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单片机的分类与选型

[日期:2013-08-21] 来源:  作者: [字体: ]

  单片机的分类方式很多,下面从程序存储器的类型、应用范围、系统架构三个方面进行分类,本文只讨论8位机。

  一,按程序存储器的类型分类

  1.无片内程序存储器

  这类单片机无片内程序存储器,必需在外部接存储器,如Intel公司的8031。

  2.MASK(掩模)ROM    由器件生产厂家在设计集成电路时将程序一次性固化,价格便宜,适合程序固定不变和大批量生产的应用场合。

 

  3.OTP(-次性可编程)ROM

  可一次性将程序写入单片机,无法更改,其成本较低。适合要求有一定灵活性且低成本的应用场合,尤其适合功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。

  4.紫外线可擦除EPROM

  单片机表面有一透明窗口,在一定量的紫外线照射后,能将存储器内所有信息清除,用户可以方便地将程序写入,出错后可以用紫外线擦除后修改,适用于小批量生产。

  5.FLASH ROM

  Flash ROM也即闪速存储器,简  称闪存,此Flash非那个动画的Flash,  它是一种可快速写入和擦除的电可擦  写型存储器,那么它和普通的电可擦  写型存储器EEPROM有什么区别  呢?EEPROM的电擦除是通过加一  定的电压来实现内容擦除的,它的缺点是单位存储单元的尺寸大。20世纪80年代发明了Flash ROM,用Flash这一名称是源于该存储器只需单步操作即能擦除其中的所有内容,这种存储器只能进行整片或一个区域的删除而不能进行单字节删除,由此也减小了单元尺寸,方便大面积集成,因此在单片机上得到了很好的应用。

  使用闪存的单片机的程序可以反复擦写,灵活性很强,但价格较高,适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途。

  二、按应用范围分类

  1.通用型/专用型

  这是按单片机适用范围来区分的。例如,80C51是通用型单片机,它不是为某种专用用途设计的;专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产品设计生产的,例如为了满足电子体温计的要求,在片内集成ADC接口等功能的温度测量控制电路,数码相机中的单片机电路等。

  2.控制型/家电型

  这是按照单片机大致应用的领域进行区分的。一般而言,工控型寻址范围大,运算能力强;用于家电的单片机多为专用型,通常是小封装、低价格,外围器件和外设接口集成度高。

  当然,上述分类并不是惟一的和严格的。例如,80C51类单片机既是通用型也可以作工控用。

  三、按系统架构分类

  这种分类方法按单片机的架构来分类,下面通过这种分类方式来介绍一些公司的主流产品。

  1.MCS-51系列单片机

  尽管单片机的种类繁多,但使用最为广泛的应属MCS-51系列。这一系列的单片机都使用了Intel公司的内核技术,它们是MCS-51的兼容机,软件兼容、开发工具兼容、引脚也兼容。它们都支持同一编程环境Keil μVision3。因此把他们归为同一类型。下面分别介绍各公司相应的一些主流产品。Intel公司8051系列单片机  Intel公司是MCS-51系列单片机的创始者,在单片机产品方面有着十分重要的地位,为MCS-51系列单片机的发展作出了卓越的贡献。MCS-51系列单片机硬件结构合理,指令系统规范,加之生产历史悠久,有先人为主的优势。世界有许多着名的芯片公司都购买了51芯片的核心专利技术,并在其基础上进行性能上的扩充,使得芯片得到进一步的完善,形成了一个庞大的体系。MCS-51内核实际上已经成为一个8位单片机的标准。

  51系列优点之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统,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殊功能寄存器的某位进行处理,如传送、置位、清零、测试等,还能进行位的逻辑运算,其功能十分完备,使用起来得心应手。虽然其他种类的单片机也具有位处理功能,但能进行位逻辑运算的实属少见。

  MCS-51系列单片机均具有如下特点:

  ·专为控制应用所设计的8位CPU

  ·具有布尔代数的运算能力

  ·32条双向且可被独立寻址的I/O口

  ·芯片内有128B可供储存数据的RAM

  ·芯片内有4KB的程序存储器(ROM)

  ·  有5个中断源,且具有两级(高/低)优先权顺序的中断结构·芯片内有时钟振荡器电路·全双工的串行端口

  ·两组16位定时器/定时器

  ·程序存储器可扩展至64KB(ROM)

