單片機(jī)( Micro Controller)又稱為微控制器( Micro Control Unit, MCU)，是芯片級的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它因把計(jì)算機(jī)的主要功能部件集成在單一集成電路芯片上而得名。

單片機(jī)主要功能部件包括中央處理器(CPU)、存儲器(如RAM、ROM等)、常用外圍器件(外部設(shè)備)及接口，包括定時(shí)器、并行接口、串行接口、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、PWM(脈沖捕獲、比較、脈寬調(diào)制)以及連接以上功能部件的內(nèi)部總線。

單片機(jī)可以嵌人到任何對象系統(tǒng)中去，實(shí)現(xiàn)智能化控制，其應(yīng)用范圍小到電子手表、助聽器、家用電器，大到汽車、航天飛機(jī)、洲際導(dǎo)彈等，都可以發(fā)現(xiàn)單片機(jī)的身影。

現(xiàn)代電子系統(tǒng)的基本核心是嵌人式計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)(EmbeddedSystem)，而單片機(jī)就是最典型、最廣泛、最普及的嵌人式計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)性能越來越高而價(jià)位卻越來越低，其應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，特別是在電信、家用電器、工業(yè)控制、儀器儀表、汽車電子、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、軍工等領(lǐng)域，可以說單片機(jī)是當(dāng)今最活躍的電子技術(shù)領(lǐng)域，單片機(jī)已成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)中一個(gè)獨(dú)特而又重要的分支。

單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代初，至今已有近50年的歷史，其發(fā)展歷程大致可分為三個(gè)階段。

1, SCM( Single Chip Microcomputer)階段，即單片微型計(jì)算機(jī)階段。

20世紀(jì)70年代，微電子技術(shù)正處于發(fā)展階段，集成電路屬于中規(guī)模發(fā)展時(shí)期，各種新材料和新工藝尚未成熟，單片機(jī)仍處在初級發(fā)展階段。

這個(gè)階段元件集成規(guī)模還比較小，功能比較簡單，一般都只把CPU、RAM和1/0端口集成到芯片上，比如美國仙童(Fairchild)公司研制的F8單片微型計(jì)算機(jī)就屬于這一.類型，它還需配上外圍的其他處理電路，才能構(gòu)成完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，類似的單片機(jī)還有Zilog公司的Z80微處理器等。

2. MCU( Micro Controller Unit)階段，即微控制器階段。

1976年Intel公司推出了MCS-48單片機(jī)，首次將CPU、RAM、ROM、外設(shè)部件、I/0口等計(jì)算機(jī)的主要部件集成在一個(gè)芯片上，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的單片微型計(jì)算機(jī)，由于其已具有的控制功能，因此被稱為微控制器。這個(gè)時(shí)期的單片機(jī)才是真正的單片微型計(jì)算機(jī)，其典型代表是MCS-48。它以體積小，功能全，價(jià)格低，得到了廣泛的應(yīng)用并迅速并推向市場，為單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，成為單片機(jī)發(fā)展史上重要的里程碑。

在MCS-48的帶領(lǐng)下，各大半導(dǎo)體公司相繼研制和發(fā)展了自己的單片機(jī)。到了80年代初，單片機(jī)已發(fā)展到了高性能階段，例如Intel公司推出的MCS-51系列、Motorola公司的6801和6802系列、Rockwell公司的6501及6502系列以及日本的NEC和HI-TACHI也都相繼開發(fā)了具有自己特色的專用單片機(jī)，而美國的Microchip(微芯)公司則推出了很有特色的PIC系列單片機(jī)，并迅速得到了廣泛應(yīng)用，銷售量逐年上升，前PIC系列8位單片機(jī)的年銷售量已上升到了全球第一。

3. SoC(System on Chip)即片上系統(tǒng)階段。

單片機(jī)的發(fā)展歷程也就是嵌人式系統(tǒng)的發(fā)展歷程。MCU階段的深人發(fā)展，旨在尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決方案。因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢。這一時(shí)期的典型代表是以ARM嵌人式技術(shù)為特征的各類專用單片機(jī)系統(tǒng)。

隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會有較大的發(fā)展。

單片機(jī)由于將計(jì)算機(jī)的主要功能部件(CPU、存儲器外設(shè)器件、I/0端口等)集成在單一芯片上，它既具有計(jì)算機(jī)的功能，又特別適于控制，再加上體積小、功耗低、功能強(qiáng)、價(jià)格低、擴(kuò)展靈活、程序控制、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此非常適于嵌人到目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)中，完成預(yù)定的微控制功能。

1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用

單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、電流、功率、頻率、溫度、濕度、流量、速度、位移、壓力、厚度、角度、長度等物理量的測量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表更加數(shù)字化、智能化、微型化，比如數(shù)字萬用表、電參數(shù)測量表、精密電子天平以及各種分析測量儀器等就是典型的例子。

2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用

用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、各種報(bào)警系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、可編程控制設(shè)備(PLC)、電機(jī)控制等，例如工業(yè)鍋爐控制中的溫度、壓力、液位、流量、煙道殘氧等參數(shù)的采集，以及閥門、流量、風(fēng)門、燃料等的控制。

3.在家用電器中的應(yīng)用

當(dāng)今的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、音響、視頻設(shè)備到電子稱量設(shè)備，五花八門，無所不在，只要是“智能化”的家電，無一不帶有單片 機(jī)。

4.在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用

現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件?，F(xiàn)代的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)、電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信，再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話、集群移動(dòng)通信和無線電對講機(jī)等，無一不是這方面應(yīng)用的體現(xiàn)。

5.在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用

單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途也相當(dāng)廣泛，例如電子血壓計(jì)、電子體溫計(jì)、臨床監(jiān)護(hù)儀、超聲診斷設(shè)備及各種醫(yī)用檢測儀器和設(shè)備等。

6.在汽車中的應(yīng)用

單片機(jī)已廣泛用于汽車的各個(gè)功能部件中，包括汽車電控單元、各種智能儀表(實(shí)時(shí)顯示車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油位、總里程、子里程等車況參數(shù))、變速控制、點(diǎn)火控制、最佳燃燒控制、汽車防滑控制、汽車防撞控制、汽車空調(diào)和音響等，包括出租車的計(jì)價(jià)器也都在使用單片機(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般汽車中使用的單片機(jī)數(shù)量在幾十個(gè)，高檔車甚至用到了近百個(gè)。單片機(jī)已在汽車電子中占據(jù)了十分重要的位置。

7.在辦公自動(dòng)化中的應(yīng)用

各種辦公自動(dòng)化設(shè)備，例如復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、傳真設(shè)備、掃描儀、個(gè)人數(shù)字助理PDA等,都與單片機(jī)的應(yīng)用有關(guān)。

8.在商業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

各種自動(dòng)售貨機(jī)、電子收銀機(jī)、電子取款機(jī)(ATM機(jī))、電子秤、IC卡讀卡機(jī)等，均與單片機(jī)的應(yīng)用有關(guān)。

9.在電子玩具中的應(yīng)用

各種電子玩具，例如手持游戲機(jī)、遙控模型、智能玩具、電子寵物等，均采用了單片機(jī)。

10.在國防領(lǐng)域中的應(yīng)用

單片機(jī)可用于導(dǎo)彈、魚雷等武器的精確制導(dǎo)，以及應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)控制和新型智能武器設(shè)備中。

單片機(jī)在涉及我們生活、工作、學(xué)習(xí)的各個(gè)領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。