51單片機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)
51系列是應(yīng)用最廣泛的單片機(jī),，由于產(chǎn)品硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范,，加之生產(chǎn)歷史“悠久”,，有先入為主的優(yōu)勢(shì)。世界有許多著名的芯片公司都購(gòu)買了51芯片的核心專利技術(shù),，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行性能上的擴(kuò)充,，使得芯片得到進(jìn)一步的完善，形成了一個(gè)龐大的體系,，直到現(xiàn)在仍在不斷翻新,，把單片機(jī)世界炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)。
優(yōu)點(diǎn)一
51系列優(yōu)點(diǎn)之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng),，稱作位處理器,，或布爾處理器。
它的處理對(duì)象不是字或字節(jié)而是位,。它不光能對(duì)片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理,，如傳送、置位,、清零,、測(cè)試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算,，其功能十分完備,，使用起來得心應(yīng)手。雖然其他種類的單片機(jī)也具有位處理功能,，但能進(jìn)行位邏輯運(yùn)算的實(shí)屬少見,。
51系列在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開辟了一個(gè)雙重功能的地址區(qū)間，十六個(gè)字節(jié),，單元地址20H～2FH,，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理(作位處理時(shí),，合128個(gè)位,，相應(yīng)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?yàn)橐粋€(gè)較復(fù)雜的程序在運(yùn)行過程中會(huì)遇到很多分支，因而需建立很多標(biāo)志位,，在運(yùn)行過程中,，需要對(duì)有關(guān)的標(biāo)志位進(jìn)行置位、清零或檢測(cè)，以確定程序的運(yùn)行方向,。而實(shí)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(yōu)點(diǎn)二
51系列的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)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(shí),，只需一條指令即可。很多的八位單片機(jī)都不具備乘法功能,，作乘法時(shí)還得編上一段子程序調(diào)用,，十分不便。
優(yōu)點(diǎn)三
51系列的I/O腳的設(shè)置和使用非常簡(jiǎn)單,，但高電平時(shí)無輸出能力,，可謂有利有弊。故其他系列的單片機(jī)(如PIC系列,、AVR系列等)對(duì)I/O口進(jìn)行了改進(jìn),，增加了方向寄存器以確定輸入或輸出，但使用也變得復(fù)雜,。
缺 點(diǎn)
原51系列也有許多值得改進(jìn)之處,，如運(yùn)行速度過慢等。當(dāng)晶振頻率為12MHz時(shí),，機(jī)器周期達(dá)1μs,，顯然適應(yīng)不了現(xiàn)代高速運(yùn)行的需要。
PIC單片機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)
PIC單片機(jī)CPU采用RISC結(jié)構(gòu),，分別有33,、35、58條指令,，視單片機(jī)的級(jí)別而定，屬精簡(jiǎn)指令集,。而51系列有111條指令,，AVR單片機(jī)有118條指令，都比前者復(fù)雜。
優(yōu)點(diǎn)一
采用Haryard雙總線結(jié)構(gòu),，運(yùn)行速度快,，指令周期約160～200ns，它能使程序存儲(chǔ)器的訪問和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的訪問并行處理,。這種指令流水線結(jié)構(gòu),，在一個(gè)周期內(nèi)完成兩部分工作，一是執(zhí)行指令,，二是從程序存儲(chǔ)器取出下一條指令,。總的看來,，每條指令只需一個(gè)周期(個(gè)別除外),，這也是高效率運(yùn)行的原因之一。此外,，它還具有低工作電壓,、低功耗、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等特點(diǎn),。
優(yōu)點(diǎn)二
PIC系列單片機(jī)的I/O口是雙向的,，其輸出電路為CMOS互補(bǔ)推挽輸出電路。I/O腳增加了用于設(shè)置輸入或輸出狀態(tài)的方向寄存器,，從而解決了51系列I/O腳為高電平時(shí)同為輸入和輸出的狀態(tài),。
