知識(shí)點(diǎn)◎中斷的概念與中斷的執(zhí)行；◎MCS-51單片機(jī)的三種中斷源及對(duì)應(yīng)的中斷號(hào)；◎中斷控制相關(guān)的特殊功能寄存器TCON、IP、IE；◎外部中斷的設(shè)置和對(duì)應(yīng)的中斷響應(yīng)條件。技能點(diǎn)◎能正確連接外部中斷控制電路；◎能編寫(xiě)外部中斷的初始化程序；◎能編寫(xiě)外部中斷的中斷服務(wù)程序；◎能利用外部中斷的方式實(shí)現(xiàn)檢測(cè)信號(hào)與控制。任務(wù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)測(cè)量在機(jī)電控制系統(tǒng)中，有時(shí)需要對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)或機(jī)械行程進(jìn)行測(cè)量，例如出租車計(jì)價(jià)器和行駛里程表。由于電動(dòng)機(jī)或軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)與行駛距離成正比，因此只要測(cè)得這個(gè)比例系數(shù)和電動(dòng)機(jī)或軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)就可以計(jì)算出行駛距離。本任務(wù)是要利用單片機(jī)控制直流電動(dòng)機(jī)的啟停，測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)并顯示。任務(wù)提出根據(jù)任務(wù)所要實(shí)現(xiàn)的控制功能，整個(gè)控制過(guò)程應(yīng)分為三個(gè)部分，一是檢測(cè)按鍵并控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)或停止；二是測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，即對(duì)檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；三是調(diào)用動(dòng)態(tài)顯示程序顯示轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)。任務(wù)分析在這三個(gè)并行控制功能中，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖這個(gè)控制功能是實(shí)時(shí)進(jìn)行的，要求最高。若讓單片機(jī)輪流處理這三個(gè)任務(wù)，即主程序采用動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)一段時(shí)間，再查詢一次按鍵和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖。這種抽樣檢測(cè)輸入信號(hào)的方式對(duì)具體的按鍵能夠適用，但對(duì)于時(shí)間較短的輸入脈沖可能無(wú)效，因?yàn)檩斎朊}沖頻率較高，會(huì)造成漏檢?？梢钥闯觯捎眠@種查詢的方式進(jìn)行檢測(cè)和控制是有缺陷的。為了解決實(shí)時(shí)檢測(cè)輸入信號(hào)和其他程序的運(yùn)行之間的矛盾，常采用單片機(jī)的外部中斷方式實(shí)現(xiàn)檢測(cè)輸入信號(hào)的處理。因此，本任務(wù)采用外部中斷的方式實(shí)現(xiàn)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖和按鍵的輸入。根據(jù)任務(wù)要求，以單片機(jī)為控制核心，其信號(hào)輸入部分是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖檢測(cè)電路和控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)或停止的按鍵，控制輸出部分是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的顯示電路，整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)測(cè)量系統(tǒng)框圖一、中斷的概念所謂中斷，是指CPU在正常執(zhí)行程序時(shí)，系統(tǒng)中出現(xiàn)特殊請(qǐng)求，CPU暫時(shí)中止當(dāng)前運(yùn)行程序，轉(zhuǎn)去處理更緊急的事件，處理完畢后，CPU返回被中止的源程序過(guò)程。如圖所示為中斷程序執(zhí)行順序示意圖。相關(guān)知識(shí)中斷響應(yīng)過(guò)程二、中斷控制寄存器的用途及設(shè)置要完成中斷調(diào)用，在程序中必須對(duì)相應(yīng)的中斷控制寄存器進(jìn)行設(shè)置，即中斷的初始化。設(shè)置好中斷初始條件后，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到中斷信號(hào)時(shí)，硬件自動(dòng)保護(hù)好正在執(zhí)行程序的現(xiàn)場(chǎng)，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷服務(wù)程序。中斷初始化就是對(duì)定時(shí)器控制寄存器TCON、中斷允許寄存器IE、中斷優(yōu)先控制寄存器IP等進(jìn)行設(shè)置。