单片机的全称是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）。为了使用方便，它把组成计算机的主要功能部件：中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM、EPROM、E2PROM 或FLASH）、定时/计数器和各种输入/输出接口电路等都集成在一块半导体芯片上，构成了一个完整的计算机系统。与通用的计算机不同，单片机的指令功能是按照工业控制的要求设计，因此它又被称为微控制器（Micro Controller Unit）。
单片机作为微型计算机的一个分支，它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步，主要分为4 个阶段：
第一阶段(1974 年-1978 年)：初级单片机阶段。以Intel 公司的MCS-48 为代表。这个系列的单片机在片内集成了8 位CPU、并行I/O、8 位定时器/计数器、RAM 等。无串口I/O， 寻址范围不大于4K。
第二阶段（1978 年-1983 年）：高性能单片机阶段。此时的单片机品种多，功能强，以MCS-51 系列为代表。这个阶段的单片机均带有串行I/O 口，具有多级中断处理系统，定时器/计数器为16 位，片内RAM 和ROM 容量相对增大，且寻址范围可达64KB 。这类单片机应用领域广泛，性价比优良。
第三阶段（1983 年-1990 年）：16 位单片机和8 位高性能单片机并行发展阶段。此阶段的单片机的最大的特点是实时处理能力强，生产工艺先进，集成度高，内部功能强，而且允许用户采用工业控制的专用语言编程，如PL/M、C 语言、BASIC 语言等。如Intel 生产的MCS-96 系统和ATMAL 公司生产的8XC552 系列，特别适用于实时控制。
第四阶段（1990 年至今）：1990 年2 月美国推出的i80860 超级单片机轰动了整个计算机界，它的运算速度为1.2 亿次/秒，可进行32 位整数运算和64 位浮点运算，同时片内具有一个三维图形处理器，可构成超级图形工作站。随着半导体技术的发展，巨型计算机单片化将成为现实。
2.1.1 单片机及其特点
单片机是指在一块芯片上集成了CPU、ROM、RAM、定时器/计数器和多种I/O 接口电路等，具有一定规模的微型计算机。单片机与通用微型计算机相比，在硬件结构、指令设置上均有其独到之处，只要特点如下：
（1） 单片机中的存储器ROM 和RAM 是严格分工的。ROM 为程序存储器，只有放程序、常数及数据表哥：而RAM 则为数据存储器，用作工作区及存放变量。
（2） 采用面向控制的指令系统。为满足控制的需要，单片机的逻辑控制能力要优于同等级的CPU，特别是单片机具有很强的位处理能力。单片机的运行速度也较高。
（3） 单片机的I/O 引脚通常是多功能的。例如通用I/O 引脚可以复用作外部中断、PPG 的输出口或A/D 输入的模拟输入口等等。
（4） 系统齐全，功能扩展性强，与许多的通用的微机接口芯片兼容，给应用系统的设计和生产带来了极大的方便。
（5） 单片机的应用是通用的。单片机主要作控制器使用，但功能上是通用的，可以像一 般微处理器那样广泛地应用在各个领域。
对于器件方面来讲，单片机具有如下的特点：
–体积小：基本功能部件满足要求
–可靠性高：BUS 大多在内部；易采取电磁屏蔽
–功能强：实时响应速度；I/O 直接操作
–使用方便：硬件设计简单；提供开发工具资料
–性能价格比高：电路板小；接插件少
–易产品化：研制周期短
2.1.2 单片机技术现状及将来发展趋势
目前，单片机正朝着高性能和多品种方面发展，尤其是8 位单片机，以其价格低廉、应用软件齐全、开发应用方便等特点成为当前单片机中的主流，16 位单片机和专用单片机也已进入普及应用阶段。单片机的发展具体体现在如下几个方面：
（1） CPU 的发展：速度、精度功能增强，性能不断提高
（2） 存储器的发展
（3） 内部资源增多：A/D、D/A、EEPROM
（4） 加强片内输入、输出接口功能
（5） 外围电路内装化
（6） 多功能引脚
（7） 制造工艺上的提高
（8） 片内ROM 中固化应用软件和系统软件
（9） 寻址范围大
单片机的技术还在不断发展，新型单片机还将不断涌现。当前单片机的产量占整个微机（包括一般的微处理器）产量的80% 以上，在我国，低档8 位单片机于20 世纪80 年代就开始应用，目前已转向高档的8 位和16 位单片机的开发和应用。当前嵌入式系统的出现给高端单片机的应用又增添了新的活力。
