單片機在線仿真技術的出現(xiàn)，極大地提高了開發(fā)單片機應用系統(tǒng)、仿真調(diào)試的效率和可靠性，減輕了開發(fā)者的勞動強度。
圖1 宿主機/目標板的開發(fā)方式
一般地，單片機開發(fā)采用“宿主機/目標機”方式（如圖1所示）。首先,利用宿主機上豐富的資源及良好的開發(fā)環(huán)境開發(fā)和仿真調(diào)試目標機上的軟件。然后，通過串行口將編譯生成的目標代碼傳輸下載到目標板上，并用交叉調(diào)試器在調(diào)試軟件支持下進行實時分析和在線仿真調(diào)試。最后，目標板在特定環(huán)境下編程脫機運行。
這種一對一式的開發(fā)，無疑是很好的開發(fā)方式，但它的問題是設備利用率低下，這在單片機實驗室顯得尤其突出。所以在設備緊缺情況下，開發(fā)一套輔助設備來提高仿真開發(fā)設備的利用率是非常有必要的。
性能要求
在現(xiàn)有單片機仿真設備的基礎上，設計一個多路開發(fā)應用裝置，實現(xiàn)一套可供幾個用戶輪流開發(fā)仿真的單片機仿真器。這樣幾人一組共用實驗設備，既能提高設備利用率，又能形成良好的開發(fā)仿真氛圍，更重要的是降低設備重復投入。
多路開發(fā)器的整機框圖
本文陳述的設計實現(xiàn)了一套單片機仿真器的多路開發(fā)應用板，很好地滿足了以上要求，并且在實踐過程中取得了較好的效果。其原理如圖2所示。
圖2 仿真多路開發(fā)器的原理框圖
多路開發(fā)器的電路設計
整機是通過一個控制電路來實現(xiàn)多個用戶主機對一臺單片機仿真器的輪流地一對一的仿真使用。這里選用了AT89C2051單片機芯片、74LS04反相器和電磁繼電器為主要部件，來組成一個利用單片機自動控制的選通電路，來正確地完成每個用戶主機與單片機仿真器之間串行口的數(shù)據(jù)通信。最終目的是設計一個單片機仿真器的多路復用系統(tǒng)板，以實現(xiàn)4個用戶共同使用一個仿真器。
AT89C2051是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含2Kb的可反復擦寫的只讀Flash程序存儲器和128 字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大AT89C2051單片機可提供許多高性價比的應用場合。
它只有20個引腳，15個雙向輸入/輸出（I/O）端口，其中P1是一個完整的8位雙向I/O口，兩個外中斷口，兩個16位可編程定時計數(shù)器，兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。
多路開發(fā)器電路原理如圖3所示。當用戶1按下連接在單片機P3.5的按鍵S1時，產(chǎn)生一個低電平，單片機查詢到P3.5變低時，使P1.0變低，讓連接此端口的發(fā)光二極管導通發(fā)光以指示用戶1正在申請使用，同時單片機P1.7產(chǎn)生一個高電平，經(jīng)過74LS04反相后再經(jīng)三極管放大，使得繼電器K1導通，從而使得連接用戶1主機和單片機仿真器的串行口TxD線，RxD線和地線能夠順利連接，使用戶J1主機能順利地使用單片機仿真器，這樣就完成了用戶J1主機與單片機仿真器的連接使用。
圖3 仿真器多路開發(fā)器電路圖
當用戶2按下連接在單片機P3.4的按鍵S2時，產(chǎn)生一個低電平，單片機查詢到P3.4變低時，使P1.0恢復高電平，此端口的發(fā)光二極管熄滅，此時單片機P1.1端口產(chǎn)生一個低電平，連接在此端口的發(fā)光二極管導通發(fā)光以指示用戶J2正在申請使用，同時讓P1.7變成低電平，流經(jīng)繼電器的電流消失，繼電器K1斷開，使得用戶J1主機與單片機仿真器斷開。此時P1.6端口產(chǎn)生高電平，經(jīng)反相放大后使繼電器K2導通，使得用戶J2主機順利使用單片機仿真器。
同樣的道理，其他用戶按下按鍵后，當單片機查詢到時，就會使相應LED發(fā)光指示正在使用，從而相應繼電器發(fā)生動作，這樣就實現(xiàn)了單片機仿真器多路復用。
圖4 多路開發(fā)仿真軟件流程
軟件編程
軟件流程如圖4所示。整個程序用C51編寫完成，通過編譯，編程至芯片AT89C2051，完成脫機工作。
單片機系統(tǒng)應用開發(fā)仿真調(diào)試借助WAVE6000仿真器，該調(diào)試器有集成的isp仿真調(diào)試環(huán)境。安裝使用時，其默認的編譯系統(tǒng)是匯編語言，為了實現(xiàn)C51編譯，開發(fā)過程中，為WAVE6000安裝了KEIL C51編譯器。
結語
整個系統(tǒng)運行正常，達到了單片機仿真器多路復用的目的。在開發(fā)實踐過程中，取得了預期目的效果，多個用戶開發(fā)單片機應用系統(tǒng)仿真調(diào)試時，能很好地交替使用，從而提高了實驗設備利用率。
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