【大学课件】单片机中断的应用2

单片机中断的应用欢迎来到单片机中断应用的课程。本课程将深入探讨中断机制，帮助您掌握这一重要的单片机编程技术。概述中断定义中断是单片机暂停当前任务，转而执行特定服务程序的机制。应用范围中断广泛应用于实时控制、数据采集和通信等领域。学习目标掌握中断原理，能够设计和实现各种中断应用。为什么需要中断?实时响应中断允许单片机快速响应外部事件，提高系统实时性。资源效率避免轮询带来的资源浪费，提高系统整体效率。并发处理使单片机能够同时处理多个任务，增强系统功能。中断的基本原理1中断请求外部事件或内部定时器触发中断请求。2程序暂停当前程序执行暂停，保存现场。3中断服务跳转到中断服务程序执行特定任务。4恢复执行中断服务结束后，恢复主程序执行。中断向量定义中断向量是中断服务程序的入口地址。存储位置通常存储在单片机程序存储器的低地址区。作用使单片机能够快速找到并执行相应的中断服务程序。配置方法在程序中设置中断向量表，指定各中断的处理函数。中断处理程序保存现场保存关键寄存器内容，如状态寄存器和程序计数器。执行任务完成特定的中断服务任务，如数据采集或设备控制。清除标志清除相关中断标志位，防止重复触发。恢复现场恢复保存的寄存器内容，准备返回主程序。中断优先级1最高优先级复位中断2高优先级外部中断3中优先级定时器中断4低优先级串口中断5最低优先级软件中断中断优先级决定了多个中断同时发生时的处理顺序。高优先级中断可以打断低优先级中断的执行。中断嵌套定义高优先级中断可以打断正在执行的低优先级中断。结构形成多层次的中断处理结构。优势提高系统对高优先级事件的响应速度。中断禁止与恢复全局中断禁止禁止所有中断，用于保护关键代码段。示例：CLI指令（清除中断标志位）局部中断禁止禁止特定中断，允许其他中断继续工作。示例：清除特定中断使能位中断恢复重新使能被禁止的中断。示例：SEI指令（设置中断标志位）中断应用实例1:LED点阵显示1设计目标使用中断实现8x8LED点阵的动态扫描显示。2硬件准备连接LED点阵到单片机I/O口，设计驱动电路。3软件实现利用定时中断进行LED点阵的逐行扫描。4效果展示实现文字滚动、图案显示等动态效果。LED点阵显示设计思路1定时中断初始化配置定时器，设置适当的中断周期。2显示缓冲区设计创建数组存储显示数据。3扫描函数编写在中断中实现逐行扫描。4显示更新主程序中更新显示缓冲区内容。LED点阵驱动电路驱动电路原理图使用74HC595移位寄存器和ULN2803驱动芯片实现行列控制。PCB布局合理布局元件，注意信号线路的布置，减少干扰。实物图焊接完成的LED点阵驱动电路板。中断实现LED点阵扫描voidTIM2_IRQHandler(void){staticuint8_trow=0;//清除行选择HAL_GPIO_WritePin(ROW_PORT,ROW_PINS,GPIO_PIN_SET);//输出列数据HAL_GPIO_WritePin(COL_PORT,COL_PINS,display_buffer[row]);//选择当前行HAL_GPIO_WritePin(ROW_PORT,ROW_PIN[row],GPIO_PIN_RESET);//更新行计数row=(row+1)%8;//清除中断标志__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim2,TIM_IT_UPDATE);}中断应用实例2:定时中断精确计时实现毫秒级精确计时，用于各种定时控制应用。周期性任务执行固定周期的任务，如传感器采样、状态更新等。系统节拍为操作系统或任务调度提供基本时间基准。定时中断的作用精确延时替代循环延时，提高系统实时性。不会阻塞其他任务的执行。多任务协调为多个任务提供时间片，实现准并行处理。可用于简单的任务调度。周期性事件触发定期执行特定任务，如数据采集、显示刷新等。保证任务的精确周期性。定时器初始化配置voidTimer_Init(void){//使能定时器时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);

//配置定时器TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure;TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=999;TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=71;TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);

//使能定时器中断TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);

//启动定时器TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);}定时中断处理程序进入中断保存当前上下文，准备执行中断服务程序。任务执行完成定时任务，如更新系统时钟、触发周期性事件。清除标志清除定时器中断标志，防止重复触发。退出中断恢复保存的上下文，返回主程序继续执行。中断应用实例3:外部中断应用场景按键检测、传感器触发、紧急停止等需要快速响应的情况。触发方式可配置为上升沿、下降沿或双边沿触发。优势无需轮询，节省CPU资源，响应速度快。注意事项需考虑按键抖动问题，采取软件或硬件去抖措施。外部中断的作用按键检测实现按键的即时响应，提高用户交互体验。传感器触发快速响应环境变化，如红外感应、限位开关等。紧急事件处理及时处理紧急停止、故障报警等重要事件。外部中断初始化配置voidEXTI_Config(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;EXTI_InitTypeDefEXTI_InitStructure;NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;//使能GPIOA时钟和AFIO时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//配置PA0为输入GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//将EXTI线0连接到PA0GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0);//配置EXTI线0EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line0;EXTI_InitStructure.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd=ENABLE;EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);//配置NVICNVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=EXTI0_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0x0F;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0x0F;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}外部中断处理程序1中断触发外部事件触发中断，程序跳转到中断服务程序。2去抖处理通过软件延时或多次采样确认信号稳定。3执行任务根据中断源执行相应的处理任务。4清除标志清除中断标志位，为下次中断做准备。中断应用实例4:串口中断接收中断当接收缓冲区有新数据时触发，实现高效的数据接收。发送中断发送缓冲区为空时触发，用于连续发送大量数据。错误中断检测并处理通信错误，如帧错误、奇偶校验错误等。串口接收中断中断触发条件接收缓冲区非空时触发中断。数据处理读取接收到的数据，存入缓冲区或直接处理。缓冲区管理使用循环缓冲区存储接收到的数据。溢出处理检测并处理接收缓冲区溢出情况。串口发送中断准备数据将要发送的数据放入发送缓冲区。启动发送开启发送中断，开始发送第一个字节。中断处理在中断中继续发送后续数据。完成发送所有数据发送完毕后，关闭发送中断。中断应用实例5:AD转换中断连续采样实现高速、连续的模拟信号采集。多通道采集轮询多个模拟输入通道，实现多路信号采集。数据处理在中断中进行滤波、平均等数据处理。AD转换中断初始化voidADC_Config(void){ADC_InitTypeDefADC_InitStructure;

//使能ADC时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);

//配置ADCADC_InitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=DISABLE;ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=ENABLE;ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;ADC_InitStructure.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel=1;ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);

//配置ADC通道ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);

//使能ADC中断ADC_ITConfig(ADC1,ADC_IT_EOC,ENABLE);

//启动ADCADC_Cmd(ADC1,ENABLE);}AD转换中断处理1中断触发AD转换完成后触发中断。2读取数据从ADC数据寄存器读取转换结果。3数据处理对采集到的数据进行滤波或其他处理。4启动下次转换如果需要连续采样，启动下一次AD转换。中断应用注意事项中断时间保持中断服务程序简短，避免长时间占用CPU。共享资源注意中断与主程序间共享资源的互斥访问。中断嵌套合理配置中断优先级，避免低优先级中断长期得不