“單片機(jī)中斷概述”微課教學(xué)設(shè)計(jì)

仇學(xué)敏 貴州廣播電視大學(xué)

關(guān)鍵字：單片機(jī)中斷 微課 教學(xué)設(shè)計(jì)

一、引言

微課是在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下成為一種重要的教學(xué)手段，微課因?yàn)椤岸潭钡奶攸c(diǎn)適合學(xué)習(xí)者利用碎片時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)。教育者必須深刻理解微課的含義及其特點(diǎn)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容研究適合微課的方法和手段，讓學(xué)生在零碎較短時(shí)間內(nèi)掌握知識(shí)點(diǎn)，使微課在教學(xué)中起到積極的效果。

一般情況下微課的時(shí)間要求在十分鐘左右，由于一節(jié)微課時(shí)間的局限性，這就限制了一節(jié)微課中可以容納的教學(xué)內(nèi)容，因此，這就要求教師在微課制作中，對教學(xué)內(nèi)容的重難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行分析。由于單片機(jī)中斷的知識(shí)點(diǎn)較多，為了保證學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中保持濃厚的學(xué)習(xí)興趣，因此把單片機(jī)中斷概述的微課知識(shí)點(diǎn)分為四個(gè)，這樣不僅突出了單片機(jī)中斷的知識(shí)點(diǎn)，而且還讓更好地保障學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)設(shè)計(jì)。下面就從教學(xué)導(dǎo)入、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)小結(jié)這三個(gè)方面來介紹“單片機(jī)中斷概述”微課的教學(xué)設(shè)計(jì)。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)

(一）教學(xué)導(dǎo)入

一個(gè)資源（CPU）面對多項(xiàng)任務(wù)時(shí)，由于資源有限，就會(huì)出現(xiàn)資源競爭的局面，即多項(xiàng)任務(wù)爭奪一個(gè)CPU。如何來解決這一問題？這就要通過中斷來解決。本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)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(xué)內(nèi)容

1.中斷概念

我們先來看日常生活中的中斷：當(dāng)你正在專心看書時(shí)，突然電話鈴響，于是用書簽標(biāo)記當(dāng)前書的頁數(shù)，拿電話進(jìn)行電話通話，通完話后回到書桌繼續(xù)從標(biāo)記處看書。

中斷原因：一個(gè)人不可能同時(shí)完成兩項(xiàng)任務(wù)。先接電話，然后再繼續(xù)看書，這樣效率最高！單片機(jī)只有一個(gè)CPU，一旦面臨多任務(wù)，它也會(huì)中斷嗎？

下面我們從生活中和計(jì)算機(jī)中對中斷的概念進(jìn)行類比。在生活中，當(dāng)我們在專心看書的時(shí)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(jì)算機(jī)中，當(dāng)CPU在執(zhí)行主程序時(shí)，突然有一個(gè)中斷請求的事件發(fā)生，CPU就會(huì)暫停主程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)到中斷事件進(jìn)行處理，處理完中斷事件后再返回主程序，繼續(xù)執(zhí)行主程序。電話鈴響、事件發(fā)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(jì)算機(jī)中的中斷概念：當(dāng)CPU在執(zhí)行主程序時(shí)，突然遇到中斷請求，CPU在主程序當(dāng)前的位置做斷點(diǎn)標(biāo)記，暫停主程序的執(zhí)行，進(jìn)行中斷響應(yīng)，CPU轉(zhuǎn)向執(zhí)行中斷程序，執(zhí)行完中斷程序后，CPU返回主程序的斷點(diǎn)標(biāo)記處，繼續(xù)執(zhí)行主程序。

什么是中斷？中斷是指發(fā)生了某種隨機(jī)事件，計(jì)算機(jī)就暫停現(xiàn)行程序的運(yùn)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一程序（隨機(jī)事件），以處理發(fā)生的事件，處理完隨機(jī)事件后又自動(dòng)返回原來的程序繼續(xù)運(yùn)行。下面我們來介紹有關(guān)中斷的幾個(gè)術(shù)語：中斷源：引起中斷的原因，向CPU發(fā)出中斷申請的來源；主程序：CPU現(xiàn)行運(yùn)行的程序；斷點(diǎn)：主程序被斷開的位置（或地址）；中斷服務(wù)：處理隨機(jī)事件的程序。

