Cygnal8051 实验开发系统

Cygnal8051实验系统是主要面向各大中专院校开设的《微处理器控制技术》、《单片机应用与接口技术》等课程的基本实验、课程设计和毕业设计使用而设计的。该系统采用开放式、模块化的结构，不仅能完全满足相关课程的基

北京北信科仪分析仪器有限公司是高科技产品系统集成商，集开发设计、生产、销售、服务、技术支持为一体的高科技企业。公司大量提供国内外各种先进的在线、离线仪器仪表、机械设备与材料，尤其在石油、化工、环保、电子、冶金、机械、光学、通讯、科技教学、医疗卫生等领域，与国内外众多著名专业厂家有密切合作关系。
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服务主要包括：仪器产品技术支持、产品制造、销售、维护、维修、运行。
自成立以来凭借专业的的技术服务团队、大型的仓储基地及完善的代理及销售体系业务发展迅速，相关党政军机构、院校以及世界五百强企业已成为长期合作伙伴，通过线上直销体系及遍布全国的经销网络，最大化压缩了商品流通环节，走自主品牌化道路，大大降低了客户采购成本，成为业内知名工业品系统集成商。
在未来的发展中，将继续坚持诚信、团队、专业、创新的企业精神，以更专业化的技术支持服务与优质的产品满足各行业的需求，为国内外仪器仪表市场发展贡献自己的力量。

企业文化
服务理念：
“用心专业服务，创造精彩未来”
战略目标：
“以完善的解决方案和优质的服务，做中国仪器仪表领域最专业的服务商之一。”
企业精神：
“上进坚韧豁达高尚” 即：我们提倡员工在工作上积极努力，力求上进；具备坚韧不拔的意志力；拥有对待任何事情都能够乐观豁达的好性格；具有吃苦耐劳的高尚品德。
价值观：
“锐意进取、实现理想；积极参与，回报社会”

 一、适用范围：

Cygnal8051实验系统是主要面向各大中专院校开设的《微处理器控制技术》、《单片机应用与接口技术》等课程的基本实验、课程设计和毕业设计使用而设计的。该系统采用开放式、模块化的结构，不仅能完全满足相关课程的基本教学实验要求，而且可以开设全开放的设计性系统实验。

二、关于Cygnal8051单片机：

1、C8051F单片机简介

C8051F单片机是完全集成的混合信号系统级芯片（SOC），具有与8051兼容的的高速CIP-51内核，与MCS-51指令集完全兼容，可以使用标准803x，805x的汇编器和编译器进行软件开发。除了具有标准的8051的数字外设部件外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设功能部件。这些外设或功能部件包括模拟多路选择器、可编程增益放大器、ADC、DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBUS/I2C、UART、SPI、CAN、USB、定时器、可编程计数器、定时器阵列（PCA）、数字I/O端口、电源监视器、看门狗定时器（WDT）、JTAG调试电路和时钟振荡器等。所有的器件都有内部的FLASH程序存储器和256字节的的内部RAM，有些器件内部还有位于外部数据存储器空间的RAM，即SRAM。

2、C8051F021单片机的特点

（1）高速的CIP内核：采用流水线结构，机器周期由标准8051的12个系统时钟周期降为1个系统时钟周期，在采用相同振荡器频率的情况下，其峰值执行速度是标准8051的12倍。大部分器件的峰值性能达到25MIPS。另外CIP核还扩展了标准8051的中断系统，可提供22个中断源，允许大量的模拟和数字外设中断控制器。

（2）丰富的模拟和数字资源：模拟资源包括由逐次逼近型12位的9通道模拟选择器和可编程模拟增益控制器组成的完整的ADC系统、2通道的12位模数转换器（DAC）、两路模拟电压比较器；数字资源包括标准8052核的所有数字资源、片内可编程计数器/定时器阵列（PCA）、SPI、SMBUS、UART等资源。需要说明的是SPI、SMBUS内部有自己的定时器、中断接口及端口，不占用系统资源。

