单片机原理与应用。
2023年课程综合设计报告。
1 设计题目：电视防沉迷控制系统的设计。
1设计要求：
设计一控制系统，控制电视电源的开断，每次打开电视机必须同时打开电视机上的电源和控制器上的按键才能打开电视，当电视打开时间持续1小时后自动切断电源30分钟，30分钟后自动重新打开电视。为了测试简单，将时间改为电视机打开60秒提示10秒，然后再关机三十秒。
2 设计思路。
1、硬件组成。
本电视防沉迷控制系统在加电后即可进入正常计时状态，用户可以随时校准时间并设定电视机的开关时间，以便控制器能够在设定的开关时刻通过单片机的输出端口控制输出继电器的动作，进而控制电视机的启闭。该系统的硬件原理图见图1所示。
用到的芯片有msc51，8279，led数码管。将个参数介绍如下：
2、单片机的概述。
简单的说，一块单片机芯片就是一台超小型化的计算机，即将**处理器cpu(central processing unit)。随机存储器ram （random access memory）。只读存储器rom （read only memory）。
中断系统、定时器／计数器以及各种 i/o （input/output）接口电路（如并行i/o,串行i/o,a/d接口）等烧刻在一块硅片上，构成一台微缩短完整的计算机。因此叫做单片机。单片机是一个计算机系统，自动化和智能性是其最主要的特点，加上它有体积小、重量轻、**便宜、速度快、使用方便等诸多优点，它出现后，在工农业生产上大幅度地提高了生产效率和产品质量。
另外，在彩电、冰箱、空调、vcd、遥控器、游戏机等日常家用电器上无处不见单片机的影子，它大大地提高了这些产品的智能性、实用性和可靠性。单片机早已深深地融入到我们每个人的生活中。
51系列单片机的特点。
8位cpu片内带振荡器，频率范围为1.2mhz~12mhz
片内带128b的数据存储器。
片内带4kb的程序存储器。
程序存储器的寻址空间为64kb
片外数据存储器的寻址空间为64kb
128个用户位寻址空间。
21个字节特殊功能寄存器。
4个8位的i/o并行接口：p0、p1、p2、p3
两个16位定时、计数器。
两个优先级别的五个中断源。
一个全双工的串行i/o接口，可多机通信。
111条指令，包含乘法指令和除法指令。
片内采用单总线结构。
有较强的位处理能力。
采用单一+5v电源。
3、led 数码管显示器概述。
3.1. led 数码显示器的结构与显示段码
（1）led 数码显示器的结构
led数码显示器是一种有led 发光二极管组合显示字符的显示器件。它使用了8个led 发光二极管，其中7个用于显示字符，一个用于显示小数点，故通常称之为7 段发光二极管数码器。
2）led 数码显示器有两种连接方法如下。
共阳极接法。把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5v，每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。
共阴极接法。把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极，使用时公共阴极接地。每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。
（3）led 数码显示器的显示段码。
为了显示字符，要为led 显示器段码（或称字形**），组成一个8 字形字符的7 段，再加上 1个小数点位，共计8 段，因此提供给led 显示器的显示段码为 1个字节。各段码位的对应关系如下表所示。
十六进制数及空白字符与p 的显示段码。
段码位 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0
显示段 pd g f e d e b a
字型共阳极段共阴极段字型共阳极段
码码码 0c0h3fh990h
1f9h06ha88h
2a4h5bmb83h
3b0h4fhcc6h
499h66hda1h
592h6dhe86h
682h7dhf84h
7f8h07h空白ffh
880h7fhp8ch
3.2. led 数码显示器的接口方法与电路
led静态显示方式。
led工作在静态方式下，共阴极接地或共阳极接+5v；每一位的段选线（a~g、dp）与一个8位并行i/o口相连，显示器的每一位可独立显示，只要在该位的段选线上保持段选码电平，该位就能保持相应的显示字符。
led动态显示方式。
