51单片机与pic单片机的对比

514PIC单片机的区别与发展李莉-20126458摘要：单片机是把计算机的功能集成在一块超人规模集成电路上的计算机，国外叫微控制器。由于它具有体积小、价格便宜、控制功能强等一系列优点，所以特别适合制成各种各样性能价格比高的微机应用产品，新型的单片机可用作局部终端和网络相连，其应用范I韦I将更加广泛。本文主要就51系列单片机与PIC系列单片机进行分析。单片机的发展历史单片机的概述：单片机将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上，通常芯片会含有以下几个模块：CPU、ROM、RAM并行I/O丨1、串行【I、定时/计数器、中断控制系统、系统时钟以及系统总线等。目前单片机的发展史众说纷纭，但本着单片机的本质构成便不难发现，单片机的每一次突破性发展，即在上述计算机微型的模块中取得了突破性的进展。所以可初步将单片机分为以卜•几个阶段。需要注意的是，有些型号的单片机产生于某一阶段，但由于功能与性价非常经典，直至、单片机的发展已经一口T•里的今天，那些芯片仍然大量出场并应用于生产生活当中去。由此可见，单片机的历史的划分在各人心中是不同的第一阶段（1974年一一1976年）：单片机初级阶段。因工艺限制，单片机采用双片的形式且功能简单。其中最成功的是INTEL的8031,此时的SCM单片机都是8位或4位的。第二阶段（1976年——1978年）：SCM低性能单片机阶段。以Intel公司制造的MCS-48单片机作为代表，它来自于之前的8031单片机，集成了8位CPU、并行I/O接II、8位定时器/计数器、RAM、ROM,但无串「I,中断处理比较简单，片内RAM和ROM容量比较小。第三阶段（1978年一一1982年）：MCU高性能单片机阶段。典型代表有Intel公司制造的MCS-51系列单片机>Motorola公司的6801和Zilog公司的Z8等。带有串［1、多级中断系统、16位定时器/计数器、片内ROM和RAM容量较之前加大，寻址范围可达64KBo第四阶段（1982年一一现在）：8位单片机的巩固发展，16位单片机、32位单片机的推出阶段。本阶段的特征是一方面发展16位、32位单片机及专业型单片机：专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。另一方面不断完善高档的8位单片机，以满足不同客户的需求。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较人的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。单片机的主流生产厂家与系列单片机作为当今世界第一大电子产品，生产厂家十分的繁多且迥异。主要厂家有Motorola、.Microchip、Scenix、.NEC、.东芝、Epson、.1ntel8051、8031、.Zilog、STC、三星、凌阳、华帮、SST等大型公司。篇幅关系，本文选择Motorola>Microchip与Zilog厂商进行简单介绍。Motorola是世界上最人的单片机厂商。品种全、选择余地大、新产品多是其特点，目前仍是单片机的首选牌品。Motorola单片机特点之一是在同样速度下高频噪声低，抗干扰能力强，更适合用于工控领域及恶劣的环境。Microship单片机是市场份额增长最快的单片机。它的主要产品是16C系列8位单片机，运行速度快，且以低价位著称。Microship强调节约成本的最优化设计，适于用量人、档次低、价格敏感的产品。Zilog单片机Z8单片机是Zilog公司的产品，有较强的中断处理能力。Z8单片机以低价位的优势面向低端应用51系列与PIC系列的特点与区别市场上有很多单片机的系列与型号，就结构、功能以及性价比和应用范闱上来说，更是T•差万别，本文主要就市场上主流已久很多高校都在学习的并十分经典的51系列单片机，和发展势头正猛的本专业正在学习的PIC系列单片机进行比较说明。51系列单片机的特点51系列单片机是对所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称。其始祖是Intel的8031单片机。当Intel开放51系列核心技术后,一些世界著名的厂商如Philips、Dallas、Siemens、Atmel、华邦、LG等纷纷购买51系列的核心专利技札并不断的深入优化，以51系列的8051为基本结构，进行开发拓展，结合了自己公司的强项与发展方向，不断推出各具特色，功能各异的优秀单片机。这些源于8051的单片机即为51系列。也就是目前世界范闱内应用最广的单片机系列。它们以8051为蓝本，不断的扩充与完善，形成一个庞人的51体系。到现在仍然在进行不断的推陈出新，在8位机的世界里，51系列无疑是王者地位，它满足各种功能需要与价位选择，其优良的性能与令人欣慰的性价比是其独占益头的关键。