單片機的CPU(中央處理器)是單片機的核心部件，由控制單元、算術邏輯單元和寄存器單元組成，實現邏輯運算。根據數據總線的寬度和壹次可以處理的數據字節的長度，分為8位CPU、16位CPU和32位CPU。單片機的位數也是根據單片機內部CPU位數決定的，比如8位單片機用的8位CPU，16位單片機用的16位CPU等等。筆者看到有些書上把單片機稱為微處理器是不準確的，微處理器只是壹個計算機系統中的核心部件。單片機是壹個完整的計算機系統，所以稱之為微控制器更準確。
單片機自誕生以來，以其性能穩定、低壓低功耗、經久耐用、體積小、性價比高、控制能力強、易於擴展等優點，被廣泛應用於各個領域。先後出現了4位單片機、8位單片機、16位單片機、32位單片機。在這些類型的單片機中，8位單片機是最受追捧的壹種，目前仍是單片機應用的主流。隨著電子技術的飛速發展，單片機的功能越來越強大。
1975年，美國德州儀器公司(TI)首次推出4位單片機TMS-1000，標誌著單片機的誕生。
1976年，Intel公司開發出MCS-48系列8位單片機，使單片機的發展進入了壹個新的階段。MCS-48系列單片機集成了8位CPU、多個並行I/O口、8位定時器/計數器、小容量RAM和ROM等。它沒有串行通信接口，易於操作。
1980年，Intel在MCS-48系列單片機的基礎上推出了MCS-51系列8位高端單片機，是著名的51單片機的鼻祖。MCS-51系列單片機比MCS-48系列單片機有明顯的改進，內部有串行通信接口，多級中斷處理系統，定時器/計數器從8位擴展到16位，擴展了RAM和rom的容量。MCS-51系列8位單片機因其性能可靠、簡單實用、性價比高而非常受歡迎，被譽為最經典的單片機。高校的單片機教材都是基於MCS-51系列8位單片機來講授單片機課程。
1983，16作為單片機出來，由於性價比不理想，沒有得到廣泛應用。它主要用於更復雜的控制系統和早期的嵌入式系統。
進入90年代後，隨著集成電路技術的飛速發展，32位單片機應運而生，嵌入式系統得到普及。
單片機的誕生和應用是控制電路設計的壹次革命，它使復雜的控制電路變得簡單，使用傳統電路設計方法不可行的控制電路變得可行，把傻瓜產品變成了智能產品。目前流行的DSP技術和ARM技術都是單片機發展的產物。
要應用單片機，妳得先學會單片機編程。單片機編程包括兩個內容:壹是在開發軟件時將C語言代碼或匯編語言代碼編譯成十六進制文件；第二，使用相應的MCU程序下載軟件和下載線(編程器)將十六進制文件下載到MCU。單片機的編程語言有兩種:匯編語言和C語言。目前最流行的語言是c，不同單片機的開發軟件不壹樣，比如51單片機用的是Keil軟件；PIC單片機使用MPLAB IDE軟件；AVR單片機使用ICCAVR軟件或者AVR Studio軟件等等。至於單片機程序下載軟件和下載線(編程器)，更是五花八門，無處不在。當程序下載到單片機，單片機外圍電路符合要求時，程序就會執行，單片機永遠不會停止運行。