當(dāng)置位1時(shí)為輸入狀態(tài)，且不管該腳呈高電平或低電平,，對(duì)外均呈高阻狀態(tài);置位0時(shí)為輸出狀態(tài),，不管該腳為何種電平，均呈低阻狀態(tài),，有相當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)能力,，低電平吸人電流達(dá)25mA，高電平輸出電流可達(dá)20mA,。
相對(duì)于51系列而言,，這是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，它可以直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示且外電路簡(jiǎn)單,。它的A/D為10位,，能滿足精度要求。具有在線調(diào)試及編程功能,。
缺 點(diǎn)
該系列單片機(jī)的專用寄存器并不像51系列那樣都集中在一個(gè)固定的地址區(qū)間內(nèi)(80～FFH),，而是分散在四個(gè)地址區(qū)間內(nèi)，即存儲(chǔ)體0(Bank0:00-7FH),、存儲(chǔ)體1(Bankl：80-FFH),、存儲(chǔ)體2(Bank2：100-17FH),、存儲(chǔ)體3(Bank3：180-1FFH)。只有5個(gè)專用寄存器PCL,、STATUS,、FSR、PCLATH,、INTCON在4個(gè)存儲(chǔ)體內(nèi)同時(shí)出現(xiàn),。
在編程過程中，少不了要與專用寄存器打交道,，得反復(fù)地選擇對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)體,，即對(duì)狀態(tài)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(duì)于上述的單片機(jī),，它的位指令操作通常限制在存儲(chǔ)體0區(qū)間(00～7FH)。數(shù)據(jù)的傳送和邏輯運(yùn)算基本上都得通過工作寄存器w(相當(dāng)于5l系列的累加器A)來進(jìn)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(nèi)容直接傳送至寄存器30H中)，因而PIC單片機(jī)的瓶頸現(xiàn)象比51系列還要嚴(yán)重,，這在編程中很有感受,。
AVR單片機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)
AVR單片機(jī)其顯著的特點(diǎn)為高性能、高速度,、低功耗,。它取消機(jī)器周期，以時(shí)鐘周期為指令周期,，實(shí)行流水作業(yè),。AVR單片機(jī)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(zhí)行本指令功能,，同時(shí)完成下一條指令的讀取。
通用寄存器一共32個(gè)(RO-R31),，前16個(gè)寄存器(R0～R15)都不能直接與立即數(shù)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(shù)打交道,，顯然要優(yōu)于前者。
優(yōu)點(diǎn)一
AVR系列沒有類似累加器A的結(jié)構(gòu),，它主要是通過R16～R31寄存器來實(shí)現(xiàn)A的功能,。在AVR中，沒有像5l系列的數(shù)據(jù)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(gè)16位的寄存器來完成數(shù)據(jù)指針的功能(相當(dāng)于有三組DPTR)，而且還能作后增量或先減量等的運(yùn)行,。
在51系列中,，所有的邏輯運(yùn)算都必須在A中進(jìn)行;而AVR卻可以在任兩個(gè)寄存器之間進(jìn)行，省去了在A中的來回折騰,，這些都比51系列強(qiáng),。
優(yōu)點(diǎn)二
AVR的專用寄存器集中在$00～$3F地址區(qū)間，無需像PIC那樣得先進(jìn)行選存儲(chǔ)體的過程,，使用起來比PIC方便,。AVR的片內(nèi)RAM的地址區(qū)間為$0060～$00DF(AT90S23131)和$0060～$025F(AT90S85l5、AT90S8535),，它們占用的是數(shù)據(jù)空間的地址,，這些片內(nèi)RAM僅僅是用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，通常不具備通用寄存器的功能,。當(dāng)程序復(fù)雜時(shí),，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(dá)128個(gè)(為AVR的4倍)，編程時(shí)就不會(huì)有這種感覺,。
缺 點(diǎn)
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(tài)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(qiáng),。