單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在一塊小芯片上有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)。目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)還集成了通信接口、定時(shí)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)稱之為偏上系統(tǒng)，在一塊芯片內(nèi)可以集成聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)模轉(zhuǎn)換等復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)。在通用微機(jī)中央處理器基礎(chǔ)上，將輸入/輸出（I/O)接口電路、時(shí)鐘電路以及一定容量的存儲(chǔ)器等部件集成在同一芯片上，再加上必要的外圍器件，如晶體振蕩器，就構(gòu)成了一個(gè)較為完整的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。由于這類計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本部件均集成在同一芯片內(nèi)，因此被稱為單片微控制器（Single-Chip-Micro Controller,簡(jiǎn)稱單片機(jī)）或微控制單元（Micro Controller Unit,MCU）.
單片機(jī)的分類
（1）按生產(chǎn)廠商分類。美國(guó)的英特爾 （Intel）公司、摩托羅拉（Motorola）公司、國(guó)家半導(dǎo)體（NS）公司、Atmel公司、微芯片（Microchip）公司、洛克威爾（Rockwell）公司、莫斯特克公司（Mostek）、齊洛格（Zilog）公司、仙童（Fairchid）公司、德州儀器（TI）公司等。日本的電氣（NS）公司、東芝（Toshiba）公司、富士通（F）公司、松下公司、日立（Hitachi）公司、日電（NEC）公司、夏普公司等。
（2）根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)分。
1）工控型/家電型。工控型的單片機(jī)主要是面向測(cè)控，要求尋址范圍大，運(yùn)算能力強(qiáng)。家電型的單片機(jī)要求體積小、價(jià)格低，外圍器件少，使用方便。
2）總線型/非總線型。總線型單片機(jī)是指單片機(jī)設(shè)有并行總線，用以擴(kuò)展并行外圍器件。非總線型單片機(jī)是指單片機(jī)通過(guò)串行口與外圍器件鏈接，或直接把外圍器件、外設(shè)接口集成在片內(nèi)。
3）通用型/專用型。通用型單片機(jī)，它的應(yīng)用范圍寬，如Intel公司的MCS-51系列產(chǎn)品8031、8051等通過(guò)不同的外圍擴(kuò)展就可以用在不同的設(shè)備中。專用型單片機(jī)是專門(mén)為某一產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的如電子體溫計(jì)、計(jì)費(fèi)電度表等。
（3）按字長(zhǎng)分
1）4-BIT單片機(jī)。4位單片機(jī)的控制功能較弱。CPU一次只能處理4位二進(jìn)制數(shù)。這類單片機(jī)常用于計(jì)算器、各種形態(tài)的只能單元以及作為家用電器中的控制器。典型產(chǎn)品有NEC公司的CPD75系列、NS公司的COP400系列、松下公司的MN1400系列、ROC KWELL公司的PPS/1系列、富士通公司的MB88系列、夏普公司的SM系列、Toshiba公司的TMP47系列等。
2）8-BIT單片機(jī)。8位單片機(jī)的控制功能較強(qiáng)，品種最為齊全。和4位單片機(jī)相比，它不僅具有較大的存儲(chǔ)容量和尋址范圍，而且中斷源、并行I/O接口和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù)都有了不同程度的增加，并集成有全雙工串行通信接口。在指令系統(tǒng)方面，普遍增設(shè)了乘除指令和比較指令。特別是8位機(jī)中的高性能增強(qiáng)型單片機(jī)，除片內(nèi)增加了A/D和D/A轉(zhuǎn)換器外，還集成有定時(shí)器捕捉/比較寄存器、監(jiān)視定時(shí)器（Watchdog）、總線控制部件和晶體振蕩電路等。這類單片機(jī)由于其片內(nèi)資源豐富和功能強(qiáng)大，主要在工業(yè)控制、智能儀表、家用電器和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用。代表產(chǎn)品有Intel公司的MCS-48系列和MCS-51系列、Microchip公司的PIC16CXX系列和PIC17CXX系列以及PIC1400系列、Motorola的M68HC05系列和M68HC11系列、Zilog公司的Z8系列、飛利浦公司的80C51系列（同MCS-51兼容）、Atmel公司的AT89系列（同MCS-51兼容）、NEC公司的UPD78XX系列等等。
3）16-BIT 單片機(jī)。16 位單片機(jī)是在1983 年以后發(fā)展起來(lái)的。這類單片機(jī)的特點(diǎn)是：CPU是16 位的，運(yùn)算速度普遍高于8 位機(jī)，有的單片機(jī)的尋址能力高達(dá)1MB，片內(nèi)含有A/D 和D/A轉(zhuǎn)換電路，支持高級(jí)語(yǔ)言。這類單片機(jī)主要用于過(guò)程控制、智能儀表、家用電器以及作為計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的控制器等。典型產(chǎn)品有Intel 公司的MCS-96/98 系列、Motorola 公司的M68HC16系列、TI公司的MSP430系列等。其中，以MSP430系列最為突出。它集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)：看門(mén)狗（WDT）、模擬比較器A、定時(shí)器A（Timer_A）、定時(shí)器B（Timer_B）、串口0、1（US-ART0、1）、硬件乘法器、液晶驅(qū)動(dòng)器、10位/12位ADC、12C總線直接數(shù)據(jù)存?。―MA）、端口0（P0）、端口1~6（P1-P6）、基本定時(shí)器（Basic Timer）等的一些外圍模塊。
4）32-BIT 單片機(jī)。32位單片機(jī)的字長(zhǎng)為32位，是單片機(jī)的頂級(jí)產(chǎn)品，具有極高的運(yùn)算速度。隨著家用電子系統(tǒng)的新發(fā)展，32位單片機(jī)的市場(chǎng)前景看好。繼16位單片機(jī)出現(xiàn)后不久，幾大公司先后推出了代表當(dāng)前最高性能和技術(shù)水平的32位單片微機(jī)系列。32為單片機(jī)具有極高的集成度，內(nèi)部采用新穎的RISC（精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)）結(jié)構(gòu)，CPU可與其他微控制器兼容，主頻頻率可大33MHz以上，指令系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化，運(yùn)算速度可動(dòng)態(tài)改變，設(shè)有高級(jí)語(yǔ)言編譯器，具有性能強(qiáng)大的中斷控制系統(tǒng)、定時(shí)/時(shí)間控制系統(tǒng)、同步/異步通信控制系統(tǒng)。代表產(chǎn)品有Intel公司的MCS-8090系列、Motorola公司的M68300系列、Hitachi公司的Super H（簡(jiǎn)稱SH）系列等。
（4）按制造工藝分
1）HMOS工藝。高密度短溝道MOS工藝，具有高速度、高密度的特點(diǎn)。
2）CHMOS(或HCMOS)工藝?；パa(bǔ)的金屬氧化物的HMOS工藝，是CMOS和HMOS的結(jié)合，具有高密度、高速度、低功耗的特點(diǎn)。Intel公司產(chǎn)品型號(hào)中若帶有字母"C"，Motorola公司產(chǎn)品型號(hào)中若帶有字母"HC"或"L"，通常為CHMOS工藝。