一、適用范圍：

Cygnal8051實驗系統(tǒng)是主要面向各大中專院校開設(shè)的《微處理器控制技術(shù)》、《單片機應(yīng)用與接口技術(shù)》等課程的基本實驗、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計使用而設(shè)計的。該系統(tǒng)采用開放式、模塊化的結(jié)構(gòu)，不僅能*相關(guān)課程的基本教學(xué)實驗要求，而且可以開設(shè)全開放的設(shè)計性系統(tǒng)實驗。

二、關(guān)于Cygnal8051單片機：

1、C8051F單片機簡介

C8051F單片機是*集成的混合信號系統(tǒng)級芯片（SOC），具有與8051兼容的的高速CIP-51內(nèi)核，與MCS-51指令集*兼容，可以使用標準803x，805x的匯編器和編譯器進行軟件開發(fā)。除了具有標準的8051的數(shù)字外設(shè)部件外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其他數(shù)字外設(shè)功能部件。這些外設(shè)或功能部件包括模擬多路選擇器、可編程增益放大器、ADC、DAC、電壓比較器、電壓基準、溫度傳感器、SMBUS/I2C、UART、SPI、CAN、USB、定時器、可編程計數(shù)器、定時器陣列（PCA）、數(shù)字I/O端口、電源監(jiān)視器、看門狗定時器（WDT）、JTAG調(diào)試電路和時鐘振蕩器等。所有的器件都有內(nèi)部的FLASH程序存儲器和256字節(jié)的的內(nèi)部RAM，有些器件內(nèi)部還有位于外部數(shù)據(jù)存儲器空間的RAM，即SRAM。

2、C8051F021單片機的特點

（1）高速的CIP內(nèi)核：采用流水線結(jié)構(gòu)，機器周期由標準8051的12個系統(tǒng)時鐘周期降為1個系統(tǒng)時鐘周期，在采用相同振蕩器頻率的情況下，其峰值執(zhí)行速度是標準8051的12倍。大部分器件的峰值性能達到25MIPS。另外CIP核還擴展了標準8051的中斷系統(tǒng)，可提供22個中斷源，允許大量的模擬和數(shù)字外設(shè)中斷控制器。

（2）豐富的模擬和數(shù)字資源：模擬資源包括由逐次逼近型12位的9通道模擬選擇器和可編程模擬增益控制器組成的完整的ADC系統(tǒng)、2通道的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（DAC）、兩路模擬電壓比較器；數(shù)字資源包括標準8052核的所有數(shù)字資源、片內(nèi)可編程計數(shù)器/定時器陣列（PCA）、SPI、SMBUS、UART等資源。需要說明的是SPI、SMBUS內(nèi)部有自己獨立的定時器、中斷接口及端口，不占用系統(tǒng)資源。

（3）多源復(fù)位：C8051F021單片機內(nèi)部有多達7個復(fù)位源：一個片內(nèi)電源監(jiān)視器、1個看門狗定時器、1個時鐘丟失檢測器、1個由比較器0提供的電壓檢測器、1個強制軟件復(fù)位、CNVSTAR引腳和外部復(fù)位引腳。其中外部復(fù)位引腳是雙向驅(qū)動的，既可接受外部的復(fù)位信號引起復(fù)位，也可將系統(tǒng)的內(nèi)部產(chǎn)生的上電復(fù)位信號輸出。除了電源監(jiān)視器復(fù)位和外部引腳復(fù)位外，其他復(fù)位源都可以由用戶通過軟件禁止。

（4）外部數(shù)據(jù)存儲器：C8051F021單片機片內(nèi)集成了4K位于外部數(shù)據(jù)存儲器空間的數(shù)據(jù)存儲器，用戶可用標準的外部數(shù)據(jù)存儲器的操作指令對它進行讀、寫操作。同時單片機還具有片外數(shù)據(jù)存儲器的擴展接口，用戶可通過編程對外部數(shù)據(jù)存儲器進行操作。

（5）雙重時鐘系統(tǒng)：C8051F021單片機內(nèi)部有一個能獨立工作的時鐘發(fā)生器并具有外部振蕩器驅(qū)動電路。內(nèi)部時鐘分2MHz、4 MHz、8 MHz、16 MHz四種時鐘頻率可選擇，外部振蕩器可以使用晶體、陶瓷振蕩器、電容、RC電路或外部時鐘源產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘，外部時鐘頻率可達25 MHz。時鐘源和頻率可隨時通過軟件切換。

