本文探讨了一种使用以C8051F020为代表的片上系统(SOC)单片机为核心的单片机实验系统设计，该系统可以实现专业基础课、专业课(单片机原理与应用，接口技术等)、课程设计和毕业设计的实验，进而提高学生的实验能力和动手能力，提高教师授课质量。本系统具有两大主要功能：(1)提供两种操作平台，既可独立工作，也可与PC机联机工作。(2)适用于《单片机原理与应用》、《单片机接口技术》等课程教学。全文针对实验系统各部分的功能特点，在控制器芯片选型、硬件电路设计方面进行了详细的阐述，此外还论述了C8051F020单片机的集成开发环境。阐述围绕三部分进行：首先，对该实验系统的结构和美国德州Cygnal公司的C8051F020芯片作了总体的介绍；其次，详细介绍了在硬件方面所做的工作，硬件上主要完成了各功能模块的分析与设计，并利用Protel99SE软件绘制出了系统电路原理图，在电路板的布局、布线过程中，采用了一系列有关硬件抗干扰的技术，最终制作出了符合设计要求的PCB板；最后，为了增加系统的稳定性，本文还从硬件和软件两个方面讨论了有关实验系统的抗干扰技术，并作了相关的探讨。