（3）多源复位：C8051F021单片机内部有多达7个复位源：一个片内电源监视器、1个看门狗定时器、1个时钟丢失检测器、1个由比较器0提供的电压检测器、1个强制软件复位、CNVSTAR引脚和外部复位引脚。其中外部复位引脚是双向驱动的，既可接受外部的复位信号引起复位，也可将系统的内部产生的上电复位信号输出。除了电源监视器复位和外部引脚复位外，其他复位源都可以由用户通过软件禁止。

（4）外部数据存储器：C8051F021单片机片内集成了4K位于外部数据存储器空间的数据存储器，用户可用标准的外部数据存储器的操作指令对它进行读、写操作。同时单片机还具有片外数据存储器的扩展接口，用户可通过编程对外部数据存储器进行操作。

（5）双重时钟系统：C8051F021单片机内部有一个能工作的时钟发生器并具有外部振荡器驱动电路。内部时钟分2MHz、4 MHz、8 MHz、16 MHz四种时钟频率可选择，外部振荡器可以使用晶体、陶瓷振荡器、电容、RC电路或外部时钟源产生系统时钟，外部时钟频率可达25 MHz。时钟源和频率可随时通过软件切换。

（7）编程数字IO和交叉开关：C8051F021单片机引入了数字交叉开关，改变了以往内部功能和外部引脚的固定对应关系，允许将内部的数字系统资源分配给端口I/O引脚。通过设置交叉开关寄存器将片内的计数器/定时器、串行总线、硬件中断、ADC转换启动输入、比较器的输出以及单片机内部的其他数字信号配置到I/O端口，这样就允许用户根据需要选择通用I/O端口和所需的数字资源的组合。

（8）在应用中编程和FLASH安全机制：C8051F021单片机具有可在应用中编程和可在系统中编程的FLASH存储器，在应用中编程允许用户将非易失性数据保存到FLASH中。FLASH存储器还具有安全机制，可以保护程序代码和数据，以防止被意外读取或改写。

（9）在线系统调试：C8051F021单片机具有片内JTAG和调试电路，通过4脚的JTAG接口可以进行非侵入式、全速的在线系统调试。调试系统支持观察和修改存储器和寄存器、支持断点、观察点、堆栈指示器和单步执行。调试时不占用系统的RAM、程序存储器、定时期或通讯通道，并且所有的模拟和数字外设都正常工作。

（10）低电压、低功耗：C8051F021单片机采用低电压（2.7V—3.6V）供电，并且模拟电源和数字电源内部分开，并可通过内部指令关闭某一功能部件的工作以减少功耗。

三、系统结构简介：

系统由C8051F021CPU板、基本底板和扩展模块构成。

l          C8051F021CPU板

Ø         微处理器：C8051F021；

Ø         外部时钟频率：22.12MHz；

Ø         电源：从系统取出5V电源，经分离、稳压输出三路电源，模拟电源：3.3v；数字电源：3.3V，5V。模拟电源与数字电源分离；

Ø         片外数据存储器：单片机片外数据存储器接口映射在单片机的低端口，数据口与地址的低端口复用P3口，地址的高端口映射在P2口，控制信号（WR、RD、ALE）映射在P0口；

Ø         片内外部数据存储器：可采用外部数据存储器的操作指令直接读、写；

Ø         模拟端口：电压比较器的输入端口、16通道12位ADC输入端口（高8通道已映射到P1口）、基准电压输出端口、基准电压输入端口、DAC输出端口都已引出，并且在比较器的输入端口、ADC的输入端口增加了3.3V过压保护电路；

