单片机就是在一片半导体硅片上，集成了中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、并行I/O接口、串行I/O接口、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路、串行通信接口及系统总线的用于测控领域的单片微型计算机，这样一块集成电路芯片具有一台微型计算机的属性，但在单片机中，这些部件全部被做到一块集成电路芯片中了，所以才能被称为单片机（Single Chip Microcomputer）。单片机有着微处理器所不具备的功能，这是单片机最大的特征。单片机又不同于单板机，在芯片没有被开发前，它只是具备极强功能的超大规模集成电路，如果赋予它特定的程序，它便是一个最小的、完整的微型计算机控制系统。它与单板机或个人计算机（PC）有着本质的区别，单片机的应用属于芯片级应用，需要用户了解单片机芯片的结构和指令系统，以及其他集成电路应用技术和系统设计所需的理论和技术，再用特定的芯片设计应用程序，使芯片具备特定的功能。和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。
单片机的形态只是一块芯片，单片机的中央处理器（CPU）和通用微处理器基本相同，只是增设了“面向控制”的处理功能。例如，具有位处理、查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测和中断处理功能等，增强了控制的实用性和灵活性。51系列单片机简单易学，具有丰富的指令系统和高级语言编译系统，是目前应用最广泛的单片机型号。
不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征，即它们的技术特征均不相同。硬件特征取决于单片机芯片的内部结构，用户要使用某种单片机，必须了解该型产品是否有满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。这里的硬件技术特征包括功能特性、控制特性和电气特性等，这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。软件特征是指指令系统特性和开发支持环境；指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式、数据处理和逻辑处理方式、输入/输出特性及对电源的要求等；开发支持的环境包括指令的兼容性、可移植性，以及支持的软件（包含可支持开发应用程序的软件资源）和硬件资源。要利用某型号单片机开发自己的应用系统，掌握其结构特征和技术特征是必需的。(www.xing528.com)
单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子电路或数字电路构成的控制系统，可以用软件控制来实现，并能够实现智能化。
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