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1.单片机发展经历的四个阶段
以8位单片机的推出作为起点，单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段。
第一阶段（1976~1978）：单片机的探索阶段。以Intel公司的MCS-48为代表。MCS-48的推出属于在工控领域的探索，参与这一探索的公司还有Motorola、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单片机”一词即由此而来。
第二阶段（1978~1982）：单片机的完善阶段。Intel公司在MCS-48基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS-51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。
1）完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。
2）具备CPU外围功能单元的集中管理模式。
3）体现工控特性的位地址空间及位操作方式。
4）指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。
第三阶段（1982~1990）：向微控制器发展的阶段，也是8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段。Intel公司推出的MCS-96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着MCS-51系列的广泛应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A-D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路的功能，强化了智能控制的特征。
第四阶段（1990至今）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入的发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。
2.单片机的发展趋势
为了降低功耗，单片机在工艺上已经全部采用了CHMOS技术。今后单片机的发展趋势将是向低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格、外围电路内装化等方面发展。为满足不同用户的要求，各公司竞相推出能满足不同需要的产品。
（1）CPU的改进
1）增加CPU数据总线宽度。例如，各种16位单片机和32位单片机，数据处理能力要优于8位单片机。另外，8位单片机内部采用16位数据总线，其数据处理能力明显优于一般8位单片机。
2）采用双CPU结构，以提高数据处理能力。
3）采用精简指令集（RISC）结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度。现指令最高速度已达100MIPS（Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10倍以上。由于这类单片机有极高的指令速度，就可以用软件模拟其I/O功能，由此引入了虚拟外设的新概念。
（2）存储器的发展
1）片内程序存储器普遍采用闪烁（Flash）存储器。可不用外扩展程序存储器，简化系统结构。
2）加大存储容量。目前有的单片机片内程序存储器容量可达128KB甚至更多。
（3）片内I/O的改进
1）增加并行口驱动能力，以减少外部驱动芯片。有的单片机可以直接输出大电流和高电压，以便能直接驱动LED和VFD（荧光显示器）。
2）有些单片机设置了一些特殊的串行I/O功能，为构成分布式、网络化系统提供方便条件。
（4）低功耗管理
现在几乎所有的单片机都配置有等待状态、睡眠状态、关闭状态等工作方式。CMOS芯片除具有低功耗特征外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。此外，有些单片机采用了双时钟技术，即有高速和低速两个时钟，在不需要高速运行时，即转入低速工作以降低功耗；有些单片机采用高速时钟下的分频和低速时钟下的倍频控制运行速度，以降低功耗。低功耗的实现提高了产品的可靠性和抗干扰能力。
（5）外围电路内装化
将众多外围电路全部装入片内，即系统的单片化是目前发展趋势之一。例如，美国Cygnal公司的8位C8051F020单片机，内部采用流水线结构，大部分指令的完成时间为1或2个时钟周期，峰值处理能力为25MIPS。片上集成有8通道A-D、两路D-A、两路电压比较器，内置温度传感器、定时器、可编程数字交叉开关和64个通用I/O口、电源监测、看门狗、多种类型的串行接口（两个UART、SPI）等。一片芯片就是一个“测控”系统。
（6）串行扩展技术
在很长一段时间里，通用型单片机通过并行三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。随着I 2 C、SPI等串行总线及接口的引入，推动了单片机“单片”应用结构的发展，使单片机的引脚可以设计得更节约，单片机系统结构更简化和规范化。
（7）ISP更加完善
ISP，In-System Programming的缩写，即在线可编程，指电路板上没有装载程序的空白单片机芯片可以编程写入最终用户代码，而不需要从电路板上取下单片机芯片，已经编程的单片机芯片也可以用ISP方式擦除、改写或再编程。ISP技术是未来发展方向。快擦写存储器（Flash Memory）的出现和发展，推动了ISP技术的发展，使得ISP的实现变得简单。单片机芯片内部的快擦写存储器可以由个人计算机的软件通过串口来进行改写，所以即使我们将单片机芯片焊接在电路板上，只要留出和个人计算机接口的这个串口，就可以实现单片机芯片内部存储器的改写，而无须再取下单片机芯片。
（8）SOC型单片机方兴未艾
随着超大规模集成电路设计技术发展，一个硅片上就可以实现一个复杂的系统，即System On Chip（SOC），即片上系统。狭义上理解，可以将它翻译为“系统集成芯片”，指在一个芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和I/O等功能，包含嵌入软件及整个系统的全部内容；广义上理解，可以将它翻译为“系统芯片集成”，指一种芯片设计技术，可以实现从确定系统功能开始，到软硬件划分，并完成设计的整个过程。核心思想是把整个电子系统全部集成在一个芯片中，避免大量PCB设计及板级的调试工作。设计者面对的不再是电路及芯片，而是根据系统的固件特性和功能要求，把各种通用处理器内核及各种外围功能部件模块作为SOC设计公司的标准库，成为VLSI设计中的标准器件，用VHDL等语言描述，存储在器件库中。用户只需定义整个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给半导体器件厂商制作样品。除无法集成的器件外，整个系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去，系统电路板简洁，对减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。SOC使系统设计技术发生革命性变化，标志着一个全新时代到来。
综上所述，单片机正在向多功能、高性能、高速度（时钟达40MHz）、低电压（0.8V即可工作）、低功耗、低价格（几元钱）、外围电路内装化、片内程序存储器和数据存储器容量不断增大以及SOC型单片机的方向发展。