Ø         数字端口：P0端口、P2端口、P3端口都已引出，并且已上拉到5V，可直接与系统其他数字接口连接；

Ø         JTAG接口：为调试、下载专用接口，可直接与下载电缆连接；

Ø         模块接口：与实验系统配合使用；

l          基本底板上实验模块

Ø         8255可编程I/O实验模块

Ø         8279可编程键盘显示模块

Ø         8253可编程定时模块

Ø         8250可编程串行口模块

Ø         0832可编程D/A转换模块

Ø         0809可编程A/D转换模块

Ø         存储器扩展模块

Ø         简单I/O口模块

Ø         脉冲发生模块

Ø         LED、发光二管显示模块

Ø         数字开关量输入模块

Ø         8259中断控制模块

Ø         LCD液晶模块

Ø         系统、用户CPLD模块

l          E-lab扩展接口：支持E-lab全系列模块.见附6表。

四、可开设的实验项目：

C8051F021CPU内部功能实验

实验一  程序看门狗(WDT) 实验

实验二  数字I/O端口实验

实验三  内部数字功能模块实验

实验四  内部时钟选择实验

实验五  外部时钟选择实验

实验六  可编程计数器/定时器实验

实验七  片内的外扩数据存储器实验

实验八  模数转换（ADC）实验

实验九  数模转换（DAC）实验

实验十  电压比较器实验

实验十一  中断控制实验

实验十二  复位控制实验

C8051F021CPU外部功能实验

实验一  串、并转换控制芯片8250实验

实验二  并行口扩展控制芯片8255实验

实验三  定时器/计数器扩展控制芯片8253实验

实验四  中断扩展控制芯片8259实验

实验五  输入缓冲芯片74LS244实验

实验六  输出锁存芯片74LS273实验

实验七  模数转换控制芯片ADC0809实验

实验八  数模转换控制芯片DAC0832实验

实验九  片外数据存储器实验

实验十  点阵液晶模块LCD实验

单片机实验的扩展

通过扩展不同种类的E-lab系列实验模块的灵活组合，学校可自行开发更多实验项目，如《微处理器控制技术》、《传感器技术》、《通讯控制技术》等多种开放的设计性实验项目：

实验一  热敏电阻传感器实验

实验二  温度开关实验

实验三  数字温度传感器实验

实验四  半导体温度传感器实验

实验五  热电偶温度传感器实验

实验六  红外对管实验

实验七  人体红外传感器实验

实验八  霍尔电流传感器实验

实验九  可燃气体传感器实验

实验十  压力传感器实验

实验十一  湿度传感器实验

实验十二  可变增益A/D/A采集输出实验

实验十三  单片机控制电机转速实验（PWM）

实验十四  接触式IC卡原理实验

实验十五  考勤机实验

实验十六  身份认证实验

实验十七  LED电压表实验

实验十八  门禁系统设计

五、系统特点简介：

1、系统采用模块化、积木式设计，提高了灵活性和适应性；

2、本系统配有集成开发环境（IDE），支持WINDOWS98/20000/XP操作系统，多语言多窗口调试界面友好方便，集源程序编辑、工程文件编译、连接、调试于一体，支持汇编和C语言两种开发语言；

3、本实验装置既可以连计算机使用，也可以单独使用；

4、开发功能：支持Cygnal51的单片机开发及仿真；

5、系统功能齐全，可扩展性强：

1）系统支持51系列的MCU；

2）为了解决当前高校毕业生课程设计和毕业设计课题少、设备资源少、投资又太大的难题，更好的帮助学生在毕业后能顺利的通过竞争就业，该实验装置将系统的三大总线（控制总线、数据总线、地址总线）和系统监控、地址译码电路开放给用户，用户既可以自己设计相应的功能模块，也可以通过选购设备厂商提供的扩展模块，更加方便的完成单片机设计；

6、系统配有CPLD可编程器件，可通过灵活编程完成单片机实验的二次开发；

7、完全能够实现从单元电路到大系统构成，从原理知识到技术应用，从支持基础实验到课程设计；

8、系统提供上百个实验项目与课题，解决课程设计、毕业设计的课题问题；从小到大的模块化设计，扩展的组合设计空间提供永不淘汰的实验平台。开放的设计理念，公开的技术资料，保障验证性实验，设计性实验，电子实训，达到了学校到社会的无缝连接。

六、实验室配置方案：

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