1.2.1 单片机特点及应用
在通用微机中央处理器基础上，将输入/输出（I/O）接口电路、时钟电路以及一定容量的存储器等部件集成在同一芯片上，再加上必要的外围器件，如晶体振荡器，就构成了一个较为完整的计算机硬件系统。由于这类计算机系统的基本部件均集成在同一芯片内，因此被称为单片微控制器（Single-Chip-Micro Controller，简称单片机）或微控制单元（Micro Controller Unit，简称MCU）。
对于通用微处理器来说，其主要任务是数值计算和信息处理，对运算速度和存储容量方面的要求是速度越快越好，容量越大越好，因此它朝着高速、大容量方向发展：字长由8位（如8085处理器）、16位（如8086处理器、80286处理器），迅速向32位（如80486处理器）、64位（如Pentium系列CPU，Pentium系列CPU内部数据总线为32位，对外数据总线为64位，因而Pentium还不是真正意义上的64位微处理器）过渡，时钟信号的频率由最初的4.77MHz向33MHz，66MHz，100MHz，200MHz，400MHz，600MHz，1GHz，2GHz，甚至更高频率过渡。而单片机主要面向工业控制，8位字长已足够（在工业控制中，一般仅需要控制线路的通、断，触点的吸合与释放，有时4位单片机也能胜任），尽管也有16位、32位的单片机芯片，但这些高档单片机芯片主要用于语音、图像处理系统。
1.单片机的特点
单片机芯片作为控制系统的核心部件，除了具备通用微机CPU的数值计算功能外，还必须具有灵活、强大的控制功能，以便实时监测系统的输入量、控制系统的输出量，实现自动控制。由于单片机主要面向工业控制，工作环境比较恶劣，如高温、强电磁干扰，甚至含有腐蚀性气体，在太空中工作的单片机控制系统，还必须具有抗辐射能力，这决定了单片机CPU与通用微机CPU具有不同的特点。
① 单片机CPU的抗干扰性强，工作温度范围宽，而通用微机CPU一般要求在室温下工作，抗干扰能力较弱。
② 单片机CPU可靠性强，在工业控制中，任何差错都有可能造成极其严重的后果。
③ 单片机CPU控制功能往往很强，数值计算能力较差，而通用微机CPU具有很强的数值运算能力，但控制能力相对较弱，将通用微机用于工业控制时，一般需要增加一些专用的接口电路。
④ 单片机CPU指令系统比通用微机系统简单。
⑤ 单片机CPU更新换代速度比通用微机处理器慢得多，Intel公司1980年推出标准MCS-51内核8051（HMOS工艺）、80C51（CHMOS工艺）单片机芯片后，持续生产、使用10年，直到1996年3月才被增强型MCS-51内核8xC5x系列芯片取代。由于增强型MCS-51单片机芯片均采用CHMOS工艺，因此Philips公司将“增强型MCS-51”内核称为“增强型80C51”内核。
2.单片机的应用
目前单片机的应用已深入到国民经济的各个领域，对各个行业的技术改造和产品的更新换代起着重要的推动作用。单片机的特点决定了单片机的应用领域—智能仪器仪表、机电一体化、实时控制、民用电子产品及国防工业等方面。
（1）单片机在智能仪表中的应用
单片机广泛地应用于实验室、交通运输工具、计量等各种仪器仪表之中，使仪器仪表智能化，提高它们的测量精度，加强其功能，简化仪器仪表的结构，便于使用、维护和改进，如电度表校验仪，电阻、电容、电感测量仪，船舶航行状态记录仪，烟叶水分测试器，智能超声波测厚仪等。单片机在该领域的应用，不仅使传统的仪器仪表发生根本的变革，也给传统的仪器仪表行业的改造带来了美好的前景。
（2）单片机在机电一体化中的应用
机电一体化是机械工业发展的重要方向。机电一体化产品是指集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品。例如，微机控制的数控机床等。单片机的出现促进了机电一体化的进程，它作为机电产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、控制功能强、安装方便等优点，大大提升了机器的功能，提高了机器的自动化、智能化程度。
（3）单片机在实时控制中的应用
单片机也可广泛地应用于各种实时控制系统中，如对工业上各种窑炉的温度、酸度、化学成分的测量和控制，使系统工作于最佳状态，提高系统的生产效率和产品的质量。在航空航天、通信、遥控、遥测、工业机器人控制等各种实时控制和实时数据采集系统中都可以用单片机作为控制器。
（4）在军工领域的应用
利用单片机的可靠性高、温度范围宽、能适应各种恶劣环境的特点，它可广泛应用于导弹控制、鱼雷制导控制、智能武器装备、航天飞机导航系统等领域。
（5）单片机在分布式多机系统中的应用
利用单片机可以构成分布式测控系统，系统中若干台单片机组成的功能各异的仪器设备，通过通信相互联系，各自完成特定的任务，协调完成整个任务，能同时采集或处理更多信息，使单片机的应用进入了一个新水平。
（6）在民用电子产品中的应用
单片机在民用电子产品中的应用，能明显提高产品的性能价格比，提高产品在市场上的竞争能力，受到产品开发商和用户的双重青睐。目前高档的家用电器、电子玩具等几乎都是由单片机来作为控制器的。