  ·数据存储器可扩展至64KB(RAM)

  一些典型的MCS-51系列单片机分类表见上表。

MCS-51系列单片机

  MCS-51系列又分为51和52两个子系列,并以芯片型号的最末位数字作为标志。其中,51子系列是基本型,而52子系列则属增强型。

  MCS-51系列单片机采用两种半导体工艺生产。一种是HMOS工艺,即高速度、高密度、短沟道MOS工艺。另外一种是CHMOS工艺,即互补金属氧化物的HMOS工艺。表1中,芯片型号中带有字母“C”的,为CHMOS芯片,如上面的80C51、87C51。其余均为一般的HMOS芯片。

  MCS-51单片机片内程序存储器常见的有三种配置形式,即无ROM、掩膜ROM和EPROM。这三种配置形式对应三种不同的单片机芯片,它们各有特点。

  MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片,引脚配置图见下图。

引脚配置图

  信号引脚介绍:

  P0.0~P0.7:P0口8位双向口线。

  Pl.0~P1.7:Pl口8位双向口线。

  P2.0~P2.7:P2口8位双向口线。

  P3.0~P3.7:P3口8位双向口线。

  ALE:地址锁存控制信号。在系统扩展时,ALE用于控制把P0口输出的低8位地址锁存起来,以实现低位地址和数据的隔离。此外,由于ALE是以晶振1/6的固定频率输出的正脉冲,因此,可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。

  PSEN的反:外部程序存储器读选通信号。在读外部ROM时,有效(低电平),以实现外部ROM单元的读操作。

  EA的反:访问程序存储控制信号。当信号为低电平时,对ROM的读操作限定在外部程序存储器,当信号为高电平时,对ROM的读操作是从内部程序存储器开始,并可延至外部程序存储器。

  RST:复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效,用以完成单片机的复位初始化操作。

  XTAL1和XTAL2:外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时,此二引线端用于外接石英晶体和微调电容;当使用外部时钟时,用于接外部时钟脉冲信号。

  VSS:地线。

  VCC:+5V电源

MCS-51系列单片机进行选型

  P3具有第二功能,见上表在对Intel公司的MCS-51系列单片机进行选型时应注意两点:

  (1)每个单片机产品子系列,根据内部程序存储器提供方式的不同,型号基本上有三种。例如在8051子系列中,有三种主要的芯片;8031、8051、8751,分别对应内部不提供程序存储器、提供4KB掩膜ROM和4KB EPROM的同一芯片的三种版本。

  (2)MCS-51系列单片机有两种制造工艺,HMOS工艺和CHMOS工艺。由此可以分为分别对应的两个子系列:8051和80C51子系列。虽然两种芯片在功能上完全兼容,但采用CHMOS工艺的80C51子系列属于CMOS器件,与HMOS器件相比,它的工作电流要小得多,因此使单片机的功耗降得很低,而且还增加了待机工作模式和掉电工作模式。

  Atmel公司AT89系列单片机  美国Atmel公司是国际上着名的半导体公司,该公司的技术优势在于Flash存储器技术。随着业务的发展,在20世纪90年代初,ATMEL公司一跃成为全球最大的EEPROM供应商。1994年,为了介入单片机市场,Atmel公司以EEPROM技术和Intel公司的80C31单片机核心技术进行交换,从而取得了80C31核的使用权。ATMEL公司把自身的先进Flash存储器技术和80C31核相结合,推出了Flash AT89系列单片机。这是一种内部含Flash存储器的特殊单片机。由于它内部含有大容量的Flash存储器,所以,在产品开发及生产便携式商品、手提式仪器等方面有着十分广泛的应用,也是目前取代传统的MCS-51系列单片机的主流单片机之一。

  AT89系列单片机对于一般用户来说,有下列明显的优点:

  (1)内部含有Flash存储器,在系统开发过程中很容易修改程序,可以大大缩短了系统的开发时间。

  (2)与MCS-51系列单片机引脚兼容,可以直接进行代换。

  (3)AT89系列并不对80C31的简单继承,功能进一步增强。

  在我国这种单片机受到广泛青睐,很多以前使用80C51、80C52的用户都转而使用AT89系列。对于有丰富编程经验的用户而言,不需要仿真器,可以直接将程序烧入芯片,放在目标板上加电直接运行,观察运行结果,出现问题时再进行修改,然后重新烧写程序,再进行试验,直至成功。

