《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) 》中職配套PPT課件,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) ,《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),》中職配套PPT課件,單片機(jī),應(yīng)用技術(shù),配套,PPT,課件 項(xiàng)目三 倒計(jì)時(shí)交通燈 一、教學(xué)目標(biāo) 1. 了解中斷的概念和作用等概念。 2. 熟悉會運(yùn)用51系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)進(jìn)行簡單的功能控制。 3. 掌握編寫中斷服務(wù)程序。 4. 掌握設(shè)計(jì)簡單的單片機(jī)系統(tǒng)軟件。 二、課時(shí)分配 本項(xiàng)目共4個(gè)任務(wù)，安排8課時(shí)。 三、教學(xué)重點(diǎn) 通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)按鈕控制外部中斷應(yīng)用、定時(shí)器控制數(shù)碼管計(jì)時(shí)、定時(shí)器中斷實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)交通燈控制、倒計(jì)時(shí)交通燈制作與調(diào)試的識讀及簡單分析；電阻器的參數(shù)、作用及測量；通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，我們要掌握單片機(jī)中斷系統(tǒng)的基本概念、工作原理和工作方式，并掌握中斷服務(wù)程序的寫法和實(shí)際應(yīng)用；了解定時(shí)器的工作方式及應(yīng)用。本項(xiàng)目中，我們將先用兩個(gè)任務(wù)來學(xué)習(xí)單片機(jī)的中斷系統(tǒng)和定時(shí)器系統(tǒng)，最后以這兩個(gè)項(xiàng)目為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)交通燈的總體控制。 四、教學(xué)難點(diǎn) 1.掌握中斷服務(wù)程序的工作過程。 2.掌握會使用51系列定時(shí)器。 五、教學(xué)內(nèi)容 任務(wù)一 按鈕控制外部中斷應(yīng)用 知識準(zhǔn)備 51單片機(jī)四組I/O口中的P3口其實(shí)是多功能復(fù)用口，其中P3.2和P3.3（第12、13腳）就是單片機(jī)的外部中斷輸入端，如圖所示。 一、 任務(wù)及其優(yōu)先級 一個(gè)完整的單片機(jī)系統(tǒng)其實(shí)就是由多個(gè)不同功能的子模塊疊加在一起所組成的。 二、 中斷的概念 中斷是為使CPU具有對單片機(jī)外部或內(nèi)部產(chǎn)生的重要事件進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的能力而設(shè)置的。51系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)能大大提高單片機(jī)對內(nèi)部和外部事件的處理能力。 三、 51系列單片機(jī)的中斷源 51系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)如圖所示。 1. IT1——INT1中斷觸發(fā)方式控制位 (1) “1”INT1使用跳沿觸發(fā)方式； (2) “0”INT1使用電平觸發(fā)方式。 2. IE1——INT1中斷請求標(biāo)志位 若IT1為1，則當(dāng)INT1輸入引腳產(chǎn)生一個(gè)下降沿時(shí)，該位會被硬件置“1”，以向CPU發(fā)出中斷申請。該位會在CPU響應(yīng)INT1中斷服務(wù)程序后由硬件清“0”，該位可以軟件清“0”。 四、 中斷使能控制寄存器 中斷使能控制寄存器IE是控制51單片機(jī)中斷開關(guān)的寄存器。其各位的含義如表所示。該特殊功能寄存器是可位尋址的。通過對該寄存器的設(shè)置，能夠?qū)崿F(xiàn)中斷的2級開關(guān)控制，即一個(gè)所有中斷的總開關(guān)和每個(gè)中斷的子開關(guān)。 1. EA——中斷使能總控制位 (1) “1”開放所有中斷（俗稱開中斷）； (2) “0”屏蔽所有中斷（俗稱關(guān)中斷）。 2. ES——串口中斷使能控制位 (1) “1”打開串口中斷； (2) “0”關(guān)閉串口中斷。 3. ET1——T1溢出中斷使能控制位 (1) “1”打開T1溢出中斷； (2) “0”關(guān)閉T1溢出中斷。 4. EX1——INT1中斷使能控制位 (1) “1”打開INT1中斷； (2) “0”關(guān)閉INT1中斷。 5． ET0——T0溢出中斷使能控制位 (1) “1”打開T0溢出中斷； (2) “0”關(guān)閉T0溢出中斷。 6． EX0——INT0中斷使能控制位 （1） “1”打開INT0中斷； (2) “0”關(guān)閉INT0中斷。 