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单片机的种类繁多，一般按单片机数据总线的位数进行分类，主要分为4位、8位、16位和32位单片机。
4位单片机
4位单片机结构简单，价格便宜，非常适合用于控制单一的小型电子类产品，如PC机用的输入装置(鼠标、游戏杆)、电池充电器、遥控器、电子玩具、小家电等。
8位单片机
8位单片机是目前品种最为丰富、应用最为广泛的单片机，目前，8位单片机主要分为51系列及和非51系列单片机。
51系列单片机以其典型的结构，众多的逻辑位操作功能，以及丰富的指令系统，堪称一代“名机”，目前，主要生产厂商有Atmel（爱特梅尔）、Philips（飞利浦）、Winbond（华邦）等。
非51系列单片机在中国应用较广的有Microchip（微芯）的PIC单片机、Atmel的AVR单片机、义隆EM78系列，以及Motorola（摩托罗拉）的68HC05/11/12系列单片机等。
16位单片机
16位单片机操作速度及数据吞吐能力在性能上比8位机有较大提高。目前，应用较多的有TI的MSP430系列、凌阳SPCE061A系列、Motorola的68HC16系列、Intel的MCS-96/196系列等。
32位单片机
与51单片机相比，32位单片机运行速度和功能大幅提高，随着技术的发展以及价格的下降，将会与8位单片机并驾齐驱。
32位单片机主要由ARM公司研制，因此，提及32位单片机，一般均指ARM单片机。
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