“单片机中断概述”微课教学设计

仇学敏 贵州广播电视大学

关键字：单片机中断 微课 教学设计

一、引言

微课是在“互联网+教育”背景下成为一种重要的教学手段，微课因为“短而精”的特点适合学习者利用碎片时间进行学习。教育者必须深刻理解微课的含义及其特点，根据教学内容研究适合微课的方法和手段，让学生在零碎较短时间内掌握知识点，使微课在教学中起到积极的效果。

一般情况下微课的时间要求在十分钟左右，由于一节微课时间的局限性，这就限制了一节微课中可以容纳的教学内容，因此，这就要求教师在微课制作中，对教学内容的重难点知识进行分析。由于单片机中断的知识点较多，为了保证学生在学习的过程中保持浓厚的学习兴趣，因此把单片机中断概述的微课知识点分为四个，这样不仅突出了单片机中断的知识点，而且还让更好地保障学生的学习效果。

虽然微课的特征是“短而精”，但是微课也具有课程的属性，也需要有完整的教学设计。下面就从教学导入、教学内容、教学小结这三个方面来介绍“单片机中断概述”微课的教学设计。

二、教学设计

(一）教学导入

一个资源（CPU）面对多项任务时，由于资源有限，就会出现资源竞争的局面，即多项任务争夺一个CPU。如何来解决这一问题？这就要通过中断来解决。本节课的教学内容：中断概念、中断源、中断嵌套。能力要求：了解：中断概念；理解：中断源；掌握： 中断嵌套。

(二）教学内容

1.中断概念

我们先来看日常生活中的中断：当你正在专心看书时，突然电话铃响，于是用书签标记当前书的页数，拿电话进行电话通话，通完话后回到书桌继续从标记处看书。

中断原因：一个人不可能同时完成两项任务。先接电话，然后再继续看书，这样效率最高！单片机只有一个CPU，一旦面临多任务，它也会中断吗？

下面我们从生活中和计算机中对中断的概念进行类比。在生活中，当我们在专心看书的时候，突然电话铃响，我们要暂停看书，来接听电话，电话通话完毕后再返回接着看书。在计算机中，当CPU在执行主程序时，突然有一个中断请求的事件发生，CPU就会暂停主程序的执行，转到中断事件进行处理，处理完中断事件后再返回主程序，继续执行主程序。电话铃响、事件发生这是中断请求，接听电话、处理事件这是中断处理，返回看书、返回主程序这是中断返回。

计算机中的中断概念：当CPU在执行主程序时，突然遇到中断请求，CPU在主程序当前的位置做断点标记，暂停主程序的执行，进行中断响应，CPU转向执行中断程序，执行完中断程序后，CPU返回主程序的断点标记处，继续执行主程序。

什么是中断？中断是指发生了某种随机事件，计算机就暂停现行程序的运行，转去执行另一程序（随机事件），以处理发生的事件，处理完随机事件后又自动返回原来的程序继续运行。下面我们来介绍有关中断的几个术语：中断源：引起中断的原因，向CPU发出中断申请的来源；主程序：CPU现行运行的程序；断点：主程序被断开的位置（或地址）；中断服务：处理随机事件的程序。

中断的优点：

(1）分时操作：CPU分时操作多个I/O设备，大幅度提高计算机的利用率。

(2）实时控制：CPU能够及时处理应用系统的随机事件，系统的实时性增强。

(3）故障处理：CPU具有处理突发性事件能力比如设备故障、掉电等，系统可靠性提高。

2.中断源

什么是中断源？向CPU发出中断请求的来源就是单片机的中断源。单片机80C51有三类共5个中断源，分别是：2个外部中断，2个定时中断和1个串行中断。外部信号引起外中断，外部中断共有2个中断源，即外部中断0和外部中断1。定时中断是为了定时或计数的需求而准备的。串行中断是为了串行数据传送的需求而准备的。

下面我们来介绍中断源所对应的中断标志及入口地址。外中断0，IE0中断标志，0003H中断服务程序入口；定时器0，TF0中断标志，000BH中断服务程序入口； 外中断1，IE1中断标志，0013H中断服务程序入口； 定时器1，TF1中断标志，001BH中断服务程序入口；串行口中断，RI或TI中断标志，0023H中断服务程序入口。

3.中断嵌套

当CPU正在执行中断服务程序时，这时又有新的中断源发出中断申请，CPU响应吗？（向学生提问）答案：CPU要进行分析判断，决定是否响应。这分两种情况。情况1：当中断申请由同级或低级中断源申请时，CPU不会理睬。情况2：当中断申请由高级别中断源申请时，CPU就要响应。

什么是中断嵌套？当CPU正在执行中断服务程序时，又有中断优先级更高的新的中断申请产生，这时CPU就会暂停当前的中断服务程序转去响应处理高级新的中断申请，待高级中断程序处理结束后再返回原中断程序的断点处继续执行。

下面我们来学习二级中断嵌套的执行过程。如图所示。当CPU执行主程序时，收到低级中断的请求，CPU就会暂停主程序的执行，响应低级中断，转向低级中断的执行，在执行低级中断的过程中，又收到高级中断的请求，CPU再暂停低级中断的执行，响应高级中断，转向执行高级中断，执行完高级中断后，返回低级中断，继续执行低级中断，执行完低级中断后，CPU返回主程序，继续执行主程序。

(三）教学小结

本节课介绍了三个知识点，首先，从生活中例子引出计算机中断的概念及优点。其次介绍了单片机5个中断源及对应中断标志、入口地址。最后介绍了单片机中断的嵌套原理及二级中断嵌套的执行过程。

三、结束语

相对于传统的教学模式，微课不仅改变了传统的教学形式，而且更加突出了教学中的知识点。使学生在碎片化学习时间中注意力更加集中，学习效率更高，知识点的掌握更好。通过实践证明，在单片机的教学中应用微课的教学方式辅助教学，可以更好地让学生学好单片机这门课程。