那么51系列单片机的基本优点都有哪些呢？位处理器51系列的单片机内部硕件与软件拥有完整的位操作系统。它可以直接对位进行操作，相比于字节操作要简单许多。可以对特定的位进行处理，比如可以置位、清零等。最重要的是,它可以进行位的逻辑运算，功能十分的清晰。上手简单。它的RAM区间内有特殊的地址区间，可以对位和字节进行处理，当进行复杂的程序时，标志位的处理只需要一条简简单单的指令即可完成，十分的简单明了，对于编程者来说，这人大的降低了编程的繁琐性，也增加程序的可读性。乘法与除法指令51系列单片机具有人部分8位机不具备的功能，那就是乘除法指令。用汇编语言只要一句即可，8x8位存入16位空间，8除8位依然是8位。精度上基本可以满足需要。除此之外,基于此上的二进制一一十进制码转换也十分的方便。在其他单片机上，乘除法与转码大多数都有调用子程序，十分的麻烦。51系列的语言指令也是一大亮点。简单的I/O接口51系列的I/O接II的设置简单使用方便。输入时仅需置高电平，输出时则高、低电平均可。一些简装的51系列单片机引脚均为20脚，不光体积上面占尽优势，更是价格十分的低廉。双数指针更快捷在51系列中，数据指针软硬件之间的使者。片内的累加器与片外的数据存储器数据交换何其频繁，尤其是人块数据的转运与比较，指针的工作十分繁重，它需要不断的堆栈弹栈以进行现场保护和还原。这使得编程变得十分复杂，运行速度也被数据拖慢。但是双指针则非常有效的改善了这一弊端。两个指针各司其职，互不干扰。运行速度人人的增加。尽管51系列新占市场多年，但随着工业需求的口益增长，51系列的某些特点已然跟不上时代的步伐，仍是需要改进与拓展的。I/O驱动能力弱上面谈到I/O接II设置和使用很简单，低电平情况卞的电流略人，具有驱动的能力；但是作为高电平时，电流基本上是由脚的上拉电流形成的，没有什么驱动的能力。芯片内部没有RC振荡如果要芯片正常的工作，外部必须加振荡源，如晶振、pll振荡等。一些典型的51系列单片机：ATMEL单片机：ATMEI公司的8位单片机有AT89、AT90两个系列，AT89系列是8位Flash单片机,与8051系列单片机相兼容,静态时钟模式;AT90系列单片机是增强RISC结构、全静态工作方式、内载在线可编程Flash的单片机，也叫AVR单片机.PHLIPIS51LPC系列单片机：PHILIPS公司的单片机是基于80C51内核的单片机，嵌入了掉电检测、模拟以及片内RC振荡器等功能，这使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的应用设计中可以满足多方面的性能要求公司单片机：德州仪器提供了TMS370和MSP430两人系列通用单片机.TMS370系列单片机是8位CMOS单片机，具有多种存储模式、多种外闱接口模式，适用于复杂的实时控制场合。PIC系列单片机的特点PIC系列是MICROCHIP公司的产品，其突出的特点是体积小，功耗低，精简指令集，抗干扰性好，可靠性高，有较强的模拟接II,代码保密性好，人部分芯片有其兼容的FLASH程序存储器的芯片.PIC不搞单纯的功能堆积，而是从实际出发，重视产品的性能与价格比，靠发展多种型号来满足不同层次的应用要求。就实际而言，不同的应用对单片机功能和资源的需求也是不同的。PIC系列从低到高有几十个型号，可以满足各种需要。其中，PIC12C508单片机仅有8个引脚，是世界上最小的单片机。精简指令使其执行效率大为提高。PIC系列8位CMOS单片机具有独特的RISC结构，数据总线和指令总线分离的哈佛总线（结构，使指令具有单字长的特性，且允许指令码的位数可多于8位的数据位数，这与传统的采用CISC结构的8位单片机相比，可以达到2:1的代码压缩，速度提高4倍产品上市零等待。采用PIC的低价一次性烧写芯片，可使单片机在其应用程序开发完成后立刻完成结合，使该产品上市时间没有拖延。PIC有优越开发环境。OTP单片机开发系统的实时性是一个重要的指标，PIC在推出一款新型号的同时推出相应的仿真芯片，所有的开发系统由专用的仿真芯片支持，实时性非常好。没有出现过仿真结果与实际运行结果不同的情况。彻底的保密性。PIC以保密熔丝来保护代码，用户在烧入代码后熔断熔丝，别人再也无法读出，除非恢复熔丝。目前，PIC采用熔丝深埋工艺，恢复熔丝的可能性极小。51系列与PIC系列的对比总线结构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河取指令和数据，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：程序和数据总线町以采用不同的宽度。数据总线都是8位的，但指令总线位数分别位12、14、16位。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，执行完后再取卞一条指令;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。