  AT89系列包括两大类第一类是常规的,就是AT89C系列,这类单片机要用常规的并行方法编程,必需使用编程器编程;第二类是在系统可编程(即芯片安装到电路板上之后不用。拿下来而直接往里面烧写程序)ISPFlash系列,也就是AT89S系列,这类单片机除了用常规的并行方法编程外,还可以在系统用下载线进行编程,省去价格较贵的编程器,而且可以在目标板上直接修改程序。

    常用的AT89系列单片机选型表见下表。

AT89系列单片机选型表

  表中WDT是Watchdog Timer的缩写,即看门狗定时器,俗称看门狗。由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰,造成程序的跑飞,而陷入死循环,程序的正常运行被打断,由单片机控制的系统无法继续工作,看门狗的功能就是每当发生这些情况时,产生复位信号给单片机,使程序重新回到起点。避免整个系统陷入停滞状态,发生不可预料的后果。

  由于AT89C51、AT89C52已经停产,因此AT89系列单片机目前使用最多的型号是AT89C2051、AT89S51、AT89S52等。

  由于AT89S系列的单片机支持ISP编程,因此AT89S51. AT89S52等可以用下载线烧写程序,下载线接在计算机的并口上,另一端接在目标板上,MOSI、MISO、SCK、RST分别和单片机的P1.5、P1.6、9脚连接,电源和地也分别连接。打开目标板的电源,再在计算机上运行一个上位机软件Easy 51Pro v2.0,打出编译好的目标文件就可以把程序烧写到单片机上了。下载线的电路图和实物分别见下图。

线的电路图和实物

线的电路图和实物

  Philips 80C51系列单片机

  Philips公司生产的单片机都属于MCS-51系列的兼容单片机,从内核结构上可划分为两类:16位的XA系列和80C51兼容系列。其中以80C51兼容系列单片机最为着名,下面讨论的就是这一系列的产品。Philips公司开发了众多基于80C51内核架构的派生器件,型号数以百计,可满足不同的应用场合。其中许多产品在存储器、定时/计数器、输入/输出口、中断、串行口等资源上做了不同程度的改进和增强,在有的型号中还新增了诸如IIC接口、A/D转换、PWM输出等新的外设。这样就使用户总能找到适合自己需要的型号。可以说Philips也为MCS-51单片机的经久不衰作出了很大的贡献。 Philips公司80C51兼容系列单片机从内核结构上又可以划分为两大类,即6时钟内核类和12时钟内核类。我们知道标准的MCS-51单片机的每个机器周期包括12个时钟周期,所谓6时钟内核是指单片机的每个机器周期包括6个时钟周期,所以在相同的时钟频率下,采用6时钟内核的单片机运行速度更快。许多采用6时钟内核单片机也可以通过软件设置使其工作在12时钟模式,这样就增加了使用的灵活性。

  Philips公司80C51兼容系列单片机还有不少与众不同的特点,例如P87C51、P89C51属于增强型的80C51系列单片机,而同一类别的AT89S51、W78E51等单片机则属于MCS-51系列单片机,尽管两者完全兼容,相比之下AT89S51、W78E51仅仅只有2个定时/计数器。

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  常见的Philips 80C51系列单片机见表4~表8。  Philips公司提供了各种适合应用于各种场合的80C51兼容单片机配置,规格比较齐全,可应用在很多电子产品中。选型时可根据你的需要,从存储器、运行速度、定时/计数器、串行口、供电电压、模拟量处理等不同角度进行选择。

  Winbond单片机

  台湾Winbond(华邦)公司是一家在国际上有较高声誉的半导体公司,其生产的MCS-51系列兼容单片机独具特色。

  原MCS-51系列单片机虽然历史悠久,应用也非常广泛,但也有许多值得改进之处,如运行速度过慢等。当晶振频率为12MHz时,机器周期达1μs,显然适应不了高速运行的需要。Winbond公司在提高MCS-51系列单片机运行速度上做出了贡献。其生产的产品型号为W77和W78系列8位单片机,W77、W78系列的脚位和指令集与805 1兼容,其中W78系列与AT89C系列完全兼容。W77系列为增强型,对原有的805 1的时序作了改进,‘每个机器周期从12个时钟周期改为4个时钟周期,使速度提高了三倍,同时,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等多种功能。

