單片機(jī)的組成、工作原理、分類(lèi)、特點(diǎn)以及發(fā)展趨勢(shì)

微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)給人類(lèi)生活帶來(lái)了根本性的變化，使現(xiàn)代科學(xué)研究產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)則給現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的技術(shù)革命。它在工業(yè)控制、數(shù)控采集、智能化儀表、辦公自動(dòng)化等諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用，毫不夸張地說(shuō)，單片機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用水平已逐步成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的標(biāo)志之一。

什么是單片機(jī)？

單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力(如算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(CPU)，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)，輸入輸出電路(I/O口)，可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口(SCI)，顯示驅(qū)動(dòng)電路(LCD或LED驅(qū)動(dòng)電路)，脈寬調(diào)制電路(PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小然而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。由此來(lái)看，單片機(jī)有著微處理器所不具備的功能，它可單獨(dú)地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機(jī)最大的特征。

芯片在沒(méi)有開(kāi)發(fā)前，單片機(jī)只是具備功能極強(qiáng)的超大規(guī)模集成電路，如果賦予它特定的程序，它便是一個(gè)最小的、完整的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它與個(gè)人電腦(PC機(jī))有著本質(zhì)的區(qū)別，單片機(jī)的應(yīng)用屬于芯片級(jí)應(yīng)用，需要用戶(hù)了解單片機(jī)芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的理論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，從而使該芯片具備特定的功能。

不同的單片機(jī)有著不同的硬件特征和軟件特征，即它們的技術(shù)特征均不盡相同，硬件特征取決于單片機(jī)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用戶(hù)要使用某種單片機(jī)，必須了解該型產(chǎn)品是否滿(mǎn)足需要的功能和應(yīng)用系統(tǒng)所要求的特性指標(biāo)。這里的技術(shù)特征包括功能特性、控制特性和電氣特性等等，這些信息需要從生產(chǎn)廠商的技術(shù)手冊(cè)中得到。軟件特征是指指令系統(tǒng)特性和開(kāi)發(fā)支持環(huán)境，指令特性即我們熟悉的單片機(jī)的尋址方式，數(shù)據(jù)處理和邏輯處理方式，輸入輸出特性及對(duì)電源的要求等等。開(kāi)發(fā)支持的環(huán)境包括指令的兼容及可移植性，支持軟件(包含可支持開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的軟件資源)及硬件資源。要利用某型號(hào)單片機(jī)開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用系統(tǒng)，掌握其結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)特征是必須的。

單片機(jī)控制系統(tǒng)能夠取代以前利用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，可以軟件控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，現(xiàn)在單片機(jī)控制范疇無(wú)所不在，例如通信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過(guò)程控制和專(zhuān)用控制裝置等等，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。誠(chéng)然，單片機(jī)的應(yīng)用意義遠(yuǎn)不限于它的應(yīng)用范疇或由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設(shè)計(jì)思想。是控制技術(shù)的一次革命，是一座重要的里程碑。

單片機(jī)的基本工作原理

單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過(guò)程，也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程，即一條條執(zhí)行的指令的過(guò)程，所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫(xiě)下來(lái)，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類(lèi)的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。

為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問(wèn)題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件——存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元（最小的存儲(chǔ)單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號(hào)一樣，每一個(gè)存儲(chǔ)單元也必須被分配到唯一的地址號(hào)，該地址號(hào)稱(chēng)為存儲(chǔ)單元的地址，這樣只要知道了存儲(chǔ)單元的地址，就可以找到這個(gè)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。

程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個(gè)部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計(jì)數(shù)器PC（包含在CPU中），在開(kāi)始執(zhí)行程序時(shí)，給PC賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令，PC在中的內(nèi)容就會(huì)自動(dòng)增加，增加量由本條指令長(zhǎng)度決定，可能是1、2或3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。

單片機(jī)的組成

以MSC-51系列單片機(jī)為例，單片機(jī)由5個(gè)基本部分組成，包括中央處理器CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等。

單片機(jī)CPU結(jié)構(gòu)

51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)8位的CPU，包含運(yùn)算器，控制器及若干寄存器等。

從上圖中我們可以看到，在虛線框內(nèi)的就是CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)了，8位的MCS-51單片機(jī)的CPU內(nèi)部有數(shù)術(shù)邏輯單元ALU（ArithmeticLogic Unit）、累加器A（8位）、寄存器B（8位）、程序狀態(tài)字PSW（8位）、程序計(jì)數(shù)器PC（有時(shí)也稱(chēng)為指令指針，即IP，16位）、地址寄存器AR（16位）、數(shù)據(jù)寄存器DR（8位）、指令寄存器IR（8位）、指令譯碼器ID、控制器等部件組成。

