IE0）自动清0；IE1（IE0）=0，表示外部中断没有请求中断。IT1（IT0）：外部中断1（0）的中断触发方式控制位。若将IT1（IT0）置0，则外部中断1（0）为电平触发方式。若将IT1（IT0）置1，则外部中断1（0）为边沿触发方式。TI：串行口发送中断请求标志位。当串行口发送完一帧数据后，由硬件将TI置1，向CPU请求中断。CPU响应中断后，必须用软件将TI清0。RI：串行口接收中断请求标志位。当串行口接收完一帖数据后，由硬件将RI置1，向CPU请求中断。CPU响应中断后，必须用软件将RI清0。2、中断的开放和关闭MCS-51单片机中断的开放与关闭是由中断允许寄存器IE的相应位来进行控制的。IE中各位的名称如表4-3所示。表4-3IE中各位的名称IE位D7D6D5D4D3D2D1D0位名称EA——ESET1EX1ET0EX0IE中各位的定义如下：EA：中断允许总控制位。EA=1时，开放所有的中断请求，但重点说明中断请求标志的作用及置位复位方法意义。详细说明中断开放是否允许各中断源的中断请求，还要取决于各中断源的中断允许控制位的状态。ES：串行口中断允许位。ET1（ET0）：定时器T1（T0）中断允许位。EX1（EX0）：外部中断1（0）中断允许位。中断允许位为0时关闭相应中断，为1时开放相应中断。单片机系统复位后，IE中各中断允许位均被清0，即关闭所有中断。如需要开放相应中断源，则应使用软件进行置位。例如开放外部中断0和定时器1，可使用如下指令：EA=1;//开放总允许EX0=1;//开放外部中断0中断ET1=1;//开放定时器1中断或者IE=0x85;//将相应位置1，开放相应中断3、中断源的优先级控制51单片机的中断源可设置为两个中断优先级：高优先级中断和低优先级中断，从而可实现两级中断嵌套。中断优先级控制寄存器IP中各位的名称如表5-4所示。IP位D7D6D5D4D3D2D1D0位名称PSPT1PX1PT0PX0IP中各位的定义如下：PT0（PT1）：定时器0（1）的中断优先级控制位。PX1（PX0）：外部中断1（0）的中断优先级控制位。PS：串行口的中断优先级控制位。中断控制位为1时，相应中断为高优先级，为0时相应中断为低优先级。可以通过指令将相应位置1或清0。单片机复位后，IP全部清0。4、响应中断的条件单片机响应中断时，必须满足以下几个条件：（1）有中断源发出中断请求。（2）中断允许总控制位及申请中断的中断源的中断允许位均为1。（3）没有同级别或更高级别的中断正在响应。（4）必须在当前的指令执行完后，才能响应中断。若正在执行RETI或访问IE、IP的指令，则必须再另外执行一条指令后才可以响应中断。5、中断响应遵循的规则中断响应遵循如下规则：先高后低，停低转高，高不理低、自然顺序。与关闭的意义及使用方法。自然优先级按从低到高的顺序是：串行口→定时器T1→外部中断1→定时器T0→外部中断06、中断响应过程CPU响应中断时，由硬件自动执行如下操作：（1）保护断点，即把程序计数器PC的内容压入堆栈保存。（2）清内部硬件可清除的中断请求标志位（IE0、IE1、TF0、TF1）。（3）将被响应的中断源的中断服务程序入口地址送入PC，从而转移到相应的中断服务程序执行。表4-5MCS-51单片机各中断源中断入口地址中断源入口地址C语言中断编号外部中断0（INT0）0003H0定时器/计数器T0000BH1外部中断1（INT1）0013H2定时器/计数器T1001BH3串行口0023H4各中断源中断服务程序入口地址如表4-5所示。从CPU检测到中断请求信号到转入中断服务程序入口地址所需的时间称为中断响应时间。中断响应时间一般为3~8个机器周期。7、中断系统应用注意事项在应用中断系统时应在设计硬件和软件时考虑解决如下问题：（1）明确任务，确定采用哪些中断源及中断触发方式。（2）中断优先级分配。（3）中断服务程序要完成的任务。（4）程序初始化设置即开放相关中断源。说明中断入口地址的作用。课堂小结1、中断的基本概念。2、MCS-51单片机中断系统结构。