單片機（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在工業控制領域廣泛應用。從上世紀80年代，由當時的4位、8位單片機，發展到現在的300M的高速單片機。

51單片機

應用最廣泛的8位單片機當然也是初學者們最容易上手學習的單片機，最早由Intel推出，由于其典型的結構和完善的總線專用寄存器的集中管理，眾多的邏輯位操作功能及面向控制的豐富的指令系統，堪稱為一代“經典”，為以后的其它單片機的發展奠定了基礎。

51單片機之所以成為經典，成為易上手的單片機主要有以下特點：

51單片機優點：

1. 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，處理對象不是字或字節而是位。不但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。

2. 同時在片內RAM區間還特別開辟了一個雙重功能的地址區間，使用極為靈活，這一功能無疑給使用者提供了極大的方便，

3. 乘法和除法指令，這給編程也帶來了便利。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。

51單片機缺點：（雖然是經典但是缺點還是很明顯的）

1. AD、EEPROM等功能需要靠擴展，增加了硬件和軟件負擔

2. 雖然I/O腳使用簡單，但高電平時無輸出能力，這也是51系列單片機的最大軟肋

3. 運行速度過慢，特別是雙數據指針，如能改進能給編程帶來很大的便利

4. 51保護能力很差，很容易燒壞芯片

STC單片機

STC系列單片機是深圳宏晶公司生產的單片機產品。

STC單片機優點

1、抗干擾能力強；

2、保密性能強悍，很難被破解；

3、單片機時鐘有防外部電磁輻射功能；

STC單片機缺點

1、功耗較高，5V供電；

2、8位，運行速度慢；

3、無硬件乘法器，乘除法運算都為4周期指令；

4、單片機內集成資源少。

freescale單片機

（1）全系列： 從低端到高端，從8位到32位全系列應有盡有，最近還新推出8位/32位管腳兼容的QE128，可以從8位直接移植到32位，彌補單片機業界8/32 位兼容架構中缺失的一環！ （2）多種系統時鐘模塊：三種模塊，七種工作模式

多種時鐘源輸入選項，不同的mcu具有不同的時鐘產生機制，可以是RC振蕩器，外部時鐘或晶振，也可以是內部時鐘，多數CPU同時具有上述三種模塊！可以 運行在FEI，FEE，FBI，FBILP，FBE，FBELP，STOP這七種工作模式！ （3）多種通訊模塊接口：

與其它系列的單片機不同，freescale單片機幾乎在內部集成各種通信接口模塊：包括串行通信接口模塊SCI，多主I2C總線模塊，串行外圍接口模塊 SPI，MSCAN08控制器模塊，通用串行總線模塊（USB/PS2）！

（4）具有更多的可選模塊：某些MCU具有LCD驅動模塊，某些MCU帶有溫度傳感器，某些MCU具有超高頻發送模塊，部分MCu含有同步處理器模塊，某 寫含有同步處理器的MCU還具有屏幕顯示模塊OSD，還有少數的MCU具有響鈴檢測模塊RING和雙音多頻/音調發生器DMG模塊！

（5）可靠性高，抗干擾性強

（6）低功耗

也許freescale系列的單片機的功耗沒有msp430的低，但是他具有全靜態的“等待”和“停止”兩種模式，從總體上降低您的功耗！新近推出的幾款 超低功耗已經與msp430的不相上下！

（7）多種引腳數和封裝選擇

可以說freescale系列單片機具有的MCU種類是最多的了，有些MCU本身就有幾種不同的引腳數和封裝形式，這樣用戶各異根據需要來選擇，總有一款 適合你的開發的單片機！ 有關于部分人的freescale單片機模塊寄存器多，配置困難不容易上手，可以說freescale單片機模塊寄存器的確相對多，就拿GPIO來說就有 端口數據寄存器、端口數據方向寄存器、端口內部上拉使能寄存器、端口轉換率使能寄存器和端口驅動強度選擇寄存器5個寄存器，它的寄存器多是為了解決客戶對 IO端口的高要求和高可靠性要求，如果不考慮這些，您就只需要配置端口數據寄存器、端口數據方向寄存器這兩個寄存器，這就和其他的單片機如430和pic 的難易度一樣了！

獨有的BDM仿真開發方式和單一引腳用于模態選擇和背景通信，HCS08 的開發支持系統包括了背景調試控制器（BDC）和片內調試模塊（DBG），BDC提供了一個至目標 MCU 的單線調試接口，也就是提供了一個便于在片內 FLASH 或其它固定存儲器編程的接口。

AVR單片機

AVR單片機是1997年由ATMEL公司研發出的增強型內置Flash的RISC（Reduced Instruction Set CPU） 精簡指令集高速8位單片機。可以廣泛應用于計算機外部設備、工業實時控制、儀器儀表、通訊設備、家用電器等各個領域。AVR單片機是 Atmel 公司 1997 年推出的 RISC 單片機。RISC（精簡指令系統計算機）是相對于CISC（復雜指令系統計算機）而言的。RISC 并非只是簡單地去減少指令，而是通過使計算機的結構更加簡單合理而提高運算速度的。

AVR單片機優點

AVR單片機有自動上電復位電路、獨立的看門狗電路、低電壓檢測電路BOD，多個復位源（自動上下電復位、外部復位、看門狗復位、BOD復位），可設置的啟動后延時運行程序，增強了嵌入式系統的可靠性。