中斷的優(yōu)點(diǎn)：

(1）分時(shí)操作：CPU分時(shí)操作多個(gè)I/O設(shè)備，大幅度提高計(jì)算機(jī)的利用率。

(2）實(shí)時(shí)控制：CPU能夠及時(shí)處理應(yīng)用系統(tǒng)的隨機(jī)事件，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性增強(qiáng)。

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

2.中斷源

什么是中斷源？向CPU發(fā)出中斷請求的來源就是單片機(jī)的中斷源。單片機(jī)80C51有三類共5個(gè)中斷源，分別是：2個(gè)外部中斷，2個(gè)定時(shí)中斷和1個(gè)串行中斷。外部信號引起外中斷，外部中斷共有2個(gè)中斷源，即外部中斷0和外部中斷1。定時(shí)中斷是為了定時(shí)或計(jì)數(shù)的需求而準(zhǔn)備的。串行中斷是為了串行數(shù)據(jù)傳送的需求而準(zhǔn)備的。

下面我們來介紹中斷源所對應(yīng)的中斷標(biāo)志及入口地址。外中斷0，IE0中斷標(biāo)志，0003H中斷服務(wù)程序入口；定時(shí)器0，TF0中斷標(biāo)志，000BH中斷服務(wù)程序入口； 外中斷1，IE1中斷標(biāo)志，0013H中斷服務(wù)程序入口； 定時(shí)器1，TF1中斷標(biāo)志，001BH中斷服務(wù)程序入口；串行口中斷，RI或TI中斷標(biāo)志，0023H中斷服務(wù)程序入口。

3.中斷嵌套

當(dāng)CPU正在執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，這時(shí)又有新的中斷源發(fā)出中斷申請，CPU響應(yīng)嗎？（向?qū)W生提問）答案：CPU要進(jìn)行分析判斷，決定是否響應(yīng)。這分兩種情況。情況1：當(dāng)中斷申請由同級或低級中斷源申請時(shí)，CPU不會(huì)理睬。情況2：當(dāng)中斷申請由高級別中斷源申請時(shí)，CPU就要響應(yīng)。

什么是中斷嵌套？當(dāng)CPU正在執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，又有中斷優(yōu)先級更高的新的中斷申請產(chǎn)生，這時(shí)CPU就會(huì)暫停當(dāng)前的中斷服務(wù)程序轉(zhuǎn)去響應(yīng)處理高級新的中斷申請，待高級中斷程序處理結(jié)束后再返回原中斷程序的斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行。

下面我們來學(xué)習(xí)二級中斷嵌套的執(zhí)行過程。如圖所示。當(dāng)CPU執(zhí)行主程序時(shí)，收到低級中斷的請求，CPU就會(huì)暫停主程序的執(zhí)行，響應(yīng)低級中斷，轉(zhuǎn)向低級中斷的執(zhí)行，在執(zhí)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(zhí)行，響應(yīng)高級中斷，轉(zhuǎn)向執(zhí)行高級中斷，執(zhí)行完高級中斷后，返回低級中斷，繼續(xù)執(zhí)行低級中斷，執(zhí)行完低級中斷后，CPU返回主程序，繼續(xù)執(zhí)行主程序。

(三）教學(xué)小結(jié)

本節(jié)課介紹了三個(gè)知識(shí)點(diǎn)，首先，從生活中例子引出計(jì)算機(jī)中斷的概念及優(yōu)點(diǎn)。其次介紹了單片機(jī)5個(gè)中斷源及對應(yīng)中斷標(biāo)志、入口地址。最后介紹了單片機(jī)中斷的嵌套原理及二級中斷嵌套的執(zhí)行過程。

三、結(jié)束語

相對于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，微課不僅改變了傳統(tǒng)的教學(xué)形式，而且更加突出了教學(xué)中的知識(shí)點(diǎn)。使學(xué)生在碎片化學(xué)習(xí)時(shí)間中注意力更加集中，學(xué)習(xí)效率更高，知識(shí)點(diǎn)的掌握更好。通過實(shí)踐證明，在單片機(jī)的教學(xué)中應(yīng)用微課的教學(xué)方式輔助教學(xué)，可以更好地讓學(xué)生學(xué)好單片機(jī)這門課程。