仿真器（emulator）是一種軟體或硬體，其主要原理是通過模擬另一硬體處理器的功能和指令系統，使得一個平台能夠運行其他平台上的軟體。在自動化技術、化學工程等領域，仿真器也用於模擬和測試過程。在單片機仿真器的情況下，它通過模擬單片機的運行環境和行為，包括仿真核心、記憶體模擬器、外設模擬器等組件，允許程式在仿真環境中執行並實時觀察其運行狀態和結果。
單片機仿真器的工作流程通常包括以下幾個步驟：
程式載入：當程式被載入到仿真器中時，仿真器將其翻譯成可以在仿真環境中執行的虛擬指令。
虛擬指令執行：仿真器根據這些虛擬指令在仿真環境中進行操作。
結果反饋：仿真器將操作結果反饋給開發人員，以便他們可以實時監控程式運行的狀態和結果。
對於一些早期的單片機，由於內部沒有ROM，需要外部擴展EPROM存儲器，或者內部ROM是一次寫入成型的，因此修改程式需要重新寫入ROM，這非常耗時且成本高。仿真器的出現解決了這個問題，它使用RAM充當單片機的程式存儲器，允許快速反覆寫入程式進行測試。現代的單片機仿真器甚至可以直接將程式寫入單片機的內部ROM中，並通過JTAG邏輯讀出數據來判斷程式運行是否正確。
在單片機仿真器的硬體資源方面，仿真器的P口等硬體資源與51系列單片機基本兼容。仿真主控程式存儲在仿真器晶片的特定空間內，並通過串口與上位機軟體（如KEIL）相連，負責接收控制數據並傳送反饋信息。控制指令由上位機軟體發出，仿真主控程式執行這些指令並驅動相應的硬體工作。