单片微型计算机广泛应用于人们日常生活的各个领域,在全国高等院校电子信息类专业中,已普遍开设单片机及其相关课程。在单片机及其接口技术课程教与学的过程中,实验是必不可少的。随着单片机及其接口技术的飞速发展,目前市场上供应的实验仪器并不能完全满足教与学的需求,构建低成本、技术先进、易更新的单片机实验教学仿真系统,对我国单片机课程的教学和我国单片机领域人才的培养具有重大的现实意义。本课题针对现有单片机实验装置所存在的不足,并结合目前教学中对单片机实验装置的实际需求,采用模块化结构设计思想,精心设计和开发了新型的单片机实验教学仿真系统。该单片机实验教学仿真系统,由主板和多个I2C总线扩展实验板组成。主板部分集成ISP在线系统编程部分、单片机仿真器部分、单片机基本实验电路部分和扩展多样化接口和总线部分。其中仿真部分通过SST89E564RD仿真监控芯片实现,仿真器调试开发环境使用德国KEIL公司的Keil C51编程与开发、调试软件。该单片机实验教学仿真系统的核心CPU采用了美国SST公司推出的应用广泛、兼容性强、功能强大、价格低廉的单片机SST89E564RD,因为这种微控制器内部集成了许多使用广泛的功能部件,所以该MCU选型方案有效降低了系统的复杂度和成本,并同时提高了系统的可靠性。该单片机实验教学仿真系统性能稳定,综合功能极强。它集仿真、编程、实验于一体,可以进行系统全面的单片机实验项目的学习。模块化的设计思想,使各接口实验相互独立,实验内容循序渐进,利用该实验教学仿真系统平台,除了可以完成单片机学习的基本原理性的实验外,还可以进行单片机的外围串、并扩展接口实验,能胜任于学生的课程实验、毕业设计、电子设计竞赛等各个不同的实验与实践阶段,有利于实验者进行自主开发实验,有利于培养学生的创新精神和创造能力。文中首先分析了当前单片机相关课程教学过程中存在的问题,论述了开发新型单片机实验教学仿真系统的必要性、可行性,并对论文工作重点做了说明;然后论述了模块化单片机实验教学仿真系统总体设计,主要完成了仿真MCU选型、系统功能描述、总体逻辑结构的设计以及单片机仿真软件开发环境Keil C51的介绍;接着阐述了单片机实验教学仿真系统主板电路的规划设计,包括仿真器设计、ISP在线编程功能设计、基本实验模块以及扩展接口总线部分的设计,对各个部分的工作原理进行了说明,并给出了具体的硬件电路连接原理图;由于串行扩展总线技术是未来单片机技术的发展趋势,接下来文中重点完成了I2C串行总线扩展技术的介绍以及I2C串行总线扩展实验板的设计;在本文最后论述了利用该系统改进单片机实验教学的方法,给出了一些具体的教学实验设计实例,并对本文作了系统总结。