圖1 單片機內部結構示意圖
與通用計算機相比，單片機具有如下特點：
1. 體積小，成本低，功能自定義。單片機是將所有元器件集成在一塊印制板上，只包括完成功能的最少器件，沒有多余成分，成本低，功能模塊化，可以隨意組合與定制，能做到機、電、液一體化；
2. 單片機中的存儲器ROM和RAM是嚴格分工的。ROM為程序存儲器，只存放程序、常數及數據表格；而RAM則為數據存儲器，用于存放變量；
3. 采用面向控制的指令系統。不同的單片機一般具有不同的指令系統。單片機的控制能力一般要強于同等級的CPU，特別是單片機具有很強的位處理能力，能針對性地解決簡單到復雜的各類控制任務；
4. 單片機的I/O引腳通常是多功能的。由于單片機體積小，引腳數量有限，為了解決實際引腳數和需要的信號線數的矛盾，采用引腳功能復用方法，根據指令設置或機器狀態來區分和識別某引腳處于何種功能；
5. 及時響應。由于它是某種技術過程的核心處理環節，必須滿足技術過程的時限要求，自然具有實時處理的特性；
6. 健壯可靠。單片機系統產品的使用人員多為非計算機專業人士，使用環境不定，往往條件惡劣，因此，其健壯性和可靠性是該類系統的必備條件。一般配備“看門狗（ Watch-dog）”和采用容錯“（Fault Tolerance）”技術；
7. 單片機系統一般不帶有磁盤。而操作系統的映像和可執行程序一般存放在只讀存儲器（ ROM ）和“閃存（Flash Memory）”中。
單片機實質上是一個硬件的芯片，在實際應用中，通常很難直接和被控對象進行電氣連接，必須外加各種擴展接口電路、外部設備、被控對象等硬件和軟件，才能構成一個單片機應用系統。