五、 中斷優(yōu)先級控制寄存器 中斷優(yōu)先級控制寄存器IP，用于控制單片機(jī)中斷源的優(yōu)先級。該寄存器是可位尋址的。并且該寄存器設(shè)定的中斷優(yōu)先級高于自然優(yōu)先級。其各位的含義如表所示。 1. PS——串口中斷優(yōu)先級控制位 (1) “1”串口中斷優(yōu)先級設(shè)為高； (2) “0”串口中斷優(yōu)先級設(shè)為低。 2. PT1——T1溢出中斷優(yōu)先級控制位 (1) “1”T1溢出中斷優(yōu)先級設(shè)為高； (2) “0”T1溢出中斷優(yōu)先級設(shè)為低。 3. PX1——INT1中斷優(yōu)先級控制位 (1) “1”INT1中斷優(yōu)先級設(shè)為高； (2) “0”INT1中斷優(yōu)先級設(shè)為低。 4. PT0——T0溢出中斷優(yōu)先級控制位 (1) “1”T0溢出中斷優(yōu)先級設(shè)為高； (2) “0”T0溢出中斷優(yōu)先級設(shè)為低。 5. PX0——INT0中斷優(yōu)先級控制位 (1) “1”INT0中斷優(yōu)先級設(shè)為高； (2) “0”INT0中斷優(yōu)先級設(shè)為低。 六、 中斷處理過程 當(dāng)某一個(gè)中斷發(fā)生時(shí)，單片機(jī)的中斷系統(tǒng)將該中斷的中斷請求標(biāo)志位置“1”，CPU查詢到該標(biāo)志位是“1”后，如果該中斷被打開，那么，CPU會停止當(dāng)前程序的運(yùn)行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并將中斷請求標(biāo)志位清“0”（串口中斷標(biāo)志位必須軟件清“0”）。 七、 外部中斷的觸發(fā)方式 外部中斷是當(dāng)單片機(jī)外部發(fā)生緊急事件，需要單片機(jī)立即處理時(shí)，事件能夠向CPU發(fā)出處理請求的途徑。 外部事件觸發(fā)外部中斷的方式有兩種： 1. 電平觸發(fā)方式（低電平） 2. 邊沿觸發(fā)方式（下降沿） 八、 外部中斷服務(wù)程序的編寫 中斷服務(wù)程序的編寫和其他函數(shù)程序的編寫略有不同。這是因?yàn)楫?dāng)中斷發(fā)生時(shí)，每個(gè)中斷所對應(yīng)的中斷服務(wù)程序所存放的位置在ROM中是固定的，因此，中斷服務(wù)程序必須通過中斷號指定中斷的類型。 任務(wù)實(shí)施 一、 原理圖的繪制 在PROTUES中畫好原理圖，完整的原理圖如圖所示。 二、 編寫外部中斷試驗(yàn)程序 三、 程序分析 typedef 原數(shù)據(jù)類型 新數(shù)據(jù)類型； typedef unsigned int U16； 四、 編譯與仿真 將上述源程序在KEIL C中編譯并生成HEX文件，在PROTUES中作原理圖仿真。正確的編譯結(jié)果如圖所示。 目標(biāo)檢測 任務(wù)二 定時(shí)器控制數(shù)碼管計(jì)時(shí) 知識準(zhǔn)備 數(shù)字鐘是日常生活很常用的數(shù)碼產(chǎn)品，在本任務(wù)中，我們將模擬實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘讀秒部分的功能，并且使用兩個(gè)按鍵控制外部中斷來使秒表能夠根據(jù)需要正計(jì)時(shí)和倒計(jì)時(shí)。 一、 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的基本知識 51系列單片機(jī)內(nèi)部具有兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，分別是T0和T1（52系列還有定時(shí)器T2）。 1.計(jì)數(shù)器模式 2. 定時(shí)器模式 二、 定時(shí)器控制寄存器TCON TCON中各位的含義如表312所示，這里我們主要講解高四位的功能。 1. TF1——T1溢出中斷請求位 (1) “1”T1溢出，向CPU申請中斷。 (2) “0”T1未溢出。 2. TR1——T1啟動位，該位須由軟件置位或清零 (1) “1”T1計(jì)數(shù)開始。 (2) “0”T1計(jì)數(shù)停止。 三、 定時(shí)方式寄存器TMOD 表321所示是TMOD中各位的含義。該寄存器不能位尋址。 1. M1，M0——T0方式控制位 (1) “00”方式0——13位定時(shí)計(jì)數(shù)方式。 (2) “01”方式1——16位定時(shí)計(jì)數(shù)方式。 (3) “10”方式2——8位常數(shù)自動重載方式。 (4) “11”方式3——雙8位定時(shí)計(jì)數(shù)方式（僅適用于T0）。 2. C/T——定時(shí)器計(jì)數(shù)器模式選擇位 (1) “1”T0處于計(jì)數(shù)模式。 (2) “0”T0處于定時(shí)模式。 3. GATE——門控位 (1) “1”定時(shí)計(jì)數(shù)器的啟動由TR0=1和INT0接收到的高電平來共同控制。 (2) “0”定時(shí)計(jì)數(shù)器的啟動僅由TR0=1來控制。 四、 定時(shí)計(jì)數(shù)器的四種工作方式 1. 