单片机按CPU的处理能力分类，目前有4位、8位、16位、32位，位数越高的单片机在数据处理能力和指令系统方面就越强，AVR、51、PIC都属于8位机。8位单片机由于内部构造简单、体积小、成本低廉，在一些较简单的控制器中应用很广。即便到了21世纪，它在单片机应用中仍占有相当的份额。8位单片机也是目前应用最广泛的单片机，在各个领域都可以看到它的身影。
1.51系列单片机
51系列单片机最早由Intel公司推出，主要有8031系列、8051系列。后来Atmel公司以8051的内核为基础推出了AT89系列单片机。尽管各类单片机很多，但目前使用最为广泛的应属MCS-51系列单片机，比较适合初学者的需要。Atmel公司的AT89系列单片机都和MCS-51有相同的指令系统，并在其他功能上与MCS-51完全兼容。本书将主要以51系列单片机为学习对象，除特别说明外，本教材中的51系列单片机均以AT89S51为代表产品。
（1）51子系列和52子系列。
51系列单片机又分为51和52两个子系列，并以芯片型号的最末位作为标志。其中，51子系列是基本型，52子系列则属增强型。与51子系列相比，52子系列增强的功能如下：
·片内ROM从4KB增加到8KB。
·片内RAM从128B增加到256B。
·定时器从2个增加到3个。
·中断源从5个增加到6个。
（2）AT89系列单片机。
美国Atmel公司将闪速存储器与MCS-51控制器相结合，开发生产了新型的8位单片机——AT89系列单片机。AT89系列单片机不但具有一般MCS-51单片机的所有特性，而且拥有一些独特的优点，使8位单片机更具有生命力。
AT89系列单片机是一种低功耗、高性能的8位CMOS微处理器芯片，片内带有闪速可编程可擦写只读存储器FEPROM（Flash Erasable Programmable ROM）。FEPROM既具有静态RAM的速度和可擦写性，又能像EEPROM那样掉电后保留所写数据，因此大大方便了用户。常用的Atmel 51单片机选型表如表1-1所示。
表1-1 Atmel 51单片机选型表
2.AVR系列单片机
AVR系列单片机也是Atmel公司的产品，最早的为AT90系列单片机，现在很多AT90单片机都转型为Atmega系列和Attiny系列。AVR单片机是精简指令型单片机，在相同的振荡频率下执行速度是8位MCU中最快的一种单片机。AVR单片机其显著的特点为高性能、高速度、低功耗。AVR与51、PIC单片机相比，具有一系列的优点，主要体现在以下几个方面：
（1）在相同的系统时钟下AVR运行速度最快。(www.xing528.com)
（2）所有AVR单片机的Flash、EEPROM寄存器都可以反复烧写、支持ISP在线编程（烧写），入门费用非常少。
（3）片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，使得电路设计变得非常简单。
（4）每个I／O口做输出口使用时都可以输出很强的高、低电平，做输入口使用时I／O口可以作为高阻抗或者带上拉电阻。
（5）片内具有丰富实用的资源，如A／D模数器、D／A数模器、丰富的中断源、SPI、USART、TWI通信口、PWM等。
（6）片内采用了先进的数据加密技术，大大地提高了破解的难度。
（7）片内Flash空间大、品种多，引脚少的有8脚，多的有64脚等各种封装。
（8）部分芯片的引脚兼容51系列，代换容易，如ATtiny2313兼容AT89C2051、ATmega8515／162兼容AT89S51等。
3.PIC系列单片机
PIC系列单片机是Microchip公司的产品，它也是一种精简指令型单片机，它还具有工作电压低、功耗低、驱动能力强等特点。从功能上来讲，PIC单片机主要有以下三个主要特点：
（1）总线结构。
MCS-51单片机的总线结构是冯·诺依曼型，计算机在同一个存储空间取指令和数据，两者不能同时进行；而PIC单片机的总线结构是哈佛结构，指令和数据空间是完全分开的，一个用于指令，一个用于数据，由于可以对程序和数据同时进行访问，所以提高了数据吞吐率。正因为在PIC单片机中采用了哈佛双总线结构，所以与常见的微控制器不同的一点是：程序和数据总线可以采用不同的宽度。数据总线都是8位的，但指令总线位数可为12、14、16位。
（2）流水线结构。
MCS-51单片机的取指和执行采用单指令流水线结构，即取一条指令，执行完后再取下一条指令；而PIC的取指和执行采用双指令流水线结构，当一条指令被执行时，允许下一条指令同时被取出，这样就实现了单周期指令。
（3）寄存器组。
PIC单片机的所有寄存器，包括I／O口、定时器和程序计数器等都采用RAM结构形式，而且都只需要一个指令周期就可以完成访问和操作；而MCS-51单片机需要两个或两个以上的周期才能改变寄存器的内容。
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