單片微型計算機簡稱單片機，由於它的結構及功能均按工業控制要求設計，所以又稱單片微控制器。
它是將組成微型計算機所必須的部件（由中央處理器CPU、程序存儲器（ROM）、數據存儲器（RAM）、輸入輸出（I/O）接口、定時/計數器、串行口、系統總線等）集成在一個超大規模集成電路芯片上。
只要外加少許電子零件便可以構成一套簡易的計算機控制系統，所以又被成為單片微型計算機。
【單片機的特點】
1. 體積小、重量輕、功耗低、功能強、性價比高。可嵌入各種設備中組成以之為核心的嵌入式系統。
2. 數據大都在單片機內部傳送，運行速度快，抗干擾能力強，可靠性高。
3. 結構靈活，易於組成各種微機應用系統。
4. 應用廣泛，既可用於工業自動化控制等場合，又可用於測量儀器、醫療儀器及家用電器等領域。
【單片機的分類】
按用途可分為通用型和專用型兩大類。
1. 通用型
內部可開發資源（如存儲器、I/O等各種外圍功能部件等）可全部提供給用戶。
2. 專用型
專門針對某些產品的特定用途而製作的。
【單片機的應用】
1. 工業檢測與控制
主要應用：工業過程控制、智能控制、設備控制、數據採集和傳輸、測試、測量、監控等。在工業自動化的領域中，機電一體化技術將發揮越來越重要的作用，在這種集機械、微電子和計算機技術為一體的綜合技術（如機器人技術）中，單片機發揮著非常重要的作用。
2. 儀器儀表
目前對儀器儀表的自動化和智能化要求越來越高。單片機的使用有助於提高儀器儀表的精度和準確度，簡化結構，減少體積而易於攜帶和使用，加速儀器儀表向數字化、智能化、多功能化方向發展。
3. 消費類電子產品
例如：洗衣機、電冰箱、空調機、電風扇、電視機、微波爐、加溼機等，嵌入單片機後，功能和性能大大提高，並實現智能化、最優化控制。
4. 通信
在調制解調器、各類手機、傳真機、程控電話交換機、信息網絡及各種通訊設備中，單片機也已經得到廣泛應用。
5. 武器裝備
在現代化的武器裝備中，如飛機、軍艦、坦克、導彈、魚雷、制導、智能武器裝備、航天飛機導航系統，都有單片機嵌入其中。
6、各種終端及計算機外部設備
計算機網絡終端（如銀行終端）以及計算機外部設備（如良僕掃描槍、打印機、HJP高拍儀等）中都使用了單片機作為控制器。
7. 分佈式多機系統
在較複雜多節點的測控系統中，常採用分佈式多機系統。一般由若干臺功能各異的單片機組成，各自完成特定的任務，它們通過串行通信相互聯繫、協調工作。在這種系統中，單片機往往作為一個終端機，安裝在系統的某些節點上，對現場信息進行實時的測量和控制。
【單片機的發展趨勢】
單片機的發展趨勢是向大容量、高性能化、外圍電路內裝化等方面發展。為滿足不同用戶的要求，各公司競相推出能滿足不同需要的產品。
1. CPU的改進
增加CPU數據總線寬度。例如：各種16位單片機和32位單片機，數據處理能力要優於8位單片機。另外8位單片機內部採用16位數據總線，其數據處理能力明顯優於一般8位單片機。
採用雙CPU結構，以提高數據處理能力。
2. 存儲器的發展
片內程序存儲器普遍採用閃爍（flash）存儲器。可不用外擴展程序存儲器，簡化系統結構。
加大片內數據存儲容量，以滿足動態存儲的需要。
3. 片內I/O的改進
增加並行口驅動能力，以減少外部驅動芯片。有的單片機可以直接輸出大電流和高壓電，以便能直接驅動LED和VFD（熒光顯示器）。
有些單片機設置了一些特殊的串行I/O功能，為構成分佈式、網絡化系統提供方便條件。
引入數字交叉開關，改變了以往片內外設與外部I/O引腳的固定對應關係。交叉開關是一個大的數字開光網絡，可通過編程設置交叉開關控制寄存器，將片內的計數器/定時器、串行口、中斷系統、A/D轉換器等片內外設靈活配置出現在端口I/O引腳。這就允許用戶根據自己的特定應用，將內部外設資源分配給端口I/O引腳。
4. 低功耗化
CMOS化，功耗小，配置有等待狀態、睡眠狀態、關閉狀態等工作方式，適用於電池供電的便捷式、手持式的儀器儀表以及其他消費類電子產品。
5. 編程及仿真的簡單化
目前大多數的單片機都支持程序的在線編程，也稱在系統編程（ISP），只需一條ISP並口下載線，就可以把仿真調試通過的程序從PC寫入單片機的flash存儲器內，省去編程器。某些機型還支持在線應用編程（IAP），可在線升級或銷燬單片機的應用程序，省去了仿真器。單片機正在向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、低價格（幾元錢）、外設電路內裝化以及片內程序存儲器、數據存儲器容量不斷增大的方向發展。
【微型計算機的基本結構】
微型計算機——由微處理器（CPU）、存儲器、輸入輸出接口（I/O接口）三部分組成，各部分用總線相連。
1. 總線（BUS）
總線是連接CPU與各功能部件並進行信息傳遞的公共通道。總線通常分為三種：數據總線（DB）、地址總線（AB）和控制總線（CB）。
2. 輸入輸出（I/O接口）
由於I/O設備種類繁多，他們在速度、電平、功率、信息形式等很多方面有很大的差別，不能直接與CPU連接，必須經過I/O接口電路解決他們之前的匹配問題。
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