一、適用范圍：
Cygnal8051實(shí)驗(yàn)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(jī)應(yīng)用與接口技術(shù)》等課程的基本實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)使用而設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)要求，而且可以開設(shè)全開放的設(shè)計(jì)性系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。
二、關(guān)于Cygnal8051單片機(jī)：
1、C8051F單片機(jī)簡介
C8051F單片機(jī)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(biāo)準(zhǔn)803x，805x的匯編器和編譯器進(jìn)行軟件開發(fā)。除了具有標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)、溫度傳感器、SMBUS/I2C、UART、SPI、CAN、USB、定時器、可編程計(jì)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(jī)的特點(diǎn)
（1）高速的CIP內(nèi)核：采用流水線結(jié)構(gòu)，機(jī)器周期由標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)8051的12倍。大部分器件的峰值性能達(dá)到25MIPS。另外CIP核還擴(kuò)展了標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)8052核的所有數(shù)字資源、片內(nèi)可編程計(jì)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(dú)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(jī)內(nèi)部有多達(dá)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(qiáng)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)的外部數(shù)據(jù)存儲器的操作指令對它進(jìn)行讀、寫操作。同時單片機(jī)還具有片外數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展接口，用戶可通過編程對外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行操作。
（5）雙重時鐘系統(tǒng)：C8051F021單片機(jī)內(nèi)部有一個能獨(dú)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(dá)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(jī)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(jì)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(jī)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(jī)制：C8051F021單片機(jī)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(jī)制，可以保護(hù)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(jī)具有片內(nèi)JTAG和調(diào)試電路，通過4腳的JTAG接口可以進(jìn)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?jǐn)帱c(diǎn)、觀察點(diǎn)、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(jī)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(kuò)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(jī)片外數(shù)據(jù)存儲器接口映射在單片機(jī)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(zhǔn)電壓輸出端口、基準(zhǔn)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(hù)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)配合使用；
l 基本底板上實(shí)驗(yàn)?zāi)K
Ø 8255可編程I/O實(shí)驗(yàn)?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(kuò)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(kuò)展接口：支持E-lab全系列模塊.見附6表。
四、可開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：
C8051F021CPU內(nèi)部功能實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)一 程序看門狗(WDT) 實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)二 數(shù)字I/O端口實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)三 內(nèi)部數(shù)字功能模塊實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)四 內(nèi)部時鐘選擇實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)五 外部時鐘選擇實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)六 可編程計(jì)數(shù)器/定時器實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)七 片內(nèi)的外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲器實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)八 模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)九 數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC）實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)十 電壓比較器實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)十一 中斷控制實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)十二 復(fù)位控制實(shí)驗(yàn)
C8051F021CPU外部功能實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)一 串、并轉(zhuǎn)換控制芯片8250實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)二 并行口擴(kuò)展控制芯片8255實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)三 定時器/計(jì)數(shù)器擴(kuò)展控制芯片8253實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)四 中斷擴(kuò)展控制芯片8259實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)五 輸入緩沖芯片74LS244實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)六 輸出鎖存芯片74LS273實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)七 模數(shù)轉(zhuǎn)換控制芯片ADC0809實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)八 數(shù)模轉(zhuǎn)換控制芯片DAC0832實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)九 片外數(shù)據(jù)存儲器實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)十 點(diǎn)陣液晶模塊LCD實(shí)驗(yàn)
單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)展
通過擴(kuò)展不同種類的E-lab系列實(shí)驗(yàn)?zāi)K的靈活組合，學(xué)?？勺孕虚_發(fā)更多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：
實(shí)驗(yàn)一 熱敏電阻傳感器實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)二 溫度開關(guān)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)三 數(shù)字溫度傳感器實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)四 半導(dǎo)體溫度傳感器實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)五 熱電偶溫度傳感器實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)六 紅外對管實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)七 人體紅外傳感器實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)八 霍爾電流傳感器實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)九 可燃?xì)怏w傳感器實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)十 壓力傳感器實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)十一 濕度傳感器實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)十二 可變增益A/D/A采集輸出實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)十三 單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)（PWM）
實(shí)驗(yàn)十四 接觸式IC卡原理實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)十五 考勤機(jī)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)十六 身份認(rèn)證實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)十七 LED電壓表實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)十八 門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)
五、系統(tǒng)特點(diǎn)簡介：
1、系統(tǒng)采用模塊化、積木式設(shè)計(jì)，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(shí)驗(yàn)裝置既可以連計(jì)算機(jī)使用，也可以單獨(dú)使用；
4、開發(fā)功能：獨(dú)立支持Cygnal51的單片機(jī)開發(fā)及仿真；
5、系統(tǒng)功能齊全，可擴(kuò)展性強(qiáng)：
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(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(jì)相應(yīng)的功能模塊，也可以通過選購設(shè)備廠商提供的擴(kuò)展模塊，更加方便的完成單片機(jī)設(shè)計(jì)；
6、系統(tǒng)配有CPLD可編程器件，可通過靈活編程完成單片機(jī)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)到課程設(shè)計(jì)；
8、系統(tǒng)提供上百個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與課題，解決課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題問題；從小到大的模塊化設(shè)計(jì)，無限擴(kuò)展的組合設(shè)計(jì)空間提供*淘汰的實(shí)驗(yàn)平臺。開放的設(shè)計(jì)理念，公開的技術(shù)資料，保障驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，電子實(shí)訓(xùn)，達(dá)到了學(xué)校到社會的無縫連接。
六、實(shí)驗(yàn)室配置方案：
設(shè)備名稱 | 型號 | 備注 |
Cygnal51實(shí)驗(yàn)箱 | EL-Cygnal8051 | 必配 |
Cygnal51CPU板 | E-lab-C8051F021 | 必配 |
仿真器 | | 必配 |
七、相關(guān)參數(shù)：
外型尺寸(mm)：500*360*100
工作電壓：220v + 10%， 50HZ + 1HZ
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