led动态显示是将所有位的段选线并接在一个i/o口上，共阴极端或供阳极端分别由相应的i/o口线控制。由于每一位的段选线都接在一个i/o口上，所以每送一个段选码，8位就显示同一个字符，这种显示器是不能用的。解决此问题的方法是利用人的视觉暂留，从段选线i/o口上按位次分别送显示字符的段选码，在位选控制口也按相应的次序分别选通相应的显示位（共阴极送低电平，共阳极送高电平），选通位就显示相应字符，并保持几毫秒的延时，未选通位不显示字符（保持熄灭）这样，对各位显示就是一个循环过程，这就动态显示。
由于静态显示占用的口线和显示器的个数成正比，而本设计中由8位led显示器，故采用动态显示方式。
3、 8279 芯片介绍。
intel8279是一种可编程键盘/显示器接口芯片，它含有键盘输入和显示器输出两种功能。键盘输入时，它提供自动扫描，能与键盘或传感器组成的矩阵相连，接收输入信息。它能自动消除开关抖动并能对多键同时按下提供保护。
显示输出时，它有一个16×8位显示ram，其内容通过自动扫描，可由8或16位led数码管显示。
8279管脚、引线及功能说明。
8279为40列引脚封装，如图7.9.1所示。详细说明如下：
d0~d7（数据总线）：双向、三态总线。用于和系统数据总线相连，在cpu和8279之间传递命令或数据。
clk（系统时钟）：输入线。用于8279内部定时，以产生其工作所需时序。
reset（复位）：输入线，高电平有效。当复位信号reset=1时，8279被复位。
（片选）：输入线，低电平有效。当 =0时，8279被选中，允许cpu对其进行读、写操作，否则被禁止。
a0（缓冲器地址）：输入线。当a0=1时，若cpu进行写操作，则写入字节是命令字。
若进行读操作，则从8279读出的字节是状态字。当a0=0时，写入字节或读出字节均为数据。rd、wr（读、写信号）：
输入线，低电平有效。这两个来自cpu的控制信号，控制8279的读写操作。irq（中断请求）：
输出线，高电平有效。在键盘工作方式中，当fifo/传感器ram中存有数据时，irq为高电平，向cpu提出中断申请。cpu每次从ram中读出一个字节数据时，irq就变成低电平。
如果ram中还有未读完的数据，irq将再次变为高电平，再次提出中断申请求。
在传感器工作方式中，每当检测到传感器状态变化时，irq就出现高电平。
sl0~sl3（扫描线）：输出线。这四条输出线用来扫描键盘和显示器。它们可以编程设定为编码输出（16中取1）或译码输出（4中取1）。
rl0~rl7（回复线）：输入线。它们是键盘矩阵或传感器矩阵的列信号输入线。
shift（移位信号）：输入线，高电平有效。该输入信号是8279键盘数据的次高位d6，通常用来补充键盘开关的功能，可以用作键盘上下挡功能键。
在传感器方式和选通方式中，shift无效。cntl/stb（控制/选通）：输入线，高电平有效。
在键盘方式时，该输入信号是键盘数据的最高位d7，通常用来扩充键开关的控制功能，作为控制功能键用。
在传感器方式下，cntl信号无效。
在选通输入方式下，该信号的上升沿可将来自rl0~rl7的数据存放入fifo ram中。
outa0~outa3 （a组显示信号）：输出线。
outb0~outb3 （b组显示信号）：输出线。
这两组引线均是显示信息输出线，它们与多路数字显示的扫描线sl0~sl3同步。两组。
可以独立使用，也可以合并使用。
消隐显示）：输出线，低电平有效。该输出信号在数字切换显示或使用显示消隐命令时，将显示消隐。
8279工作方式。
1、键盘工作方式由两种双键互锁和n键依次读出。
1）键盘扫描方式，双键互锁。
这种方式中由三种可能的情况：一是只有一个键按下，则该键值连同cntl及shift的状态一起送到fifo/传感器ram中。如果fifo/传感器ram为空，irq＝1；如果fifo/传感器ram满，便置错误标志，键值不会经入fifo/传感器ram中。
二是由键按下，后又有其它键按下但先释放，前者有效，后者无效，并把有效键的值送入到fifo/传感器ram中。三是在防键抖动误动作周期内，有双键同时按下，后释放的有效。
2）键盘扫描方式，n键互锁。
在这种方式下，有多键同时按下，则按照扫描时遇到闭合键的先后次序将键值存入fifo/传感器ram中，然后依次读出。
2、显示器的工作方式。
cpu将显示数码写入显示ram中时，有从左端写入和从右端写入两种方式。显示时，可以分a、b两组独立方式，也可以两组同时显示。
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