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    三种常用的八位单片机性能比较


    八位单片机由于内部构造简略,体积小,本钱低价,在一些较简略的控制器中运用很广。即使到了本世纪,在单片机运用中,仍占有适当的比例。由于八位单片机品种繁多,本文仅将常用的几种在性能上作一个简略的比较,供读者在运用时作参阅。
    1. 51系列
    ​   运用最广泛的八位单片机首推Intel的51系列,由于产品硬件结构合理,指令系统标准,加之出产前史“悠长”,有先入为主的优势。国际有许多著名的芯片公司都购买了51芯片的中心专利技术,并在其基础上进行性能上的扩大,使得芯片得到进一步的完善,构成了一个庞大的系统,直到现在仍在不断翻新,把单片机国际炒得沸反盈天。有人估测,51芯片可能最终构成事实上的标准MCU芯片。
      51系列长处之一是它从内部的硬件到软件有一套完好的按位操作系统,称作位处理器,或布尔处理器。它的处理对象不是字或字节而是位。它不光能对片内某些特别功用寄存器的某位进行处理,如传送、置位、清零、测验等,还能进行位的逻辑运算,其功用十分齐备,运用起来称心如意。虽然其他品种的单片机也具有位处理功用,但能进行位逻辑运算的实属罕见。51系列在片内RAM区间还特别拓荒了一个两层功用的地址区间,十六个字节,单元地址20H~2FH,它既可作字节处理,也可作位处理(作位处理时,合128个位,相应位地址为00H~7FH),运用极为灵敏。这一功用无疑给运用者供给了极大的便利,由于一个较复杂的程序在运转进程中会遇到许多分支,因此需树立许多标志位,在运转进程中,需求对有关的标志位进行置位、清零或检测,以断定程序的运转方向。而施行这一处理(包含前面一切的位功用),只需用一条位操作指令即可。
      例1:如对21H的第0位(相应位地址为08H)置位,只需用一条位指令,
       SETB08H
      对周围的其他位不会产生影响。
      有的单片机并不能直接对RAM单元中的位进行操作,如AVR系列单片机中,若想对RAM中的某方位位时,有必要经过状况寄存器SREG的T位进行中转。
      例2:如对RAM中的R0寄存器的第4方位位,则
      BSET6 ;状况寄存器T置位
      BLD R0, 4 ;将T位复制到R0的第4位
      明显,后者比前者要复杂。
      51系列的另一个长处是乘法和除法指令,这给编程也带来了便当。八位除以八位的除法指令,商为八位,精度嫌不行,用得不多。而八位乘八位的乘法指令,其积为十六位,精度还是能满足要求的,用的较多。作乘法时,只需一条指令就行了,即 MULAB(两个乘数分别在累加器A和寄存器B中。积的低位字节在累加器A中,高位字节在寄存器B中)。许多的八位单片机都不具有乘法功用,作乘法时还得编上一段子程序调用,十分不便利。
      在51系列中,还有一条二进制-十进制调整指令 DA,能将二进制变为BCD码,这关于十进制的计量十分便利。而在其他的单片机中,则也需调用专用的子程序才行。
      Intel公司51系列的典型产品是8051,片内有4K字节的一次性程序存储器(OTP)。Atmel公司就将其改为电可改写的闪速存储器(Flash),容许改写1000次以上,这给编程和调试带来极大的便当,其产品AT89C51、AT89C52 ……等成为了当今最盛行的八位单片机。
      51系列的I/O脚的设置和运用十分简略,当该脚作输入脚运用时,只须将该脚设置为高电平(复位时,各I/O口均置高电平)。当该脚作输出脚运用时,则为高电平或低电平均可。低电平时,吸入电流可达20mA,具有必定的驱动才能;而为高电平时,输出电流仅数十μA甚至更小(电流实际上是由脚的上拉电流构成的),基本上没有驱动才能。其原因是高电平时該脚也一起作输入脚运用,而输入脚有必要具有高的输入阻抗,因此上拉的电流有必要很小才行。作输出脚运用,欲进行高电平驱动时,得运用外电路来实现(见附图),I/O脚不通,电流经R驱动LED发光;低电平时,I/O脚导通,电流由该脚入地,LED灭(I/O脚导通时对地的电压降小于1V,LED的域值1.5~1.8V)。
      51系列I/O脚运用简略,但高电平时无输出才能,可谓有利有弊。故其他系列的单片机(如PIC系列、AVR系列等)对I/O口进行了改善,增加了方向寄存器以断定输入或输出,但运用也变得复杂。
      一些精装的51产品也相应呈现,如Atmel公司的AT89C1051、AT89C2051、AT89C4051等(闪速存储器分别为1K、2K、4K等,但不能外接数据存储器),指令系统与AT89C51完全兼容,但引脚均为20脚,不光体积小,并且价格低价,这使得其他的公司竞相模仿。
      不过,原51系列也有许多值得改善之处,如运转速度过慢等。当晶振频率为12MHz时,机器周期达1μs,明显习惯不了现代高速运转的需求。华邦公司(Winbond)出产的产品型号为W77系列和W78系列,W78系列与AT89C系列完全兼容。W77系列为增强型,对原有的8051的时序作了改善,每个机器周期从12个时钟周期改为4个周期,使速度提高了三倍,一起,晶振频率最高可达40MHz。W77系列还增加了看门狗WatchDog、两组UART、两组DPTR数据指针、ISP等多种功用。
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