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        “單片機(jī)中斷概述”微課教學(xué)設(shè)計(jì)

        2019-12-01 00:48:21仇學(xué)敏貴州廣播電視大學(xué)
        數(shù)碼世界 2019年12期
        關(guān)鍵詞:服務(wù)程序主程序嵌套

        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)知識進(jìn)行分析。由于單片機(jī)中斷的知識點(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點(diǎn)分為四個(gè),這樣不僅突出了單片機(jī)中斷的知識點(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?,F(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。

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