单片机诞生于20世纪70年代末，它是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。单片机具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。如今运用比较常见的就是51，PIC，AVR，STM32等单片机，那么它们之间有什么区别呢？我们来看看详情。

一、51系列单片机概述

　　51系列单片机最早有Intel公司推出，主要有8031系列，8051系列。后来Atmel公司以8051的内核为基础推出了AT89系列单片机。它广泛应用于工业测控系统之中。很多公司都有51系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。比较适合初学者的需要。

主要产品：

　　Intel（英特尔）的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；

　　ATMEL（艾德梅尔）的：89C51、89C52、89C2051，89S51（RC），89S52（RC）等；

　　Philips（飞利浦）、华邦、Dallas（达拉斯）、Siemens（西门子）等公司的许多产品；

　　STC（国产宏晶）单片机：89c51、89c52、89c516、90c516等众多品牌。

二、AVR单片机概述

　　AVR单片机也是Atmel公司的产品，最早的就是AT90系列单片机，现在很多AT90单片机都转型为Atmega系列和Attiny系列，AVR单片机最大的特点是精简指令型单片机，执行速度，在相同的振荡频率下是8位MCU中最快的一种单片机。

AVR单片机有3个档次:

低档Tiny系列:主要有Tiny11/12/13/15/26/28等;

中档AT90S系列:主要有AT90S1200/2313/8515/8535等;(正在淘汰或转型到Mega中)

高档ATmega:主要有ATmega8/16/32/64/128(存储容量为8/16/32/64/128KB)以及ATmega8515/8535等。

AVR器件引脚从8脚到64脚，还有各种不同封装供选择。

AVR应用区域：

　　空调控制板、打印机控制板、智能电表、智能手电筒、LED控制屏、医疗设备、GPS

三、PIC单片机概述

　　PIC单片机是Microchip(美国微芯)公司的产品，它也是一种精简指令型的单片机，指令数量比较少，中档的PIC系列仅仅有35条指令而已，低档的仅有33条指令。但是如果使用汇编语言编写PIC单片机的程序有一个致命的弱点就是PIC中低档单片机里有一个翻页的概念，编写程序比较麻烦。

四、STM32单片机

STM32单片机基本上是当下使用最广泛的单片机之一了，它是由意法半导体推出的产品。STM32系列专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的ARM Cortex -M0，M0+，M3, M4和M7内核 。按内核架构分为不同产品:主流产品(STM32F0、STM32F1、STM32F3)、超低功耗产品(STM32L0、STM32L1、STM32L4、STM32L4+)、高性能产品(STM32F2、STM32F4、STM32F7、STM32H7)，STM32单片机基本适用于任何场景，而且现在好多教学使用的单片机也是该系列产品！

1、 51系列单片机的优缺点分析

　　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。

　　51系列在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，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OOH 7FH），使用极为灵活。51系列的另一个优点是乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。其中51单片机做大的缺点就是运行速度过慢。

　　2、PIC单片机的优缺点分析

运行速度快（指令周期约160 200nS），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，这样总的看来每条指令只需一个周期（个别除外），这也是高效率运行的原因之一。此外，它还具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点。

　　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51系列I／O脚为高电平时同为输入和输出的状态。当置位1时为输入状态，且不管该脚呈高电平或低电平，对外均呈高阻状态；置位0时为输出状态，不管该脚为何种电平，均呈低阻状态，有相当的驱动能力，低电平吸人电流达25mA，高电平输出电流可达20mA。相对于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功能。

　　该系列单片机的专用寄存器）并不像51系列那样都集中在一个固定的地址区间内（80 FFH），而是分散在四个地址区间内，即存储体0（Bank0：00-7FH）、存储体1（Bankl：80-FFH）、存储体2（Bank2：100-17FH）、存储体3（Bank3：180-1FFH）。只有5个专用寄存器PCL、STATUS、FSR、PCLATH、INTCON在4个存储体内同时出现。在编程过程中，少不了要与专用寄存器打交道，得反复地选择对应的存储体，也即对状态寄存器STATUS的第6位（RPl）和第5位（RPO）置位或清零。这多少给编程带来了一些麻烦。对于上述的单片机，它的位指令操作通常限制在存储体0区间（00 7FH）。数据的传送和逻辑运算基本上都得通过工作寄存器w（相当于5l系列的累加器A）来进行，而51系列的还可以通过寄存器相互之间直接传送（如：MOV30H，20H；将寄存器20H的内容直接传送至寄存器30H中），因而PIC单片机的瓶颈现象比51系列还要严重，这在编程中很有感受。