單片機(jī)的存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器是用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)的部件，MCS-51單片機(jī)芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩大類(lèi)。

1、程序存儲(chǔ)器（ROM）

一般用來(lái)存放固定程序和數(shù)據(jù)，特點(diǎn)是程序?qū)懭牒竽荛L(zhǎng)期保存，不會(huì)因斷電而丟失，MSC-51系列單片機(jī)內(nèi)部有4KB的程序存儲(chǔ)空間，可以通過(guò)外部擴(kuò)展到64KB。

2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）

主要用于存放各種數(shù)據(jù)。

優(yōu)點(diǎn)：可以隨機(jī)讀入或讀出，讀寫(xiě)速度快，讀寫(xiě)方便。

缺點(diǎn)：電源斷電后，存儲(chǔ)的信息丟失。

單片機(jī)的并行I/O

1、P0口

P0口的口線邏輯電路如圖所示

2、P1口

P1口的口線邏輯電路如圖所示

3、P2口

P2口的口線邏輯電路如圖所示

4、P3口

P3口的口線邏輯電路如圖所示

單片機(jī)的時(shí)鐘和時(shí)序

1、時(shí)鐘電路

單片機(jī)時(shí)鐘電路通常有兩種形式：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式

MCS-51單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。把放大器與晶體振蕩器連接，就構(gòu)成了內(nèi)部自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。

外部振蕩方式就是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)直接連接到XTAL1端引入單片機(jī)內(nèi)，XTAL2端懸空不用。

2、時(shí)序

振蕩周期：為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)的振蕩源的周期。

時(shí)鐘周期：是振蕩源信號(hào)經(jīng)二分頻后形成的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。因此時(shí)鐘周期是振蕩周期的兩倍，即一個(gè)S周期，被分成兩個(gè)節(jié)拍—P1、P2

指令周期：CPU執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間(用機(jī)器周期表示。

各時(shí)序之間的關(guān)系如圖所示。

單片機(jī)的特點(diǎn)

單片機(jī)問(wèn)世以來(lái)所走的路與微處理器是不同的。微處理器向著高速運(yùn)算、數(shù)據(jù)分析與處理能力、大規(guī)模容量存儲(chǔ)等方向發(fā)展,以提高通用計(jì)算機(jī)的性能。其接口界面也是為了滿(mǎn)足外設(shè)和網(wǎng)絡(luò)接口而設(shè)計(jì)的。單片機(jī)則是從工業(yè)測(cè)控對(duì)象、環(huán)境、接口特點(diǎn)出發(fā),向著增強(qiáng)控制功能、提高工業(yè)環(huán)境下的可靠性、靈活方便的構(gòu)成應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的界面接口的方向發(fā)展。因此，單片機(jī)有著自已的特點(diǎn),主要是：

1、品種多樣,型號(hào)繁多

品種型號(hào)逐年擴(kuò)充以適應(yīng)各種需要。使系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者有很大的選擇自由。CPU從4、8、16、32到64位,有些還采用RISC技術(shù)；

2、提高性能,擴(kuò)大容量

集成度已達(dá)200萬(wàn)個(gè)晶體管以上?？偩€工作速度已達(dá)數(shù)十微秒。工作頻率達(dá)到30MHz甚至40MHz。指令執(zhí)行周期減到數(shù)十微秒。存儲(chǔ)器容量RAM發(fā)展到1K、2K,ROM發(fā)展到32K、64K；

3、增加控制功能,向外部接口延伸

把原屬外圍芯片的功能集成到本芯片內(nèi)?，F(xiàn)今的單片機(jī)已發(fā)展到在一塊含有CPU的芯片上,除嵌入RAM、ROM存儲(chǔ)器和I/O接口外,還有A/D、PWM、UART、Timer/Counter、DMA、Watchdog、SerialPort、Sensor、driver、還有顯示驅(qū)動(dòng)、鍵盤(pán)控制、函數(shù)發(fā)生器、比較器等，構(gòu)成一個(gè)完整的功能強(qiáng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)；

4、低功耗

供電電壓從5V降到3V、2V甚至1V左右。工作電流從mA級(jí)降到LA級(jí)。在生產(chǎn)工藝上以CMOS代替NMOS,并向HCMOS過(guò)渡；

5、應(yīng)用軟件配套

提供了軟件庫(kù),包括標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用軟件,示范設(shè)計(jì)方法。使用戶(hù)開(kāi)發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)更快速、方便。使有可能做到用一周時(shí)間開(kāi)發(fā)一個(gè)新的應(yīng)用產(chǎn)品；