（7）編程數(shù)字IO和交叉開關(guān)：C8051F021單片機引入了數(shù)字交叉開關(guān)，改變了以往內(nèi)部功能和外部引腳的固定對應(yīng)關(guān)系，允許將內(nèi)部的數(shù)字系統(tǒng)資源分配給端口I/O引腳。通過設(shè)置交叉開關(guān)寄存器將片內(nèi)的計數(shù)器/定時器、串行總線、硬件中斷、ADC轉(zhuǎn)換啟動輸入、比較器的輸出以及單片機內(nèi)部的其他數(shù)字信號配置到I/O端口，這樣就允許用戶根據(jù)需要選擇通用I/O端口和所需的數(shù)字資源的組合。

（8）在應(yīng)用中編程和FLASH安全機制：C8051F021單片機具有可在應(yīng)用中編程和可在系統(tǒng)中編程的FLASH存儲器，在應(yīng)用中編程允許用戶將非易失性數(shù)據(jù)保存到FLASH中。FLASH存儲器還具有安全機制，可以保護程序代碼和數(shù)據(jù)，以防止被意外讀取或改寫。

（9）在線系統(tǒng)調(diào)試：C8051F021單片機具有片內(nèi)JTAG和調(diào)試電路，通過4腳的JTAG接口可以進行非侵入式、全速的在線系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲器和寄存器、支持斷點、觀察點、堆棧指示器和單步執(zhí)行。調(diào)試時不占用系統(tǒng)的RAM、程序存儲器、定時期或通訊通道，并且所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都正常工作。

（10）低電壓、低功耗：C8051F021單片機采用低電壓（2.7V—3.6V）供電，并且模擬電源和數(shù)字電源內(nèi)部分開，并可通過內(nèi)部指令關(guān)閉某一功能部件的工作以減少功耗。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介：

系統(tǒng)由C8051F021CPU板、基本底板和擴展模塊構(gòu)成。

l          C8051F021CPU板

Ø         微處理器：C8051F021；

Ø         外部時鐘頻率：22.12MHz；

Ø         電源：從系統(tǒng)取出5V電源，經(jīng)分離、穩(wěn)壓輸出三路電源，模擬電源：3.3v；數(shù)字電源：3.3V，5V。模擬電源與數(shù)字電源分離；

Ø         片外數(shù)據(jù)存儲器：單片機片外數(shù)據(jù)存儲器接口映射在單片機的低端口，數(shù)據(jù)口與地址的低端口復(fù)用P3口，地址的口映射在P2口，控制信號（WR、RD、ALE）映射在P0口；

Ø         片內(nèi)外部數(shù)據(jù)存儲器：可采用外部數(shù)據(jù)存儲器的操作指令直接讀、寫；

Ø         模擬端口：電壓比較器的輸入端口、16通道12位ADC輸入端口（高8通道已映射到P1口）、基準電壓輸出端口、基準電壓輸入端口、DAC輸出端口都已引出，并且在比較器的輸入端口、ADC的輸入端口增加了3.3V過壓保護電路；