這些寄存器在單片機(jī)內(nèi)部，是單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器的一部分，稱為特殊功能寄存器（SFR），可以用命令對(duì)寄存器的各位進(jìn)行設(shè)置（置0或置1）或隨工作狀態(tài)變化。下面先介紹外部中斷用到的相關(guān)寄存器及其初始設(shè)置方法。1．定時(shí)器控制寄存器TCON定時(shí)器控制寄存器TCON芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器地址為88H。2．中斷允許控制寄存器IEMCS51系列單片機(jī)中斷的開(kāi)啟和關(guān)閉是通過(guò)中斷允許寄存器IE的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。3．中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP內(nèi)部存儲(chǔ)器地址為B8H。三、外部中斷的實(shí)現(xiàn)過(guò)程外部中斷設(shè)置和工作示意圖四、中斷源和優(yōu)先次序中斷源和優(yōu)先次序五、C51中的中斷函數(shù)1．中斷源和中斷號(hào)從上表可以看出，C51系列單片機(jī)有5個(gè)中斷源和兩個(gè)優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)中斷源可中斷低優(yōu)先級(jí)的服務(wù)程序，而兩個(gè)同樣優(yōu)先級(jí)別的中斷申請(qǐng)到來(lái)時(shí)，則按一個(gè)固定的查詢次序來(lái)處理中斷響應(yīng)。2．中斷服務(wù)程序的格式3．中斷服務(wù)程序的執(zhí)行一、硬件設(shè)計(jì)本任務(wù)主要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和停止，測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)并顯示，故整個(gè)系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)最小系統(tǒng)、功能按鍵和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路組成。在本任務(wù)中單片機(jī)選擇AT89S51單片機(jī)芯片為系統(tǒng)控制芯片，其參數(shù)選擇原則見(jiàn)相關(guān)說(shuō)明，選擇系統(tǒng)晶振頻率為12MHz。任務(wù)實(shí)施1．輸入部分2．輸出部分根據(jù)系統(tǒng)分析和電路及元器件選擇，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)測(cè)量、顯示、按鍵控制轉(zhuǎn)動(dòng)/停止的整個(gè)硬件電路如圖所示。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)測(cè)量電路原理圖二、軟件設(shè)計(jì)本任務(wù)中系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的檢測(cè)、計(jì)數(shù)，并在數(shù)碼管上顯示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，同時(shí)還要檢測(cè)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)或停止的按鍵是否按下，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)?？刂啤Ｒ瓿蛇@三個(gè)并行任務(wù)，程序設(shè)計(jì)采用中斷進(jìn)行任務(wù)分配。具體的軟件設(shè)計(jì)方案是將按鍵控制電動(dòng)機(jī)操作用外部中斷0的服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)，對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖計(jì)數(shù)并得到轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)用外部中斷1的服務(wù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，而實(shí)時(shí)要求較低的動(dòng)態(tài)顯示程序則在主程序中調(diào)用。單片機(jī)外形電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)測(cè)量系統(tǒng)程序框圖a）主程序流程圖

b）外部中斷0服務(wù)程序流程圖c）外部中斷1服務(wù)程序流程圖封裝舉例三、Proteus仿真1．打開(kāi)ProteusISIS軟件，繪制Proteus仿真電路，如圖所示。2．在Keil軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境下，創(chuàng)建項(xiàng)目，編輯源程序，編譯生成HEX文件，并裝載到Proteus虛擬仿真硬件電路的AT89C51芯片中。3．運(yùn)行ProteusISIS軟件，仔細(xì)觀察運(yùn)行結(jié)果，如果有不完全符合設(shè)計(jì)要求的情況，調(diào)整源程序并重復(fù)步驟1、2，直至完全符合本項(xiàng)目提出的各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)