  Winbond公司8位单片机可分为4个系列:

  (1)标准系列,这是Winbond公司生产的与MCS-51第一代产品,型号中以W78为前缀。它们中有的型号与MCS-51完全兼容,有的型号则新增了不同的资源。标准系列单片机选型表见表9。

  (2)宽电压范围系列,这个系列在其型号中以字母“L”标记,这一系列的特点是有较宽的供电电压范围。这个系列中对片内集成Flash存储器的型号而言,典型的供电电压范围是2.4V~5.5V,其它型号则为1.8V~5.5V。供电电压降低,芯片的功耗也随着降低,但芯片的速度也会相应下降。这个系列单片机选型表见下表。

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  (3)Turb051系列,也就是增强型的MCS-51系列单片机,这个系列的型号以W77为前缀,该系列的最大的改进是每个机器周期只有4个时钟周期,在相同的时钟频率下,其速度提升约平均2.5倍。这个系列单片机选型表见表11。

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   (4)工业温度级系列,这个系列的单片机适用于工业温度范围,即-40℃~+85℃,在型号中以字母“Ⅰ”标记。这个系列的单片机的内核结构有两种:一种是标准系列,另一种是Turbo51系列。这个系列的单片机供电电压范围也很宽,以适应环境恶劣的工业应用场合。工业温度级系列单片机选型表见表12。

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  STC单片机

  STC公司推出的高性价比的STC89系列单片机,增加了大量的新功能,提高了51单片机的性能。

  STC89系列单片机是MCS-51系列单片机的派生产品。它们在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8052单片机完全兼容,DIP40封装系列与8051的引脚兼容。STC89系列单片机高速(最高时钟频率90MHz),低功耗,在系统/在应用可编程(ISP/IAP),不占用户资源。

  STC89系列单片机主要特性:

  ·80C51核心处理器单元;·3V/5V工作电压,工作频率0~33MHz/0~40MHz·大容量内部数据RAM:1KBRAM·64/32/16/8KB片内Flash程序存储器,具有在应用可编程(IAP),在系统可编程(ISP),可实现远程软件升级,无需编程器·支持12时钟(默认)或6时钟模式·双DPTR数据指针;

  ·SPI(串行外围接口)和增强型串口UART

  ·PCA(可编程计数器阵列),具有PWM的捕获/比较功能·4个8位I/O口,含3个高电流Pl口,可直接驱动LED·3个16位定时器/计数器·可编程看门狗定时器(WDT)

  ·低EMI方式(ALE禁止)

  ·兼容TTL和COMS逻辑电平

  ·掉电检测和低功耗模式等

  STC89系列单片机按芯片型号分别有64/32/16/8KB片内Flash,分为2个Flash存储块:BLOCk0和Blockl。2个Flash存储块在物理结构上Block0在前,Blockl在后。通过REMAP(地址重置)功能可以将Flash存储块重定位。

  STC89系列单片机ISP和一般MCS—51系列的单片机如AT89S系列的ISP有所不同的。ISP主要应用于在线(或远程)升级,通过执行ISP引导码改写用户程序,无须编程器,无须亲临现场。STC89系列单片机在出厂时,片内已经烧录有ISP引导码,占用Blockl的程序空间前2KB,并设置为从Blockl启动。启动时,首先执行ISP引导码,确认是程序下载,还是正常启动。无论是程序下载还是正常启动,ISP引导码最后总是将REMAP取消,恢复Block0在前8KB的地址空间,进而执行Block0中的用户程序,即用户程序总是放在Block0的00H开始的单元,除非用户自行修改了ISP引导码。

  IAP功能就是在应用可编程,利用该功能,就可将本不具有EEPROM的单片机具有相当于EEPROM的功能,而且存储空间远大于EEPROM。IAP不能对自身所在的Block编程,即当程序运行在Block0时,可编程的是Blockl,当程序运行在Blockl时,可编程的是Block0。根据这个特点,通过REMAP功能可设置在应用编程的Flash的大小。对STV89C58来说:

  (1)当程序运行于Block0时,可拥有6KB~8KB的Flash ROM(-般使用);(2)当程序运行于Blockl时,可据有近32KB的Flash ROM(需要技巧或更改ISP引导码)。

