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三種單片機優缺點對比:51系列、PIC和AVR

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瀏覽:- 發布日期:2019-11-22 14:25:37【

三種單片機優缺點對比:51系列、PIC和AVR

51單片機優缺點

51系列是應用最廣泛的單片機,由于產品硬件結構合理,指令系統規范,加之生產歷史“悠久”,有先入為主的優勢。世界有許多著名的芯片公司都購買了51芯片的核心專利技術,并在其基礎上進行性能上的擴充,使得芯片得到進一步的完善,形成了一個龐大的體系,直到現在仍在不斷翻新,把單片機世界炒得沸沸揚揚。

單片機芯片方案開發

優點一

51系列優點之一是它從內部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統,稱作位處理器,或布爾處理器。

它的處理對象不是字或字節而是位。它不光能對片內某些特殊功能寄存器的某位進行處理,如傳送、置位、清零、測試等,還能進行位的邏輯運算,其功能十分完備,使用起來得心應手。雖然其他種類的單片機也具有位處理功能,但能進行位邏輯運算的實屬少見。

51系列在片內RAM區間還特別開辟了一個雙重功能的地址區間,十六個字節,單元地址20H~2FH,它既可作字節處理,也可作位處理(作位處理時,合128個位,相應位地址為OOH~7FH),使用極為靈活。這一功能無疑給使用者提供了極大的方便。因為一個較復雜的程序在運行過程中會遇到很多分支,因而需建立很多標志位,在運行過程中,需要對有關的標志位進行置位、清零或檢測,以確定程序的運行方向。而實施這一處理(包括前面所有的位功能),只需用一條位操作指令即可。

優點二

51系列的另一個優點是乘法和除法指令,這給編程也帶來了便利。八位除以八位的除法指令,商為八位,精度嫌不夠,用得不多。而八位乘八位的乘法指令,其積為十六位,精度還是能滿足要求的,用的較多。作乘法時,只需一條指令即可。很多的八位單片機都不具備乘法功能,作乘法時還得編上一段子程序調用,十分不便。

優點三

51系列的I/O腳的設置和使用非常簡單,但高電平時無輸出能力,可謂有利有弊。故其他系列的單片機(如PIC系列、AVR系列等)對I/O口進行了改進,增加了方向寄存器以確定輸入或輸出,但使用也變得復雜。

缺點

原51系列也有許多值得改進之處,如運行速度過慢等。當晶振頻率為12MHz時,機器周期達1μs,顯然適應不了現代高速運行的需要。

PIC單片機優缺點

PIC單片機CPU采用RISC結構,分別有33、35、58條指令,視單片機的級別而定,屬精簡指令集。而51系列有111條指令,AVR單片機有118條指令,都比前者復雜。

優點一

采用Haryard雙總線結構,運行速度快,指令周期約160~200ns,它能使程序存儲器的訪問和數據存儲器的訪問并行處理。這種指令流水線結構,在一個周期內完成兩部分工作,一是執行指令,二是從程序存儲器取出下一條指令。總的看來,每條指令只需一個周期(個別除外),這也是高效率運行的原因之一。此外,它還具有低工作電壓、低功耗、驅動能力強等特點。

優點二

PIC系列單片機的I/O口是雙向的,其輸出電路為CMOS互補推挽輸出電路。I/O腳增加了用于設置輸入或輸出狀態的方向寄存器,從而解決了51系列I/O腳為高電平時同為輸入和輸出的狀態。

當置位1時為輸入狀態,且不管該腳呈高電平或低電平,對外均呈高阻狀態;置位0時為輸出狀態,不管該腳為何種電平,均呈低阻狀態,有相當的驅動能力,低電平吸人電流達25mA,高電平輸出電流可達20mA。

相對于51系列而言,這是一個很大的優點,它可以直接驅動數碼管顯示且外電路簡單。它的A/D為10位,能滿足精度要求。具有在線調試及編程功能。

缺點

該系列單片機的專用寄存器并不像51系列那樣都集中在一個固定的地址區間內(80~FFH),而是分散在四個地址區間內,即存儲體0(Bank0:00-7FH)、存儲體1(Bankl:80-FFH)、存儲體2(Bank2:100-17FH)、存儲體3(Bank3:180-1FFH)。只有5個專用寄存器PCL、STATUS、FSR、PCLATH、INTCON在4個存儲體內同時出現。

在編程過程中,少不了要與專用寄存器打交道,得反復地選擇對應的存儲體,即對狀態寄存器STATUS的第6位(RPl)和第5位(RPO)置位或清零。這多少給編程帶來了一些麻煩。

對于上述的單片機,它的位指令操作通常限制在存儲體0區間(00~7FH)。數據的傳送和邏輯運算基本上都得通過工作寄存器w(相當于5l系列的累加器A)來進行,而51系列的還可以通過寄存器相互之間直接傳送(如:MOV30H,20H;將寄存器20H的內容直接傳送至寄存器30H中),因而PIC單片機的瓶頸現象比51系列還要嚴重,這在編程中很有感受。

AVR單片機優缺點

AVR單片機其顯著的特點為高性能、高速度、低功耗。它取消機器周期,以時鐘周期為指令周期,實行流水作業。AVR單片機指令以字為單位,且大部分指令都為單周期指令。而單周期既可執行本指令功能,同時完成下一條指令的讀取。

通用寄存器一共32個(RO-R31),前16個寄存器(R0~R15)都不能直接與立即數打交道,因而通用性有所下降。而在5l系列中,它所有的通用寄存器(地址00-7FH)均可以直接與立即數打交道,顯然要優于前者。

優點一

AVR系列沒有類似累加器A的結構,它主要是通過R16~R31寄存器來實現A的功能。在AVR中,沒有像5l系列的數據指針DPTR,而是由X(由R26、R27組成)、Y(由R28\R29組成)、z(由R30、R31組成)三個16位的寄存器來完成數據指針的功能(相當于有三組DPTR),而且還能作后增量或先減量等的運行。

在51系列中,所有的邏輯運算都必須在A中進行;而AVR卻可以在任兩個寄存器之間進行,省去了在A中的來回折騰,這些都比51系列強。

優點二

AVR的專用寄存器集中在$00~$3F地址區間,無需像PIC那樣得先進行選存儲體的過程,使用起來比PIC方便。AVR的片內RAM的地址區間為$0060~$00DF(AT90S23131)和$0060~$025F(AT90S85l5、AT90S8535),它們占用的是數據空間的地址,這些片內RAM僅僅是用來存儲數據的,通常不具備通用寄存器的功能。當程序復雜時,通用寄存器R0一R31就顯得不夠用;而51系列的通用寄存器多達128個(為AVR的4倍),編程時就不會有這種感覺。

缺點

AVR的I/O腳類似PIC,它也有用來控制輸入或輸出的方向寄存器,在輸出狀態下,高電平輸出的電流在10mA左右,低電平吸入電流20mA。雖不如PIC,但比51系列強。

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