传统的微处理器不允许这样做。单片机要完成工作，必须连接到一些其他芯片。例如，由于芯片上没有数据存储器，所以必须添加一些 RAM 存储芯片。虽然添加的存储器的容量非常灵活，但添加它仍然是不可避免的。此外，还需要添加许多连接来在芯片之间传输数据。
微控制器的工作相对独立，典型的微控制器在软件和晶振驱动下，仅需一个时钟发生器和少量的RAM和ROM（或EPROM、E2PROM）即可工作。同时，微控制器具有较多的输入输出设备，如模数转换器（ADC）、定时器、串口，以及其他串行通信接口，如I2C、SPI（串行外设接口）、CAN（控制器局域网）等。通常，这些集成的设备可以通过专门的指令来操作。
微控制器的时钟频率不如当代计算机芯片高，但价格便宜，可以提供足够的程序内存和丰富的片上接口。某些架构的微控制器制造商很多，例如 8051 系列和 Z80 系列。一些现代微控制器支持一些内置的高级编程语言，例如 BASIC、C、C++ 等。
微控制器的位数
根据总线或数据寄存器的宽度不同，单片机分为4位、8位、16位和32位单片机。4位单片机多应用于冰箱、洗衣机、微波炉等家用电器的控制；8位、16位单片机主要应用于通用控制领域，一般不使用操作系统；32位单片机应用于网络操作、多媒体处理等复杂处理场合，一般采用嵌入式操作系统。
单片机的发展
在单片机软件开发中，很少使用汇编语言，现在主要使用C语言，有些集成开发环境也支持C++。单片机软件测试需要借助单片机开发器或者模拟器。
硬件
开发板可以进一步简化程序开发和烧写的过程。开发板上可能包含实际芯片或仿真器。通过配套的下载线连接电脑和开发板，在电脑上编写程序并下载到开发板上。编程器将用于量产。
软件开发环境
一些著名的微控制器开发环境是：
Microchip的MPLAB IDE可用于该公司全系列单片机的开发和调试，除了支持该公司的ASM汇编C语言编译器外，还支持很多第三方的编译器。
ARM公司的μVision集成开发环境（原为Keil的产品，2005年被ARM收购）包含汇编程序和C编译器，可用于51单片机和ARM的开发。
普罗透斯
Proteus软件是初学者的首选，是Labcenter Electronics公司推出的商业版电路设计与仿真软件，包括ISIS、ARES等软件模块，其中ARES模块主要用于完成PCB的设计，ISIS模块用于完成电路原理图的布局与仿真。
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