  STC89  系列单片机(STC89C51RC/RD+)选型表见表13。

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  SST单片机

  SST89系列单片机是美国SST公司推出的高可靠、小扇区结构的Flash单片机,特别是所有产品均带有IAP(在应用可编程)和ISP(在系统可编程)功能,不占用用户资源,通过串行口即可在系统仿真和编程,无须专用仿真开发设备,3V~5V工作电压,低价格,在市场竞争中占有较强的优势。

  SST89系列的Flash存储器使用SST专有的专利技术CMOSSuperFlash EEPROM工艺,内部Flash擦写次数达l万次以上,程序保存时间可达到100年。片内的SuperFlash存储器分为两个独立的程序存储块。主SuperFlash存储块0(Block0)为64KB/32KB大小,从存储块1(Blockl)为8KB大小。从存储块的8KB可以映射到64KB/32KB地址空间的最低位位置;也可从被程序计数器隐藏,映射到数据空间,作为一个独立的EEPROM数据存储器。

  SST单片机有一个比较好的地方在于它具有SOFtICE(Software In Circuit Emulator)在线仿真功能,只需占用单片机的串口即可实现在Keil下的实时在线仿真功能,同时还可以实现ISP在线编程功能。SST公司为部分SST89系列单片机提供了仿真监控程序,把仿真监控程序固化到单片机内部Flash存储器的Blockl中就可能实现仿真功能。因此我们用一只SST89系列单片机的芯片,如SST89C58或SST89E564RD/516RD等,加上串口电平转换电路就可以做成一个51单片机的仿真器。

  SST89系列Flash单片机主要功能特性:

  ·大容量内部数据RAM,1KB  RAM。

  ·在应用可编程(IAP)和在系统可编程(ISP),可实现远程生机,无需编程器。

  ·非易失性数据存储(内部扩展  4KB/8KB EEPROM)。

  ·双数据指针(DPTR)结构,寻址、查表极为便利。

  ·9个中断源,4级中断优先级,三个大电流驱动引脚(可直接驱动LED)。

  ·双倍速,6时钟模式,编程时可选择,缺省为12时钟模式。

  ·可编程计数器阵列(PCA,PWM),5通道。

  ·增强通用异步通信总线UART,支持地址自动识别和帧数据错误检测。

  ·看门狗定时器(WDT)。

  ·宽工作电压范围2.7V~5.5V,低功耗,12MHz时钟时耗电仅为2.5mA(89V564RD)。

  ·掉电检测功能,5V型在电压3.85V~4.15V即产生复位,3V型电压低至2.25V~2.55V产生复位,默认为低压复位,亦可设置为低压中断。

  全兼容8051系列单片机。

  SST89系列单片机选型表见表14。

  2.MicroChip公司PIC单片机

  PIC系列单片机是美国微芯公司(Microship)的产品,是当前市场份额增长最快的单片机之一。Micro Chip单片机的主要产品是PIC16系列和PIC17系列8位单片机,PIC系列单片机以其独特的硬件系统和指令系统的设计、较高的性价比,逐渐被广大工程设计人员采用。

  在说明PIC系列单片机的特点之前,先说一下单片机CPU的两种结构:CISC结构(集中指令集)和RISC结构(精简指令集)。采用CISC结构(即冯,诺伊曼结构)的单片机数据线和指令线分时复用。它的指令丰富,功能较强,但取指令和取数据不能同时进行,速度受限。采用RISC结构(即哈佛结构)的单片机数据线和指令线分离,即实行双总线,它能使程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理,这种指令流水线结构,在一个周期内完成两部分工作,一是执行指令,二是从程序存储器取出下一条指令,这样总的看来大部分指令只需一个周期,这是它高效率运行的原因之一。另一方面它的指令线一般宽于数据线,即指令的位数可以超过8位,使其指令包含更多的处理信息,执行效率更高,速度亦更快。同时,这种单片机指令多为单字节,程序存储器的空间利用率大大提高,有利于实现超小型化。属于CISC结构的单片机有Intel的8051系列、Motorola的M68HC系列、Atmel的AT89系列、Winbond的W78系列、Philips的80C51系列等;属于RISC结构的有Microchip的PIC系列、Zilog的286系列、Atmel的AVR系列等。

