【導讀】51系列是應用最廣泛的單片機，由于產品硬件結構合理，指令系統規范，加之生產歷史“悠久”，有先入為主的優勢。
51單片機優缺點
51系列是應用最廣泛的單片機，由于產品硬件結構合理，指令系統規范，加之生產歷史“悠久”，有先入為主的優勢。世界上有許多著名的芯片公司都購買了51芯片的核心專利技術，并在其基礎上進行了性能擴充，使得芯片得到進一步的完善，形成了一個龐大的體系，直到現在仍在不斷翻新，把單片機世界炒得沸沸揚揚。
優點一
51系列優點之一是它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，或布爾處理器。
它的處理對象不是字或字節而是位。它不光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。雖然其他種類的單片機也具有位處理功能，但能進行位邏輯運算的實屬少見。
51系列在片內RAM區間還特別開辟了一個雙重功能的地址區間，十六個字節，單元地址20H～2FH，它既可作字節處理，也可作位處理（作位處理時，合128個位，相應位地址為00H～7FH），使用極為靈活。這一功能無疑給使用者提供了極大的方便。因為一個較復雜的程序在運行過程中會遇到很多分支，因而需建立很多標志位，在運行過程中，需要對有關的標志位進行置位、清零或檢測，以確定程序的運行方向。而實施這一處理（包括前面所有的位功能），只需用一條位操作指令即可。
優點二
51系列的另一個優點是乘法和除法指令，這給編程也帶來了便利。八位除以八位的除法指令，商為八位，精度嫌不夠，用得不多。而八位乘八位的乘法指令，其積為十六位，精度還是能滿足要求的，用的較多。作乘法時，只需一條指令即可。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。
優點三
51系列I/O腳的設置和使用非常簡單，但高電平時無輸出能力，可謂有利有弊。故其他系列的單片機（如PIC系列、AVR系列等）對I/O口進行了改進，增加了方向寄存器以確定輸入或輸出，但使用也更為復雜。
缺點
原51系列也有許多需改進之處，如運行速度過慢等。當晶振頻率為12MHz時，機器周期達1μs，顯然適應不了現代高速運行的需要。
PIC單片機優缺點
PIC單片機CPU采用RISC結構，分別有33、35、58條指令，視單片機的級別而定，屬精簡指令集。而51系列有111條指令，AVR單片機有118條指令，都比前者復雜。
優點一
采用Haryard雙總線結構，運行速度快，指令周期約160～200ns，它能使程序存儲器的訪問和數據存儲器的訪問并行處理。這種指令流水線結構，在一個周期內可以完成兩部分工作，一是執行指令，二是從程序存儲器取出下一條指令?？偟目磥恚織l指令只需一個周期（個別除外），這也是高效率運行的原因之一。此外，它還具有低工作電壓、低功耗、驅動能力強等特點。
優點二
PIC系列單片機的I/O口是雙向的，其輸出電路為CMOS互補推挽輸出電路。I/O腳增加了用于設置輸入或輸出狀態的方向寄存器，從而解決了51系列I/O腳為高電平時同為輸入和輸出的狀態。
當置位時為輸入狀態，且不管該腳呈高電平或低電平，對外均呈高阻狀態；清零時為輸出狀態，不管該腳為何種電平，均呈低阻狀態，有相當的驅動能力，低電平吸入電流達25mA，高電平輸出電流可達20mA。
相對于51系列而言，這是一個很大的優點，它可以直接驅動數碼管顯示且外電路簡單。它的A/D為10位，能滿足精度要求，具有在線調試及編程功能。
缺點
該系列單片機的專用寄存器并不像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，即存儲區0（Bank0：00～7FH）、存儲區1（Bank1：80～FFH）、存儲區2（Bank2：100～17FH）、存儲區3（Bank3：180～1FFH）。只有5個專用寄存器PCL、STATUS、FSR、PCLATH、INTCON在4個存儲區內同時出現。
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區，即對狀態寄存器STATUS的第6位（RPl）和第5位（RPO）置位或清零。這多少給編程帶來了一些麻煩。
對于上述的單片機，它的位指令操作通常限制在存儲區0區間（00～7FH）。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（如：MOV 30H，20H；將寄存器20H的內容直接傳送至寄存器30H中），因而PIC單片機的瓶頸現象比51系列還要嚴重，這在編程中很有感受。
AVR單片機優缺點
AVR單片機最主要的的特點為高性能、高速度、低功耗。它取消了機器周期，以時鐘周期為指令周期，實行流水作業。AVR單片機指令以字為單位，且大部分指令都為單周期指令。而單周期指令既可執行本指令功能，又能同時完成下一條指令的讀取。
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。
優點一
AVR系列沒有類似累加器A的結構，它主要是通過R16～R31寄存器來實現累加器A的功能。在AVR中，沒有像51系列的數據指針DPTR，而是由X（由R26、R27組成）、Y（由R28、R29組成）、Z（由R30、R31組成）三個16位的寄存器來完成數據指針的功能（相當于有三組DPTR），而且還能作后增量或先減量等運行。
在51系列中，所有的邏輯運算都必須在累加器A中進行；而AVR卻可以在任兩個寄存器之間進行，省去了在累加器A中的來回折騰，這些都比51系列強。
優點二
AVR的專用寄存器集中在00～3F地址區間，無需像PIC那樣得先選存儲區，使用起來比PIC方便。AVR片內RAM的地址區間為0～00DF和0060～025F，它們占用的是數據空間的地址，這些片內RAM僅僅是用來存儲數據的，通常不具備通用寄存器的功能。當程序復雜時，通用寄存器R0～R31就顯得不夠用；而51系列的通用寄存器多達128個（為AVR的4倍），編程時就不會有這種感覺。
缺點
AVR的I/O腳類似PIC，它也有用來控制輸入或輸出的方向寄存器，在輸出狀態下，高電平輸出的電流在10mA左右，低電平吸入電流為20mA。雖不如PIC，但比51系列強。
