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目前单片机已渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。如导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通信与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及遥控玩具、电子宠物等，这些都离不开单片机。个人计算机中也会有为数不少的单片机在工作，更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。单片机的数量不仅远超过PC和其他计算机的总和，甚至比人类的数量还要多。以下大致介绍一些典型的应用领域和应用特点。
1．家电领域
可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、微波炉、空调机、彩电、摄像机及其他视频音像设备的控制，再到电子秤、儿童玩具以及机器人的控制，五花八门，无所不在。
2.办公自动化领域
现代办公室中所使用的大量通信、信息产品多数都采用了单片机，如通用计算机系统中的键盘译码、磁盘驱动、打印机、绘图仪、复印机、电话、传真机、考勤机等。
3．通信领域
现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从调制解调器、传真机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话、集群移动通信、信息网络、无线电对讲机等。
4．商业营销领域
在商业营销系统已广泛使用的电子秤、收款机、条码阅读仪、仓库安全监测系统、商场保安系统、空调调节系统、冷冻保险系统等目前已纷纷采用单片机构成专用系统，主要由于这种系统具有明显的抗病菌侵害、高效高智能化、抗电磁干扰等高可靠性保证。
5．工业控制领域
工业过程控制、过程监测、工业控制器及机电一体化控制系统等除一些小型工控机之外，许多系统都是由单片机为核心的单机或多机网络系统。如工业机器人的控制系统是由中央控制器、感知系统、行走系统、擒拿系统等节点构成的多机网络系统。另外由单片机构成的控制系统形式多样，如工厂流水线的智能化管理、电梯智能化控制、各种报警系统、与计算机联网构成的二级控制系统等。
6．仪器仪表领域
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计、示波器、各种分析仪）。将单片机与传感器相结合可以构成新一代的智能传感器，它将传感器初级变化后的电量作进一步的变换、处理，输出能满足远距离传送的数字信号。例如将压力传感器与单片机集成在一起的微小压力传感器可随钻机送至井底，以报告井底的压力状况。
7．医疗器械领域
单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机、各种分析仪、监护仪、超声诊断设备及病床呼叫系统等。
8．汽车电子领域
单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器、基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器、智能自动驾驶系统、GPS导航系统、ABS防抱死系统、制动系统、汽车紧急请求服务系统、汽车防撞监控系统、汽车自动诊断系统以及汽车黑匣子等。
此外，单片机在工商、金融、科研、教育、交通、国防、航空、航天、航海等领域都有着十分广泛的应用。