  PIC系列单片机CPU采用RISC结构,按等级的不同分别仅有33、35、58条指令(8051单片机和AVR单片机的指令都超过100条),具有运行速度快、低工作电压、低功耗、较大的输入、输出直接驱动能力、价格低、小体积等特点。适用于用量大、档次低、价格敏感的产品。在办公自动化设备、消费电子产品、通信、智能仪器仪表、汽车电子、金融电子、工业控制等不同领域都有广泛的应用。

  PIC系列单片机的I/O口是双向的,其输出电路为CMOS互补推挽输出电路。I/O脚增加了用于设置输入或输出状态的方向寄存器,从而解决了MCS-51系列I/O脚为高电平时同为输入和输出的状态。当方向寄存器置位1时为输入状态,对外呈高阻状态;置位0时为输出状态,对外呈低阻状态,有相当的驱动能力,低电平吸入电流达25mA,高电平输出电流可达20mA。相对于MCS-51系列而言,这是一个很大的优点,它可以直接驱动数码管显示且外围电路简单。它的A/D为10位,能满足精度要求。具有在线调试及编程(ISP)功能。

  PIC单片机还有抗干扰性能好、保密性好的特点。

  PIC 8位单片机产品共有三个系列,即基本级、中级和高级。

  (1)基本级系列

  该级产品的特点是低价位,如PIC16C5X,适用于各种对成本要求严格的家电产品选用。又如PIC12C5XX是世界上第一个8脚的低价位单片机,因其体积很小,完全可以应用在以前不能使用单片机的家电产品中。    PIC12Cxxx系列单片机中部分OTP程序存储器的单片机选型表分别见表15和表16。

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  (2)中级系列

  该级产品是PIC最丰富的品种系列。它是在基本级产品上进行了改进,并保持了很高的兼容性。外部结构也是多种的,有从8引脚到68引脚的各种封装。该级产品性能很高,如内部带有A/D变换器、EEPROM数据存储器、比较器输出、PWM输出、I2C和SPI等接口。PIC中级系列产品适用于各种高、中和低档的电子产品的设计中。中级产品中PIC16F873、PIC16F877用得比较多。

  这一级别中的PIC16F87x系列单片机选型表见表17。

PIC16F87x系列单片机选型表

  (3)高级系列该系列产品(如PIC17CXX)的特点是速度快,所以适用于高速数字运算的应用场合中,加之它具备一个指令周期内(160ns)可以完成8×8(位)二进制乘法运算能力,所以可取代某些DSP产品。再有PIC17CXX具有丰富的I/O控制功能,并可外接扩展EPROM和RAM,使它成为目前8位单片机中性能最高的机种之一。所以很适用于高、中档的电子设备中使用。

  这一级别中的PIC17C系列的部分单片机选型表见表18、表19。

  上述三个系列的PIC8位单片机还具有很高的代码兼容性,用户很容易将代码从某型号转换到另一个型号中。Microchip公司在推出颇具特色的PIC系列单片机的同时,也提供了其自主开发有MPLAB-IDE集成开发平台,使用MPLAB-IDE集成开发环境可以对PIC系列单片机进行程序的创建和编辑,以及编译和调试,还能实现程序的模拟运行。安装好MPLAB-IDE集成开发平台后只能使用汇编程序,如果要使用C语言,必须安装支持PIC单片机的C语言的编译器,如Hitech公司的PICC编译器。

  安装好PICC后只要在MPLAB-IDE集成开发平台内挂接PICC即可实现C语言程序创建、编辑,实现一体化的编译和原代码调试。

  有些PIC单片机可以使用下载线烧写程序,上位机的软件是PonyProg2000。为PonyProg2000配套的PIC下载线电路可从网站www.lancos.com下载。下载地址为:www.lancos.com/SIProgsch.html,PIC下载线的电路由主板(Baseboard)和适配器(PICl2/16adapter)两部分组成,这是一个使用计算机串口的下载线。

  3.Atmel公司AVR单片机

  Atmel公司的单片机产品主要有AT89、AVR、ARM三个系列,AT89前面已经讨论过,ARM系列是32位单片机。下面主要讨论AVR系列单片机。

  早期的单片机由于工艺及设计水平问题,为了降低功耗、提高抗干扰性能,同时为了满足复杂指令集CISC对单片机时序的要求,采取了较为稳妥的方案:采用较高的分频系数对时钟分频,使得指令周期长,执行速度慢。以后有一些CMOS单片机虽然采用提高时钟频率和减小分频系数等措施,但这种状态并未被彻底改变。此间虽有某些精简指令集RISC单片机问世,但依然沿袭了对时钟分频的做法。