方式0 當(dāng)M1M0是00時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器工作于方式0，該方式是13位定時(shí)或計(jì)數(shù)方式。該方式下，定時(shí)計(jì)數(shù)器的邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示。 2. 方式1 當(dāng)M1M0是01時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器工作于方式1，該方式是16位定時(shí)或計(jì)數(shù)方式。該方式下，定時(shí)計(jì)數(shù)器的邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示。 3. 方式2 方式0和方式1的最大特點(diǎn)是，當(dāng)計(jì)數(shù)發(fā)生溢出后，計(jì)數(shù)器會全部清0。因此在循環(huán)定時(shí)或循環(huán)計(jì)數(shù)應(yīng)用時(shí)，就會需要軟件反復(fù)設(shè)置計(jì)數(shù)器的初值，這不但增加了程序的復(fù)雜度，而且在定時(shí)時(shí)間很短的場合，也會影響到定時(shí)的精度。此時(shí)，可以使用方式2來解決這個(gè)問題。 4. 方式3 方式3是為了增加一個(gè)附加的8位定時(shí)計(jì)數(shù)器而提供的，這樣51單片機(jī)就具有三個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器（52系列單片機(jī)本身就有第三個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器T2）。只有T0能工作于方式3，T1不能工作在方式3，一般只有在T1做波特率發(fā)生器，系統(tǒng)卻還需要兩個(gè)定時(shí)器的情況下才使T0工作于方式3。如圖所示是T0工作在方式3時(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)圖。 五、 定時(shí)器初值的計(jì)算 當(dāng)使用定時(shí)器時(shí)，根據(jù)所需的定時(shí)值，需要設(shè)置定時(shí)器的初值。下面以最常用的方式1為例，詳細(xì)講解定時(shí)器初值的計(jì)算過程。 任務(wù)實(shí)施 一、 原理圖的繪制 在PROTUES中繪制原理圖，繪制好原理圖。 二、 編寫定時(shí)器計(jì)數(shù)試驗(yàn)程序 三、 程序分析 主函數(shù)首先初始化定時(shí)器T1和T0，并打開兩個(gè)定時(shí)器中斷和外部中斷。然后打開兩個(gè)定時(shí)器使兩個(gè)定時(shí)器開始運(yùn)行。 四、 編譯仿真 將上述源程序在KEIL C中編譯并生成HEX文件，在PROTUES中作原理圖仿真。正確的編譯結(jié)果如圖所示。 目標(biāo)檢測 任務(wù)三 定時(shí)器中斷實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)交通燈控制 知識準(zhǔn)備 本任務(wù)是以上兩個(gè)任務(wù)的綜合。系統(tǒng)主要要求如下： ① 紅綠燈控制只使用一路雙向。 ② 兩個(gè)數(shù)碼管用于對紅黃綠燈的時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)。 ③ 綠燈40s，紅燈20s，黃燈4s。 ④ 行人優(yōu)先系統(tǒng)能強(qiáng)行減少機(jī)動車的綠燈時(shí)間。 ⑤ 計(jì)時(shí)精度達(dá)到實(shí)用要求，誤差控制要好。 ⑥ 程序結(jié)構(gòu)清晰，變量命名含義明確，采用結(jié)構(gòu)化的編程方法。 ⑦ 系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行過程中沒有明顯漏洞。 任務(wù)實(shí)施 一、 編寫源程序 二、 程序分析 主函數(shù)中，程序先完成對各個(gè)中斷和定時(shí)器的初始化，并確定系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的初始狀態(tài)（本任務(wù)是綠燈狀態(tài)）。然后后臺部分啟動［即主函數(shù)中的while 三、 編譯與仿真 將上述源程序在KEIL C中編譯并生成HEX文件，在PROTUES中作原理圖仿真。正確的編譯結(jié)果如圖所示。 目標(biāo)檢測 1. 修改本任務(wù)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)：主道紅燈狀態(tài)下，10s內(nèi)如無行人按下按鍵，則主道方向自動切換成綠燈；如10s內(nèi)有行人按下按鍵，則主道方向的紅燈再延時(shí)10秒。其余條件不變。 任務(wù)四 倒計(jì)時(shí)交通燈制作與調(diào)試 知識準(zhǔn)備 倒計(jì)時(shí)交通燈的硬件連接原理圖如圖331所示。按照圖中的硬件在萬能板上搭建實(shí)物。 任務(wù)實(shí)施 搭建好的實(shí)物板如圖所示。 目標(biāo)檢測 六、課后練習(xí) 完成每個(gè)任務(wù)的目標(biāo)檢測。