单片机问世以来所走的路与微处理器是不同的。微处理器向着高速运算、数据分析与处理能力、大规模容量存储等方向发展，以提高通用计算机的性能。其接口界面也是为了满足外设和网络接口而设计的 。单片机则是从工业测控对象、环境、接口特点出发，向着增强控制功能、提高工业环境下的可靠性、灵活方便的构成应用计算机系统的界面接口的方向发展。因此，单片机有着自已的特点，主要是：^{〔1〕〔2 〕}
　 ·品种多样，型号繁多。品种型号逐年扩充以适应各种需要。使系统开发者有很大的选择自由。cpu从4、8、16、32到64位，有些还采用risc技术；
　 ·提高性能，扩大容量。集成度已达200万个晶体管以上。总线工作速度已达数十微秒。工作频率达到30mhz甚至40mhz。指令执行周期减到数十微秒。存储器容量ram发展到1k、2k，ro m发展到32k、64k；
　 ·增加控制功能，向外部接口延伸。把原属外围芯片的功能集成到本芯片内。现今的单片机已发展到在一块含有cpu的芯片上，除嵌入ram、rom存储器和i／o接口外，还有a／d、pwm、u art、timer／counter、dma、watchdog、serial port、sensor、driver、还有显示驱动、键盘控制、函数发生器、比较器等，构成一个完整的功能强的计算机应用系统；
　 ·低功耗。供电电压从5v降到3v、2v甚至1v左右。工作电流从ma级降到μa级。在生产工艺上以cmos代替nmos，并向hcmos过渡；
　 ·应用软件配套。提供了软件库，包括标准应用软件，示范设计方法。使用户开发单片机应用系统时更快速、方便。使有可能做到用一周时间开发一个新的应用产品；
　 ·系统扩展与配置。有供扩展外部电路用的三总线结构db、ab、cb，以方便构成各种应用系统。根据单片机网络系统、多机系统的特点专门开发出单片机串行总线。此外，还特别配置有传感器，人机对话 、网络多通道等接口，以便构成网络和多机系统。
1．2　单片机的性能^〔3〕
　 单片机通常按其微处理器字长的位数来分类，如4、8、16、32、64位单片机。
1．2．1　4位机
　 1971年intel首先推出了4位微处理器芯片4004。此后各厂家相继推出4位机产品。因4位机每次只能处理一位bcd码数据，故只适于简单控制场合。但因其价廉，在家电等消费类产品中仍有广泛应用。近年来 ，为了抵御8位机的侵蚀，4位机在结构和性能上有了很大发展。主要有：
　 ·采用＜1μm cmos工艺，使指令执行速度达到1μs．rom为32～64kb，ram为4k×4位。这些增强性能已与8位机相当；
　 ·将led、lcd、vfd等显示驱动集成在单片中。这种增强的i／o功能甚至比一般的8位机还强；　
　·降低功耗。低于2．2v电压和μa级电流也能运行。这比一般8位机还低一些；
　 ·采用类似于risc的结构。使4位机的性能大幅度提高；
　 ·针对特定的应用加入特定的功能。如a／d、d／a、过零检测、比较器、计数器、定时器、图形显示、遥控等。
　 但即使如此，4位机的市场占有率仍然较小。性能如表1（篇幅所限，仅举数种说明）所列。


1．2．2　8位机
　 由于8位机可以一次处理一个ascii字符，因而用途十分广泛。如显示、终端键盘、打印、字处理、工业控制等。市场占有率70％以上。功能丰富，品种齐全，通用性强。1972年intel首先推出了8位微处理器8008，随后于1976年率先推出8位机mcs－48系列。1980年又推出mcs－51系列产品，其性能大大超过48系列产品。如计算速度为48系列的10倍，时钟12mhz时指令周期可为1μs等。motorola到78年才推出第一个单片机mc6801系列，不过，功能已相当丰富，如嵌入有eeprom、a／d、led驱动、pwm输出等，成为功能很强的工业控制器。zilog也在78年推出z8系列单片机，它一开始就以一种新面貌出现，不单可用作单片机，还可作为微处理器用于微计算机系统中。值得特别提出的是，atmel公司推出的89c系列单片机^〔4〕，其内核与工业标准的80c51同，即指令集与管脚分布与mcs51产品兼容。它的特点是时钟频率更高 ，可达33mhz，最高可达40mhz，因而运算速度更快。我国单片机主要应用领域之一为工业测控 ，用于此领域的单片机多为8位机，而以mcs－51系列和at89c5系列用得最多。不少高校的微机原理或单片机原理课程都以这种机型为背景机。
　 生产8位机的厂家相当多，品种型号很多。在我国，主流则是上述几家公司的派系产品。而每一派系又有多个厂家及其多种型号产品。如属于intel派系的有philips／signetics，siemens，amd，oki，martra－mhs等公司型号的产品。属于motorola派系的有hitachi，mitsubish，rockwell，wdc等公司型号产品。属于zilog派系的有nec，hitachi,sgs－thomson等公司型号的产品。在这几个派系中以intel的市场占有率最高，motorola居中，zilog最低。为了占领市场，motorola还研制了6804／68hc04芯片，它是介于4位机与8位机之间的系列，cpu处理8位数据，运行8位指令，但数据则是每次串行输出一位，设计目标是4位机的价格，很适