单片机即单片微型计算机，是把中央处理器、存储器、定时/计数器、输入输出接口都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。与应用在个人电脑中的通用型微处理器相比，它更强调自供应（不用外接硬件）和节约成本。它的最大优点是体积小，可放在仪表内部，但存储量小，输入输出接口简单，功能较低。由于其发展非常迅速，旧的单片机的定义已不能满足，所以在很多应用场合被称为范围更广的微控制器;由于单芯片微电脑常用于当控制器故又名single chip microcontroller，但是目前在中国大陆仍多沿用“单片机”的称呼。

概述

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绝大多数现在的单片机都是基于冯·诺伊曼结构的，这种结构清楚地定义了嵌入式系统所必需的四个基本部分：一个中央处理器核心，程序存储器（只读存储器或者闪存）、数据存储器（随机存储器），一个或者更多的定时/计时器，还有用来与外围设备以及扩展资源进行通信的输入/输出端口——所有这些都被集成在单个集成电路芯片上。说单片机与通用型中央处理单元芯片不同是因为前者一般很容易配合最小型的外部支持芯片制成工作计算机。这样就可以很容易的把单片机系统植入装置内部来控制装置了。近年来为了在指令和数据上使用不同的字宽，并提高处理器流水线速度，哈佛结构在微控制器和DSP也逐渐得到了广泛的应用。
传统的微处理器是不允许这么做的。它要完成单片机的工作，就必须连接一些其他芯片。比如说，因为片上没有数据存储器，就必须要添加一些RAM的存储芯片，虽然所添加存储器的容量很灵活，但是至少还是要添加，另外还需要添加很多连线来传递芯片之间的数据。比如，一个典型的微控制器只需要一个时钟发生器和很少的RAM和ROM(或者EPROM, E2PROM)就可以在软件和晶振下工作了。同时，微控制器具有丰富的输入输出设备，像是模拟数字转换(ADC)，定时器，串口或者其他串行通讯接口(比如I2C，串行外围接口(SPI),控制器局域网)。通常，这些继承在内部的设备可以通过特殊的指令来操作。
一些现代的微控制器支持一些内建的高级编程语言，比如BASIC语言。

单片机的位数

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根据总线的宽度，单片机又分为4位、8位、16位和32位单片机。4位单片机多用于冰箱、洗衣机、微波炉等家电控制中；8位、16位单片机主要用于一般的控制领域，一般不使用操作系统；32位用于网络操作、多媒体处理等复杂处理的场合，一般要使用嵌入式操作系统。
常见的单片机
Renesas瑞萨科技系列单片机
Renesas 16-bits
Renesas M16C Series
Renesas M32C Series
Renesas R8C Series
Renesas M16C/Tiny Series
Renesas R8C/Tiny Series
Renesas H8/Tiny Series
ARM系列单片机
Atmel
Atmel AT91 series (ARM THUMB architecture)
AT90 series – AVR (Atmel Norway design)
Atmel AT89 series (Intel 8051/MCS51 architecture)
MARC4
Cypress MicroSystems（赛普拉斯微系统公司）
CY8C2xxxx (PSoC)
Holtek
HT48FXX Flash I/O type
HT48RXX I/O type
HT46RXX A/D type
HT49RXX LCD type
Intel
8-bit
8XC42
MCS48
MCS51
8xC251
16-bit
MCS96系列
MXS296
32-bit
i960
Microchip（微芯公司）
8-bit PIC10 PIC12 PIC16 PIC18
16-bit PIC24F PIC24H dsPIC30 dsPIC33
32bit PIC32
Freescale Semiconductor(飞思卡尔半导体)
8-bit
68HC05 (CPU05)
68HC08 (CPU08)
68HC11 (CPU11)
16-bit
68HC12 (CPU12)
68HC16 (CPU16)
Freescale DSP56800 (DSPcontroller)
32-bit
Freescale 683XX (CPU32)
MPC500
MPC 860 (PowerQUICC)
MPC 8240/8250 (PowerQUICC II)
MPC 8540/8555/8560 (PowerQUICC III)
National Semiconductor
COP8
CR16
NEC
78K
Parallax, Inc.
BASIC Stamp
Philips Semiconductors
LPC2000
LPC900
LPC700
ZiLOG
Z8
Z86E02

其他系列的单片机

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AVR系列单片机
Msp430系列单片机
8098、80196系列单片机
AT8P5X系列单片机
CZG8000系列单片机
STC系列单片机
单片机的开发
单片机的软件开发中一般使用汇编或C语言，又或者使用BASIC等更适合初学者的语言。单片机的软件调试需要使用单片机开发器或模拟器。