淺談EM78P451S單片機教學實驗板設計

楊中興

摘 要 使用義臺灣隆公司的八位單片機EM78P451S設計教學用實驗電路板，涉及穩壓電路、復位電路、按鈕輸入、七位數碼管和蜂鳴器驅動電路，可完成單片機教學的基礎實驗，也可作為學生課外擴展練習使用。

關鍵詞 單片機；義隆；EM78P451S

引言

臺灣義隆公司推出的八位EM78系列單片機廣泛應用在家用電器、工業控制、儀器等方面，其優良的單片機結構和性能為用戶所認同，但與AT89系列、PIC系列、286系列，GMS97系列等單片機比較耐言，EM78系列單片機進入內地市場稍晚一些，所以比較小眾。現在主流教學用單片機多為51系列、AVR和PIC等，為彌補教學資源不足，本文將使用EM78P451S單片機設計一款教學用實驗電路板，以期更好的實現“教、學、做”一體化[1]。

1 硬件電路設計

1.1 單片機的選型

EM78P451S采用8位數據總線和13位指令總線獨立分離的哈佛結構，低功耗、高速CMOS工藝的8位單片機。內置ALU、ROM、RAM、中斷控制器、定時器，計數器、看門狗、電壓檢測器、復位電路、振蕩電路等，片上資源豐富，是真正意義上的單片機小系統。EM78P451S單片機采用RISC結構，共有57條單字節指令，其中99%為單周期指令，最短指令周期100ns。其工作電壓為2.5～5.5V寬電壓，工作頻率可高達36MHz。相比于其他一些八位單片機，EM78P451S單片機具有更高、更快的運行處理速度和更低的成本。

1.2 原理圖的設計

主控芯片最小系統電路原理圖如圖1所示。U4是主控芯片EM78P451S；Y1是晶振，其和C4、C5電容器共同構成晶振電路；按鍵S2及其周圍元器件構成上電復位電路和手動復位電路。系統上電啟動的時候復位一次，當按鍵按下的時候系統再次復位。

1.3 電源電路

電壓電路主要采用7805典型應用電路圖，如圖2所示，這是一個輸出正5V直流電壓的穩壓電源電路。IC采用集成穩壓器7805，C1、C2和C3分別為輸入端和輸出端濾波電容，R1和D1構成電源上電指示。電路的輸入端可接入9V的直流電源，當輸出電流較大時，7805應配上散熱板。

1.4 數碼管驅動電路

數碼管驅動電路的作用主要是通過利用單片機控制LED數碼管，以實現數碼管LED數字輸出的動態顯示效果。數碼管驅動芯片采用74LS47，74LS47是BCD-7段數碼管譯碼器驅動器，可以直接把數字轉換為數碼管上顯示的數字，通過它來進行解碼，既可節約單片機I/O的開銷，也可在很大程度上簡化程序。

1.5 外圍電路

外圍電路主要包括LED、按鍵和蜂鳴器電路。LED驅動方式為吸電流方式，這是因為單片機I/O的吸電流驅動能力比較強，而拉電流驅動的帶載能力不夠，LED限流電阻采用510Ω，可以實現較好的發光效果。按鍵驅動采用10K上拉電阻，當按鍵斷開時，單片機讀到高電平信號；當按鍵按下時，單片機I/O口對地短路，將讀取到低電平信號。蜂鳴器電路采用NPN三極管C945進行驅動，其基極通過1K限流電阻接到單片機I/O口，單片機給出高電平將使三極管導通，從而驅動蜂鳴器鳴叫。需要注意的使，C945是通用型高頻三極管，電流250mA，頻率250MHz，如果頻率有要求，用2N2222A代換，參數幾乎相同，管腳位置不同[2]。

2 結束語

基于EM78P451S單片機設計一款教學應用的單片機實驗電路板，可完成LED燈實驗、按鍵實驗、蜂鳴器實驗、數碼管顯示控制實驗等基礎單片機教學實驗內容，是義隆單片機應用于教學領域的嘗試，豐富了教育教學資源可應用于單片機教學實驗、焊接教學實驗等課程，也可幫助學生自學。

參考文獻

[1] 張通等.單片機套件技術在課堂中的應用[J].電子技術與軟件工程，2019，（04）：231.

[2] 楊文龍.單片機原理及應用系統設計[M].北京：清華大學出版社，2011：109.