3、AVR单片优缺点分析

　　AVR单片机其显著的特点为高性能、高速度、低功耗。它取消机器周期，以时钟周期为指令周期，实行流水作业。AVR单片机指令以字为单位，且大部分指令都为单周期指令。而单周期既可执行本指令功能，同时完成下一条指令的读取。通用寄存器一共32个（RO-R31），前16个寄存器（R0 R15）都不能直接与立即数打交道，因而通用性有所下降。而在5l系列中，它所有的通用寄存器（地址00-7FH）均可以直接与立即数打交道，显然要优于前者。

　　综合来看，AVR与51、PIC单片机相比具有一系列的优点，用通俗的说法主要体现在这几个方面：

（1）在相同的系统时钟下AVR运行速度最快；

　　（2）、所有AVR单片机的FLASH、EEPROM蓄存器都可以反复烧写、支持在ISP在线编程（烧写），入门费用非常少；

　　（3）片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，使得电路设计变得非常简单；

　　（4）每个IO口作输出时都可以输出很强的高、低电平，作输入时IO口可以是高阻抗或者带上拉电阻；

　　（5）片内具有丰富实用的资源，如AD模数器、DA数模器，丰富的中断源、SPI、USART、TWI通信口、PWM等等；

　　（6）片内采用了先进的数据加密技术，大大的提高了破解的难度；（7）、片内FLASH空间大、品种多，引脚少的有8脚，多的有64脚等各种封装（8）、部分芯片的引脚兼容51系列，代换容易，如ATtiny2313兼容AT89C2051，ATmega8515/162兼容AT89S51等。

4、STM32单片优缺点分析

特点(对于f103来讲，STM32系列和型号比较多，都各有优势，当下拿使用率比价高的来说)

内核:ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz。单周期乘法和硬件除法。

存储器:片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器。

时钟、复位和电源管理:2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。上电复位(POR)、掉电复位(PDR)和可编程的电压探测器(PVD)。4-16MHz的晶振。内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路。内部40 kHz的RC振荡电路。用于CPU时钟的PLL。带校准用于RTC的32kHz的晶振。

低功耗:3种低功耗模式:休眠，停止，待机模式。为RTC和备份寄存器供电的VBAT。

调试模式:串行调试(SWD)和JTAG接口。

DMA:12通道DMA控制器。支持的外设:定时器，ADC，DAC，SPI，IIC和UART。

3个12位的us级的A/D转换器(16通道):A/D测量范围:0-3.6V。双采样和保持能力。片上集成一个温度传感器。

2通道12位D/A转换器:STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE独有。

最多高达112个的快速I/O端口:根据型号的不同，有26，37，51，80，和112的I/O端口，所有的端口都可以映射到16个外部中断向量。除了模拟输入，所有的都可以接受5V以内的输入。

最多多达11个定时器:4个16位定时器，每个定时器有4个IC/OC/PWM或者脉冲计数器。2个16位的6通道高级控制定时器:最多6个通道可用于PWM输出。2个看门狗定时器(独立看门狗和窗口看门狗)。Systick定时器:24位倒计数器。2个16位基本定时器用于驱动DAC。

最多多达13个通信接口:2个IIC接口(SMBus/PMBus)。5个USART接口(ISO7816接口，LIN，IrDA兼容，调试控制)。3个SPI接口(18 Mbit/s)，两个和IIS复用。CAN接口(2.0B)。USB 2.0全速接口。SDIO接口。

ECOPACK封装:STM32F103xx系列微控制器采用ECOPACK封装形式。

STM32是运行指令的，合适运行算法，但对于多路信号处理，须要很多DSP进行并行处理。

　　总结：各种单片机都有各自的优缺点，你可以根据自己熟悉的情况来选择合适自己的应用芯片。 对于开发者而言，根据项目的具体需求来具体选择。对于初学者来说，推荐你使用stc 51系列单片机或者STM32系列单片机。在使用范围和当前流行程度上来说都是一个很不错的选择！