3、51单片机的中断源与中断请求标志。4、中断专用寄存器IE、IP的使用。5、中断响应的条件及响应规则。6、中断响应过程及中断入口地址。7、中断系统的应用注意事项。课后作业自我测评1题、2题、3题、6题。任务2中断系统应用—防盗报警器电路硬件、软件设计一、案头任务中断系统应用—防盗报警器电路硬件、软件设计授课时间年月日授课班级教学形式讲授、讨论授课时数2课时教学用具教学资源课件、单片机应用制作成品课前准备教学目标1、掌握中断系统应用C语言程序编写方法。2、掌握防盗报警器电路的整体构成。3、理解应用程序的编程思路。教学重点1、防盗报警器电路的整体构成。2、应用程序的的编程思路。教学难点1、堆栈操作指令的理解。2、对中断服务程序与主程序的关系的理解。教学过程1、复习使用中断系统时需要考虑的问题。2、介绍项目任务要求。3、根据项目任务要求引导设计硬件电路。4、C语言中断服务子程序的编写方法。5、应用程序流程图绘制。6、应用程序设计。教学后记二、教学实施过程实施环节教学内容导学方法组织教学1、检查学生出勤情况并做好记录。2、调整学生的注意力，为上课作准备。互动交流复习提问1、如何开关中断？2、使用中断时需要考虑的问题?提问导思导入本项目的任务要求是：1、用一个控制开关启动进入防盗状态，开关闭合经50S延时后，进入防盗状态。当断线报警电路发出报警请求信号后，若50S内没有正确的密码输入，单片机即输出报警信号。一旦报警，单片机不能复位，只能用断电复位；2、防盗状态的退出由4个控制开关的状态来控制，用4个控制开关状态作为密码数据输入，主人进入后，在50S内将控制开关置于正确状态（输入正确密码），则防盗报警器电路退出防盗状态。启发学习积极性讲授新课一、防盗报警器电路设计1、防盗报警器电路构成方案设计根据项目要求，本项目硬件由键开关电路、单片机最小应用系统、灯光报警电路和断线报警触发电路构成。2、电路设计根据电路构成方案，对各组成部分进行设计。键开关采用拨码开关；灯光电路用发光二极管代替；断线报警触发电路可以三极管及相关元件构成。硬件电路原理图如图4-5所示。图4-5原理图3、元件选择（1）复习晶振电路元件及复位电路元件的选择。（2）复习发光二极管电路元件选择。（3）断线报警触发电路元件的选择。其中：三极管：9013断线模拟开关：自锁按键基极电阻：2K集电极电阻：10K老师和同学共同讨论在黑板上绘制电路原理图。由同学选择，老师指导。二、应用程序编写1、应用程序流程图绘制本项目采用8个发光二极管全部反复亮灭闪烁来报警，S1~S4输入的正确密码设为0011（闭合为0，断开为1）。主程序及中断服务程序流程图如图下所示。图4-6流程图2、程序设计根据流程图编写程序。延时函数、灯光报警函数由学们进行编写，中断服务子程序编写说明如下：（1）中断服务函数（子程序）定义格式void中断服务函数名（void）interrupt中断编号（2）本项目的中断服务函数编写如下：voidint1()interrupt2//外部中断1的中断编号为2{delay2(20);//延时50Sif(P1!=0xf3)//输入密码错误则报警{dgbj();}else//输入密码正确{EX1=0;P0=0x00;F0=1;//置密码正确标志}}根据流程图编写的主程序如下：voidmain(){老师进行编写及说明。P0=0x00;//点亮彩灯PX1=1;//置中断高优先级IT1=0;//置中断电平触发方式EA=1;//开总中断位while(1)//主程序大循环{do//等待S4闭合{P1=0xff;}while(S4==1);F0=0;//清密码标志delay1(20);//延时50Sif(F0==0&S4==0)//S4闭合则进入防盗状态{P0=0xff;//熄灭彩灯EX1=1;//开中断}}}3、讨论应用程序可否进行修改4、扩展中断源的方法。在老师引导下与同学一起完成应用程序设计。时间允许时，可由同学对应用程序进行优化设计。课堂小结1、使用中断时需要考虑的问题。2、防盗报警器电路设计。3、C语言中断服务程序的编写。4、应用程序设计