6、系統(tǒng)擴(kuò)展與配置

有供擴(kuò)展外部電路用的三總線結(jié)構(gòu)DB、AB、CB,以方便構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)。根據(jù)單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、多機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)出單片機(jī)串行總線。此外,還特別配置有傳感器,人機(jī)對(duì)話(huà)、網(wǎng)絡(luò)多通道等接口,以便構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)和多機(jī)系統(tǒng)。

單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

1、低功耗CMOS化

MCS-51系列的8031推出時(shí)的功耗達(dá)630mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW左右，隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來(lái)越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。象80C51就采用了HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)和CHMOS(互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，這些特征，更適合于在要求低功耗象電池供電的應(yīng)用場(chǎng)合。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。

2、微型單片化

現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門(mén)狗)、有些單片機(jī)將LCD(液晶)驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶(hù)的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。

此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機(jī)除了功能強(qiáng)和功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中SMD(表面封裝)越來(lái)越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。

3、主流與多品種共存

現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機(jī)占主流。所以C8051為核心的單片機(jī)占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡(jiǎn)指令集(RISC)也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，中國(guó)***的HOLTEK公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增，與其低價(jià)質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)一定的市場(chǎng)分額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專(zhuān)用單片機(jī)。在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)，相輔相成、共同發(fā)展的道路。

主流單片機(jī)種類(lèi)及特點(diǎn)

51單片機(jī)

應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)當(dāng)然也是初學(xué)者們最容易上手學(xué)習(xí)的單片機(jī)，最早由Intel推出，由于其典型的結(jié)構(gòu)和完善的總線專(zhuān)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(tǒng)，堪稱(chēng)為一代“經(jīng)典”，為以后的其它單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

特點(diǎn)：

1、從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱(chēng)作位處理器，處理對(duì)象不是字或字節(jié)而是位。不但能對(duì)片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測(cè)試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，其功能十分完備，使用起來(lái)得心應(yīng)手。

2、同時(shí)在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開(kāi)辟了一個(gè)雙重功能的地址區(qū)間，使用極為靈活，這一功能無(wú)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(lái)了便利。很多的八位單片機(jī)都不具備乘法功能，作乘法時(shí)還得編上一段子程序調(diào)用，十分不便。

缺點(diǎn)：

1、AD、EEPROM等功能需要靠擴(kuò)展，增加了硬件和軟件負(fù)擔(dān)

2、雖然I/O腳使用簡(jiǎn)單，但高電平時(shí)無(wú)輸出能力，這也是51系列單片機(jī)的最大軟肋

3、運(yùn)行速度過(guò)慢，特別是雙數(shù)據(jù)指針，如能改進(jìn)能給編程帶來(lái)很大的便利

4、保護(hù)能力很差，很容易燒壞芯片

MSP430單片機(jī)

MSP430系列單片機(jī)是德州儀器1996年開(kāi)始推向市場(chǎng)的一種16位超低功耗的混合信號(hào)處理器，給人們留下的最大的亮點(diǎn)是低功耗而且速度快，匯編語(yǔ)言用起來(lái)很靈活，尋址方式很多，指令很少，容易上手。主要是由于其針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，把許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個(gè)芯片上，以提供“單片”解決方案。

特點(diǎn)：

1、強(qiáng)大的處理能力，采用了精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式（7種源操作數(shù)尋址、4種目的操作數(shù)尋址）、簡(jiǎn)潔的27條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可參加多種運(yùn)算；還有高效的查表處理指令；有較高的處理速度，在8MHz晶體驅(qū)動(dòng)下指令周期為125 ns。這些特點(diǎn)保證了可編制出高效率的源程序

2、在運(yùn)算速度方面，能在8MHz晶體的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)125ns的指令周期。16位的數(shù)據(jù)寬度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實(shí)現(xiàn)乘加）相配合，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的某些算法（如FFT等）

3、超低功耗方面，MSP430單片機(jī)之所以有超低的功耗，是因?yàn)槠湓诮档托酒碾娫措妷杭办`活而可控的運(yùn)行時(shí)鐘方面都有其獨(dú)到之處。電源電壓采用的是1.8~3.6V電壓。因而可使其在1MHz的時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí)，芯片的電流會(huì)在200~400uA左右，時(shí)鐘關(guān)斷模式的最低功耗只有0.1uA

缺點(diǎn)：

1、個(gè)人感覺(jué)不容易上手，不適合初學(xué)者入門(mén)，資料也比較少，只能跑官網(wǎng)去找

2、占的指令空間較大，因?yàn)槭?6位單片機(jī)，程序以字為單位，有的指令竟然占6個(gè)字節(jié)。雖然程序表面上簡(jiǎn)潔，但與pic單片機(jī)比較空間占用很大

