浅谈EM78P451S单片机教学实验板设计

杨中兴

摘 要 使用义台湾隆公司的八位单片机EM78P451S设计教学用实验电路板，涉及稳压电路、复位电路、按钮输入、七位数码管和蜂鸣器驱动电路，可完成单片机教学的基础实验，也可作为学生课外扩展练习使用。

关键词 单片机；义隆；EM78P451S

引言

台湾义隆公司推出的八位EM78系列单片机广泛应用在家用电器、工业控制、仪器等方面，其优良的单片机结构和性能为用户所认同，但与AT89系列、PIC系列、286系列，GMS97系列等单片机比较耐言，EM78系列单片机进入内地市场稍晚一些，所以比较小众。现在主流教学用单片机多为51系列、AVR和PIC等，为弥补教学资源不足，本文将使用EM78P451S单片机设计一款教学用实验电路板，以期更好的实现“教、学、做”一体化[1]。

1 硬件电路设计

1.1 单片机的选型

EM78P451S采用8位数据总线和13位指令总线独立分离的哈佛结构，低功耗、高速CMOS工艺的8位单片机。内置ALU、ROM、RAM、中断控制器、定时器，计数器、看门狗、电压检测器、复位电路、振荡电路等，片上资源丰富，是真正意义上的单片机小系统。EM78P451S单片机采用RISC结构，共有57条单字节指令，其中99%为单周期指令，最短指令周期100ns。其工作電压为2.5～5.5V宽电压，工作频率可高达36MHz。相比于其他一些八位单片机，EM78P451S单片机具有更高、更快的运行处理速度和更低的成本。

1.2 原理图的设计

主控芯片最小系统电路原理图如图1所示。U4是主控芯片EM78P451S；Y1是晶振，其和C4、C5电容器共同构成晶振电路；按键S2及其周围元器件构成上电复位电路和手动复位电路。系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位。

1.3 电源电路

电压电路主要采用7805典型应用电路图，如图2所示，这是一个输出正5V直流电压的稳压电源电路。IC采用集成稳压器7805，C1、C2和C3分别为输入端和输出端滤波电容，R1和D1构成电源上电指示。电路的输入端可接入9V的直流电源，当输出电流较大时，7805应配上散热板。

1.4 数码管驱动电路

数码管驱动电路的作用主要是通过利用单片机控制LED数码管，以实现数码管LED数字输出的动态显示效果。数码管驱动芯片采用74LS47，74LS47是BCD-7段数码管译码器驱动器，可以直接把数字转换为数码管上显示的数字，通过它来进行解码，既可节约单片机I/O的开销，也可在很大程度上简化程序。

1.5 外围电路

外围电路主要包括LED、按键和蜂鸣器电路。LED驱动方式为吸电流方式，这是因为单片机I/O的吸电流驱动能力比较强，而拉电流驱动的带载能力不够，LED限流电阻采用510Ω，可以实现较好的发光效果。按键驱动采用10K上拉电阻，当按键断开时，单片机读到高电平信号；当按键按下时，单片机I/O口对地短路，将读取到低电平信号。蜂鸣器电路采用NPN三极管C945进行驱动，其基极通过1K限流电阻接到单片机I/O口，单片机给出高电平将使三极管导通，从而驱动蜂鸣器鸣叫。需要注意的使，C945是通用型高频三极管，电流250mA，频率250MHz，如果频率有要求，用2N2222A代换，参数几乎相同，管脚位置不同[2]。

2 结束语

基于EM78P451S单片机设计一款教学应用的单片机实验电路板，可完成LED灯实验、按键实验、蜂鸣器实验、数码管显示控制实验等基础单片机教学实验内容，是义隆单片机应用于教学领域的尝试，丰富了教育教学资源可应用于单片机教学实验、焊接教学实验等课程，也可帮助学生自学。

参考文献

[1] 张通等.单片机套件技术在课堂中的应用[J].电子技术与软件工程，2019，（04）：231.

[2] 杨文龙.单片机原理及应用系统设计[M].北京：清华大学出版社，2011：109.