单片机技术经过几十年的发展，经过单片机、微控制器等不同的发展阶段，正在向片上系统迈进。由于单片机技术的重实践性，教学实验系统在单片机教学中是不可或缺的，本文所讨论的教学实验系统采用片上资源丰富的混合信号微控制器C8051F320作为系统的核心，简化了系统硬件设计，很适合于单片机实验教学。 本文主要从教学实验系统的硬件结构、软件设计以及实验系统的性能特点几个方面对实验系统进行深入阐述。 第一章简要介绍了教学实验系统课题的背景及发展现状，并给出了混合信号微控制器实验系统的总体结构。第二章从硬件设计和软件设计方面对教学实验系统的构成和实现进行了探讨。 本文重点分析阐述了实验系统的三大模块，接口实验模块、数据采集模块和波形产生模块。在接口实验模块，主要就当前应用十分广泛的通用串行总线(USB)进行了深入细致的分析讨论。重点讨论了USB四种类型的传输，即控制传输、中断传输、批量传输和等时传输。对批量传输，在深入分析USBXpress软件开发包所提供固件接口库函数的基础上，重新实现并封装了接口函数。在数据采集模块，实现了电话录音功能，并讨论了模拟信号的多通道数字化切换和A/D动态取样频率的实现技术。波形产生模块，研究了I<2>C总线的通信原理及实现方法，通过片外D/A芯片MAX518，实现了函数发生器，可在此基础上产生用函数表定义的任何周期函数。 在本文的附录中，给出了实验模块的部分代码。