  1997年,Atmel公司挪威设计中心的A先生和V先生,出于市场需求考虑,推出了全新配置的精简指令集RISC内置Flash的高速8位单片机,简称为AVR。AVR单片机最大的特色是没有对外部时钟分频,用一个时钟周期执行一条指令。

  由于AVR单片机废除了机器周期,采用精简指令集,以字节作为指令长度单位,大多数单周期指令将操作数与操作码安排在一个字节中,取指令周期短,又可预取指令,实现流水作业,因此单片机执行速度快。

  AVR单片机的快速存取寄存器由32个通用寄存器组成,这32个寄存器全部直接与运算逻辑单元(ALU)相连,每一个寄存器都可以代替累加器工作。相当于有了32条立交桥,可以快速通行。从而避免了传统的累加器结构造成的累加器和存储器之间的数据传输的瓶颈效应,提高了指令执行速度(lMips/MHz),因而提高了系统性能。因此AVR单片机是高性价比的单片机,已广泛地应用于军事、工业、家用电器、智能玩具、便携式智能仪表和机器人制作等领域,使产品功能、精度和质量大幅度提升,且电路简单,故障率低,可靠性高,成本低廉。

  AVR单片机与MCS-51等单片机相比具有下列的优点:

  (1)在相同的时钟频率下AVR运行速度最快;

  (2)芯片内置的Flsah、EEPROM、SRAM容量较大;(3)所有型号都支持ISP编程;

  (4)多种频率的内部RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能,零外围电路也可以工作;(5)每个I/O口都可以设置方向,当输出口使用时以推挽驱动的方式输出高、低电平,驱动能力强,使得I/0口资源灵活、功能强大、可充分利用;(6)内部资源丰富,一般都集成有A/D;PWM;SPI、USART、TWI、12C通信口;丰富的中断源等;(7)AVR单片机片内具备多种独立的时钟分频器,分别供URAT、IIC、SPI、定时器使用。

  (8)保密性能好,具有不可破解的位加密锁LockBit技术,保密位单元深藏于芯片内部,无法用电子显微镜看到。

  AVR单片机系列齐全,可适用于各种不同场合的要求。AVR单片机有3个档次:

  (1)低档Tiny系列AVR单片机,主要型号有Tinyll/12/13/15/26/28等;(2)中档AT90S系列AVR单片机,主要型号有AT90S1200/2313/8515/8535等,这类产品已被Atmel公司宣布为到期产品,有的被转型到ATmega系列中(3)高档ATmega系列AVR单片机,主要型号有ATmega8/16/32/64/128以及ATmega8515/8535等。常用的AVR单片机选型表见表20。

AVR单片机选型表

  AVR单片机的开发工具常用的有AVR-Studio和ICC-AVR,前者只支持汇编的开发调试,后者是C编译器。

下载线电路

  AVR单片机支持ISP下载,上图是下载线电路,上位机软件可使用PonyProg2000。4.Motorola单片机Motorola是世界上最大的单片机厂商。从M6800开始,开发了广泛的品种,4位、8位、16位、32位的单片机都能生产,其中8位机典型的代表有:M68HC05、M68HC08系列。Motorola单片机的特点之一是在同样的速度下所用的时钟频率较Intel类单片机低得多,因而使得高频噪声低,抗干扰能力强,更适合于工控领域及恶劣的环境。

  新一代8位单片机M68HC08采用了0.35μm工艺,具有价格低、速度快(8MHz总线速度)功能强和功耗低等优点。特别是带有闪速FLASH存储器的单片机具有更高的性能价格比,将会成为MOTOROLA最主要的8位单片机。M68HC08单片机与M68HC05单片机的功能向上兼容。

  因Motorola资料比较少,由于Motorola公司提供的开发工具及配套编程器价格昂贵,初学者难以承担。大部分通用编程器不支持Motorola单片机,所以在单片机爱好者和初级开发人员中使用并不多。

  常用的M68HC05、M68HC08系列的单片机选型表分别见表21和表22。

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