STM32單片機(jī)

由ST廠商推出的STM32系列單片機(jī)，行業(yè)的朋友都知道，這是一款性?xún)r(jià)比超高的系列單片機(jī)，應(yīng)該沒(méi)有之一，功能及其強(qiáng)大。其基于專(zhuān)為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的ARM Cortex-M內(nèi)核，同時(shí)具有一流的外設(shè)：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(xiàn)，當(dāng)然和MSP430的功耗比起來(lái)是稍微遜色的一些，但這并不影響工程師們對(duì)它的熱捧程度，由于其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和易用的工具再配合其強(qiáng)大的功能在行業(yè)中赫赫有名

特點(diǎn)：

1、內(nèi)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(chǔ)器：片上集成32-512KB的Flash存儲(chǔ)器。6-64KB的SRAM存儲(chǔ)器

3、時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理：2.0-3.6V的電源供電和I/O接口的驅(qū)動(dòng)電壓。POR、PDR和可編程的電壓探測(cè)器（PVD）。4-16MHz的晶振。內(nèi)嵌出廠前調(diào)校的8MHzRC振蕩電路。內(nèi)部40 kHz的RC振蕩電路。用于CPU時(shí)鐘的PLL。帶校準(zhǔn)用于RTC的32kHz的晶振

4、調(diào)試模式：串行調(diào)試（SWD）和JTAG接口。最多高達(dá)112個(gè)的快速I(mǎi)/O端口、最多多達(dá)11個(gè)定時(shí)器、最多多達(dá)13個(gè)通信接口

PIC單片機(jī)

PIC單片機(jī)系列是美國(guó)微芯公司（Microship）的產(chǎn)品，共分三個(gè)級(jí)別，即基本級(jí)、中級(jí)、高級(jí)，是當(dāng)前市場(chǎng)份額增長(zhǎng)最快的單片機(jī)之一，CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，分別有33、35、58條指令，屬精簡(jiǎn)指令集，同時(shí)采用Harvard雙總線結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速度快，它能使程序存儲(chǔ)器的訪問(wèn)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)并行處理，這種指令流水線結(jié)構(gòu)，在一個(gè)周期內(nèi)完成兩部分工作，一是執(zhí)行指令，二是從程序存儲(chǔ)器取出下一條指令，這樣總的看來(lái)每條指令只需一個(gè)周期，這也是高效率運(yùn)行的原因之一

特點(diǎn)：

1、具有低工作電壓、低功耗、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。PIC系列單片機(jī)的I/O口是雙向的，其輸出電路為CMOS互補(bǔ)推挽輸出電路。I/O腳增加了用于設(shè)置輸入或輸出狀態(tài)的方向寄存器，從而解決了51系列I/O腳為高電平時(shí)同為輸入和輸出的狀態(tài)。

2、當(dāng)置位1時(shí)為輸入狀態(tài)，且不管該腳呈高電平或低電平，對(duì)外均呈高阻狀態(tài);置位0時(shí)為輸出狀態(tài)，不管該腳為何種電平，均呈低阻狀態(tài)，有相當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)能力，低電平吸入電流達(dá)25mA，高電平輸出電流可達(dá)20mA。相對(duì)于51系列而言，這是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)

3、它可以直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示且外電路簡(jiǎn)單。它的A/D為10位，能滿(mǎn)足精度要求。具有在線調(diào)試及編程（ISP）功能。

缺點(diǎn)：

其專(zhuān)用寄存器（SFR）并不像51系列那樣都集中在一個(gè)固定的地址區(qū)間內(nèi)（80～FFH），而是分散在四個(gè)地址區(qū)間內(nèi)。只有5個(gè)專(zhuān)用寄存器PCL、STATUS、FSR、PCLATH、INTCON在4個(gè)存儲(chǔ)體內(nèi)同時(shí)出現(xiàn)，但是在編程過(guò)程中，少不了要與專(zhuān)用寄存器打交道，得反復(fù)地選擇對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)體，也即對(duì)狀態(tài)寄存器STATUS的第6位（RP1）和第5位（RP0）置位或清零。數(shù)據(jù)的傳送和邏輯運(yùn)算基本上都得通過(guò)工作寄存器W（相當(dāng)于51系列的累加器A）來(lái)進(jìn)行，而51系列的還可以通過(guò)寄存器相互之間直接傳送，因而PIC單片機(jī)的瓶頸現(xiàn)象比51系列還要嚴(yán)重，這在編程中的朋友應(yīng)該深有體會(huì)