Ø         數(shù)字端口：P0端口、P2端口、P3端口都已引出，并且已上拉到5V，可直接與系統(tǒng)其他數(shù)字接口連接；

Ø         JTAG接口：為調(diào)試、下載接口，可直接與下載電纜連接；

Ø         模塊接口：與實驗系統(tǒng)配合使用；

l          基本底板上實驗?zāi)K

Ø         8255可編程I/O實驗?zāi)K

Ø         8279可編程鍵盤顯示模塊

Ø         8253可編程定時模塊

Ø         8250可編程串行口模塊

Ø         0832可編程D/A轉(zhuǎn)換模塊

Ø         0809可編程A/D轉(zhuǎn)換模塊

Ø         存儲器擴展模塊

Ø         簡單I/O口模塊

Ø         脈沖發(fā)生模塊

Ø         LED、發(fā)光二極管顯示模塊

Ø         數(shù)字開關(guān)量輸入模塊

Ø         8259中斷控制模塊

Ø         LCD液晶模塊

Ø         系統(tǒng)、用戶CPLD模塊

l          E-lab擴展接口：支持E-lab全系列模塊.見附6表。

四、可開設(shè)的實驗項目：

C8051F021CPU內(nèi)部功能實驗

實驗一  程序看門狗(WDT) 實驗

實驗二  數(shù)字I/O端口實驗

實驗三  內(nèi)部數(shù)字功能模塊實驗

實驗四  內(nèi)部時鐘選擇實驗

實驗五  外部時鐘選擇實驗

實驗六  可編程計數(shù)器/定時器實驗

實驗七  片內(nèi)的外擴數(shù)據(jù)存儲器實驗

實驗八  模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）實驗

實驗九  數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC）實驗

實驗十  電壓比較器實驗

實驗十一  中斷控制實驗

實驗十二  復(fù)位控制實驗

C8051F021CPU外部功能實驗

實驗一  串、并轉(zhuǎn)換控制芯片8250實驗

實驗二  并行口擴展控制芯片8255實驗

實驗三  定時器/計數(shù)器擴展控制芯片8253實驗

實驗四  中斷擴展控制芯片8259實驗

實驗五  輸入緩沖芯片74LS244實驗

實驗六  輸出鎖存芯片74LS273實驗

實驗七  模數(shù)轉(zhuǎn)換控制芯片ADC0809實驗

實驗八  數(shù)模轉(zhuǎn)換控制芯片DAC0832實驗

實驗九  片外數(shù)據(jù)存儲器實驗

實驗十  點陣液晶模塊LCD實驗

單片機實驗的擴展

通過擴展不同種類的E-lab系列實驗?zāi)K的靈活組合，學(xué)?？勺孕虚_發(fā)更多實驗項目，如《微處理器控制技術(shù)》、《傳感器技術(shù)》、《通訊控制技術(shù)》等多種開放的設(shè)計性實驗項目：

實驗一  熱敏電阻傳感器實驗

實驗二  溫度開關(guān)實驗

實驗三  數(shù)字溫度傳感器實驗

實驗四  半導(dǎo)體溫度傳感器實驗

實驗五  熱電偶溫度傳感器實驗

實驗六  紅外對管實驗

實驗七  人體紅外傳感器實驗

實驗八  霍爾電流傳感器實驗

實驗九  可燃氣體傳感器實驗

實驗十  壓力傳感器實驗

實驗十一  濕度傳感器實驗

實驗十二  可變增益A/D/A采集輸出實驗

實驗十三  單片機控制電機轉(zhuǎn)速實驗（PWM）

實驗十四  接觸式IC卡原理實驗

實驗十五  考勤機實驗

實驗十六  身份認證實驗

實驗十七  LED電壓表實驗

實驗十八  門禁系統(tǒng)設(shè)計

五、系統(tǒng)特點簡介：

1、系統(tǒng)采用模塊化、積木式設(shè)計，提高了靈活性和適應(yīng)性；

2、本系統(tǒng)配有集成開發(fā)環(huán)境（IDE），支持WINDOWS98/20000/XP操作系統(tǒng)，多語言多窗口調(diào)試界面友好方便，集源程序編輯、工程文件編譯、連接、調(diào)試于一體，支持匯編和C語言兩種開發(fā)語言；

3、本實驗裝置既可以連計算機使用，也可以單獨使用；

4、開發(fā)功能：獨立支持Cygnal51的單片機開發(fā)及仿真；

5、系統(tǒng)功能齊全，可擴展性強：

1）系統(tǒng)支持51系列的MCU；

2）為了解決當(dāng)前高校畢業(yè)生課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計課題少、設(shè)備資源少、投資又太大的難題，更好的幫助學(xué)生在畢業(yè)后能順利的通過競爭就業(yè)，該實驗裝置將系統(tǒng)的三大總線（控制總線、數(shù)據(jù)總線、地址總線）和系統(tǒng)監(jiān)控、地址譯碼電路開放給用戶，用戶既可以自己設(shè)計相應(yīng)的功能模塊，也可以通過選購設(shè)備廠商提供的擴展模塊，更加方便的完成單片機設(shè)計；

6、系統(tǒng)配有CPLD可編程器件，可通過靈活編程完成單片機實驗的二次開發(fā)；

7、完*夠?qū)崿F(xiàn)從單元電路到大系統(tǒng)構(gòu)成，從原理知識到*技術(shù)應(yīng)用，從支持基礎(chǔ)實驗到課程設(shè)計；

8、系統(tǒng)提供上百個實驗項目與課題，解決課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計的課題問題；從小到大的模塊化設(shè)計，無限擴展的組合設(shè)計空間提供*淘汰的實驗平臺。開放的設(shè)計理念，公開的技術(shù)資料，保障驗證性實驗，設(shè)計性實驗，電子實訓(xùn)，達到了學(xué)校到社會的無縫連接。

六、實驗室配置方案：

七、相關(guān)參數(shù)：

外型尺寸(mm)：500*360*100

工作電壓：220v + 10%， 50HZ + 1HZ