寄存器组PIC单片机的所有寄存器，包括I/OII,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。运行速度以上三个原因以及二者的晶振周期不同，使得PIC系列单片机的速度远人于原51系列。但新的51单片机，如STC公司的一些51系列，类似于AVR单片机，运行速度是很快的。指令集51系列是复杂指令集，而PIC是精简指令集，也在运行速度上做出贡献，但在指令集丰富程度便不如51便捷。汇编语言和C语言的区别汇编语言的本质就是机器码，是和机器直接对话的唯一途径，优点是逻辑直观，通过汇编语言对单片机的内部存储，I/O接II,CPU的工作都可以了解其奥秘。缺点是难以驾驭，开发时间长，对复杂程序无力。C语言是高级语言，若想对话机器要先转换成汇编语言，优点是可读性强，编程简单，通用型比较好。缺点是，往往学会了C语言但是对单片机的了解却没什么帮助。通过汇编语言与C语言的同时学习，我认为应该先学汇编语言，将单片机的硬件资源掌握透彻，再学C语言编程。C语言只是一门语言而已，在掌握了硬件之后，是非常容易上手的。单片机的应用。单片机应用几乎可以说是无处不在，它的智能性强于单纯的PCB板，替代了冗杂的硬件电路。利用编程使得单片机的使用多元化而且智能化。更在资源、体积、成本、维护等方面节约了人笔的资金。目前的单片机应用于关乎国计民生的各个方面，涵盖了仪器仪表、工业自动控制、家用电器、医用设备、办公自动化设备、安全监控等领域。单片机与传统硬件的区别传统电路设计的缺点：设计人型的控制电路时，其硕件电路非常复杂，开发周期长，消耗较人的人力、物力和财力，有些智能控制电路用传统电路设计根本无法实现，特别是直观的人机交互界面。单片机编程的优点：外閑电路简单、功能十分强犬、由于硬件少其质量比较可靠，智能远超传统电路，这就是单片机被广泛是使用的根本原因。现代社会，关于电路的设备仪器更新换代频繁、外观精巧、操作智能、功能强大这都是单片机嵌入应用的结果。单片机应用于医疗器械作为诊断与治疗的依托，医疗仪器的应用是关乎病人身体健康甚至生命安全的犬爭。在这个领域当中，单片机的应用使得仪器的智能化人人提升，提供精准的患者数据帮助医生进行判断;利用计算机超神的精确操作帮助医生治疗：又可以作为不会累的智能机器帮助病患复健。可以说，在医学领域内，单片机作为核心的医疗器械使效率提高，准确度增加，预后更好。下面谈一谈单片机在医学的各个领域中应用。应用于预防保健如在口常生活中，通过监测写字看书的姿势以及时长，可以达到预防近视眼的作用。这类设备主要通过传感器将距离或其他参数传递给单片机，通过编程，可以将眼睛与书的距离和时间确定在一定范闱内，超出将进行声光提示。这样即满足了功能，同时利用单片机的智能型，距离与时间可调，适合各类人群。同时，家用血压计、小米手环等均属于此类。应用于临床诊断比如医用分析仪，可将患者的身体采样如血、尿等进行分析。传统的监测是人眼监测计数,一来费时费力，二来准确率有限。使用单片机控制的智能分析仪，自动进行扫描比对。常规检测十分快速且准确。为医生的快速诊断提供数据支持。同时，CT、超声波监测也属于此类。应用于治疗脊柱微创手术机器人可以通过机械的精准定位和替代医生在放射线卜•的手术操作，提高手术的精准性,降低手术风险和减少术后并发症的发生率，同时还能降低对医生的放射损害，对于脊柱微创技术在临床的进一步推广运用具有重要的意义。它由机械手与操作台组成，机械手

收到操作台的指令进行手术，医生通过操作台观测病人情况并下达指令。此中涉及的传感器与单片机是主力。同时，达芬奇手术机器人也属此类。应用于预后、复健在预后期，需要对病人持续观测与分析，此时我们熟悉的心电图仪，呼吸机等就当堪重任。对于它们的原理也是传感器与单片机的集合。就不再多言了。医疗仪器可以通过传感器，可实现诸如血压、心律、体温、血流量、呼吸、长度、距离、组织硬度、颅内压力、神经反射等参量进行测量。采用单片机控制使得仪器数字化、智能化、微型化、直观化，还能通过单片机串丨I通信实现远程测屋和数据采集。由此可见，单片机在医疗器械中的必要性相当于处理数据与下达命令的中枢。单片机应用于其他领域此外，单片机在工商、金融、科研、教育、国防、航空航天等领域也有着广泛的应用。单片机的广泛应用不仅让我们享受到新型电子产品和新技术带来的贴心服务，也使我们的生活坏境变得安全、舒适、便捷；有了单片机作主控，我们的生产生活工具更加先进和智能，减轻劳动强度的同时提高了工作效率和安全系数。单片机的发展趋势单片机正在向多功能、高性能、高速度(时钟达40MHz)、低电压(2.7V即可工作)、低功耗、低价格(几元钱)、外I制电路内装化以及片内程序存储器和数据存储器容量不断增大的方向发展。CPU的改进增加CPU的数据总线宽度。采用双CPU结构，以提高数据处理能力。内部存储器的发展片内的程序存储器现在普遍采用Flash存储器。Flash存储器能在+5V卜•读/写，既有静态RAM的读/写操作简便，又有在掉电