AVR單片機具有多種省電休眠模式，且可寬電壓運行（5-2.7V），抗干擾能力強，可降低一般8位機中的軟件抗干擾設計工作量和硬件的使用量。

AVR單片機技術體現了單片機集多種器件（包括FLASH程序存儲器、看門狗、EEPROM、同/異步串行口、TWI、SPI、A/D模數轉換器、定時器/計數器等）和多種功能（增強可靠性的復位 系統、降低功耗抗干擾的休眠模式、品種多門類全的中斷系統、具輸入捕獲和比較匹配輸出等多樣化功能的定時器/計數器、具替換功能的I/O端口…… ）于一身，充分體現了單片機技術的從“片自為戰”向“片上系統SoC”過渡的發展方向。

AVR單片機缺點

1. 是沒有位操作，都是以字節形式來控制和判斷相關寄存器位的

2. C語言與51的C語言在寫法上存在很大的差異，這讓從開始學習51單片機的朋友很不習慣

3. 通用寄存器一共32個（R0～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51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。

PIC單片機

PIC單片機有計算功能和記憶內存像CPU并由軟件控制允行。然而，處理能力—存儲器容量卻很有限，這取決于PIC的類型。但是它們的最高操作頻率大約都在20MHz左右，存儲器容量用做寫程序的大約1K—4K字節。

時鐘頻率與掃描程序的時間和執行程序指令的時間有關系。但不能僅以時鐘頻率來判斷程序處理能力，它還隨處理裝置的體系結構改變。如果是同樣的體系結構，時鐘頻率較高的處理能力會較強。
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PIC單片機優點

1） PIC最大的特點是不搞單純的功能堆積，而是從實際出發，重視產品的性能與價格比，靠發展多種型號來滿足不同層次的應用要求。就實際而言，不同的應用對單片機功能和資源的需求也是不同的。比如，一個摩托車的點火器需要一個I/O較少、RAM及程序存儲空間不大、可靠性較高的小型單片機，若采用40腳且功能強大的單片機，投資大不說，使用起來也不方便。PIC系列從低到高有幾十個型號，可以滿足各種需要。其中，PIC12C508單片機僅有8個引腳，是世界上最小的單片機。

該型號有512字節ROM、25字節RAM、一個8位定時器、一根輸入線、5根I/O線，市面售價在3-6元人人民幣。這樣一款單片機在象摩托車點火器這樣的應用無疑是非常適合。PIC的高檔型號，如PIC16C74（尚不是最高檔型號）有40個引腳，其內部資源為ROM共4K、192字節RAM、8路A/D、3個8位定時器、2個CCP模塊、三個串行口、1個并行口、11個中斷源、33個I/O腳。這樣一個型號可以和其它品牌的高檔型號媲美。

2） 精簡指令使其執行效率大為提高。PIC系列8位CMOS單片機具有獨特的RISC結構，數據總線和指令總線分離的哈佛總線（Harvard）結構，使指令具有單字長的特性，且允許指令碼的位數可多于8位的數據位數，這與傳統的采用CISC結構的8位單片機相比，可以達到2:1的代碼壓縮，速度提高4倍。

3） 產品上市零等待（Zero time to market）。采用PIC的低價OTP型芯片，可使單片機在其應用程序開發完成后立刻使該產品上市。

4） PIC有優越開發環境。OTP單片機開發系統的實時性是一個重要的指標，象普通51單片機的開發系統大都采用高檔型號仿真低檔型號，其實時性不盡理想。PIC在推出一款新型號的同時推出相應的仿真芯片，所有的開發系統由專用的仿真芯片支持，實時性非常好。就我個人的經驗看，還沒有出現過仿真結果與實際運行結果不同的情況。

5） 其引腳具有防瞬態能力，通過限流電阻可以接至220V交流電源，可直接與繼電器控制電路相連，無須光電耦合器隔離，給應用帶來極大方便。

6） 徹底的保密性。PIC以保密熔絲來保護代碼，用戶在燒入代碼后熔斷熔絲，別人再也無法讀出，除非恢復熔絲。目前，PIC采用熔絲深埋工藝，恢復熔絲的可能性極小。

7） 自帶看門狗定時器，可以用來提高程序運行的可靠性。

8） 睡眠和低功耗模式。雖然PIC在這方面已不能與新型的TI-MSP430相比，但在大多數應用場合還是能滿足需要的。

PIC單片機缺點

其專用寄存器（SFR）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。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，但是在編程過程中，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，也即對狀態寄存器STATUS的第6位（RP1）和第5位（RP0）置位或清零。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51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，因而PIC單片機的瓶頸現象比51系列還要嚴重，這在編程中的朋友應該深有體會。

STM32單片機

由ST廠商推出的STM32系列單片機，行業的朋友都知道，這是一款性價比超高的系列單片機，應該沒有之一，功能及其強大。其基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-M內核，同時具有一流的外設：1μs的雙12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI等等，在功耗和集成度方面也有不俗的表現，當然和MSP430的功耗比起來是稍微遜色的一些，但這并不影響工程師們對它的熱捧程度，由于其簡單的結構和易用的工具再配合其強大的功能在行業中赫赫有名其強大的功能主要表現在：

STM32單片機特性

1.內核：ARM32位Cortex-M3CPU，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPS/MHz，單周期乘法和硬件除法

2.存儲器：片上集成32-512KB的Flash存儲器。6-64KB的SRAM存儲器

3.時鐘、復位和電源管理：2.0-3.6V的電源供電和I/O接口的驅動電壓。POR、PDR和可編程的電壓探測器（PVD）。4-16MHz的晶振。內嵌出廠前調校的8MHz RC振蕩電路。內部40 kHz的RC振蕩電路。用于CPU時鐘的PLL。帶校準用于RTC的32kHz的晶振

4、調試模式：串行調試（SWD）和JTAG接口。最多高達112個的快速I/O端口、最多多達11個定時器、最多多達13個通信接口