目前单片机应用已渗透到各个领域,单片机技术的发展也因此日新月异。作为实践性很强的应用型学科,单片机研发及教学离不开实验。传统的单片机实验系统,需要频繁拔插烧写单片机芯片来编程,依赖于仿真机调试,实验成本高且效率低,已不适应现代科技开发需求。如何充分合理利用单片机的性能,方便用户高效学习与开发产品成为当前的研究热点。本文从微处理器、嵌入式系统和C语言等三个方面着手,以AT89S52单片机为核心,设计出功能较强的新型单片机实验系统。首先研究了微处理器及开发工具,嵌入式系统类型特点、嵌入式操作系统等基础理论。其次深入研究AT89S52单片机性能特点,为实验系统硬件开发打下了基础。并针对新型实验系统软件开发要求,对C语言进行应用性研究。最后,以AT89S52为核心,设计出包含集成稳压电路、时钟电路、复位电路、液晶显示与控制电路、ISP在系统可编程器、RS232串行通信电路、开关电路、发光二极管显示电路和ISD2560语音芯片的录音/播放电路等九种外围电路,并汇总为完整的原理图。采用电子CAD(PROTEL99SE软件)、图像处理软件(PhotoCap3)、计算机画图板设计绘制电路原理图后再装配成实验板。利用C语言调整软件dev C++IDE、编译器Keil C(uVision-51)和调试器WinIDEA 9.0、ISP软件等技术创新,实现了ISP在线仿真调试功能,将嵌入式技术融入到单片机实验系统开发与应用中,适合于单片机系统开发、教学等需要频繁刷新程序的场合,极大地提高了程序开发的效率,达到优化单片机实验系统功能的目的。