Microcontroller（微操控器）又可简称MCU或μC，也有人称为单芯片微操控器（Single Chip Microcontroller），将ROM、RAM、CPU、I/O集合在同一个芯片中，为不同的运用场合做不同组合操控。微操控器在通过这几年不断地研讨，开展，历经4位，8位，到现在的16位及32位，乃至64位。产品的成熟度，以及投入厂商之多，运用规模之广，真可谓之空前。现在在国外大厂因
开发较早，产品线广，所以技能抢先，而本乡厂商则以多功用为产品导向制胜。但不行讳言的，本乡厂商的价格战是对外商形成要挟的要害因素。 由于制程的改善，8位MCU与4位MCU价差相去无几，8位已渐成为商场干流；针对4位MCU，大部份供货商采接单出产，现在4位MCU大部份运用在核算器、车表、车用防盗设备、呼叫器、无线电话、CD Player、LCD驱动操控器、LCD Game、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等；8位MCU大部份运用在电表、马达操控器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器（Caller ID）、电话录音机、CRT Display、键盘及USB等；16位MCU大部份运用在举动电话、数字相机及摄录放影机等；32位MCU大部份运用在Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、 Router、作业站、ISDN电话、激光打印机与五颜六色传真机；64位MCU大部份运用在高阶作业站、多媒体互动体系、高档电视游乐器（如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy）及高档终端机等。
而在MCU开发方面，以架构而言，可分为两大干流;RISC（如HOLTEK HT48XXX系列）与CISC（如华邦W78系列）。 RISC （Reduced InstrucTIon Set Computer） 代表MCU的一切指令都是运用一些简略的指令组成的，简略的指令代表 MCU 的线路可以尽量做到最佳化，而进步履行速率，相对的使得一个指令所需的时刻减到最短。HOLTEK的HT46XX（A/D MCU系列） HT47XX（R to F MCU系列） HT48XX（一般I/O MCU系列） HT49XX（LCD MCU系列） 便是选用 RISC 结构来规划。不管是 RISC 或是 CISC（Complex InstrucTIon Set Computer），规划MCU的意图便是为人类服务的，关于 RISC 来说，由于指令集的精简，所以许多作业都有必要组合简略的指令，而针对较杂乱组合的作业便需求由『编译程序』（compiler） 来履行，而 CISC MCU由于硬件所供给的指令集较多，所以许多作业都可以以一个或是数个指令来替代，compiler 的作业因而削减许多。
以一个数值运算程序来说，运用 CISC 指令集的MCU运算关于一个积分表达式或许只需求十个机器指令，而 RISC MCU在履行相同的程序时，却由于CPU 自身不供给浮点数乘法的指令，所以或许需求履行上百个机器指令 （但每一个指令或许只需求 CISC 指令十分之一的时刻），而由程序言语转化成机器指令的动作是由程序言语的 Compiler 来履行，所以在 RISC MCU的Compiler 便会较杂乱 。由于相同一个高档言语 A=B*C 的运算，在 RISC MCU转化为机器指令或许有许多种组合，而每一种组合的『时刻/空间』组合都不尽相同。 所以 RISC 与 CISC 的取舍之间，好像也是MCU硬件架构与软件（Compiler） 的平衡之争，应该没有绝对优势的一方，只能说因应不同的需求而有不同的产品，例如作业单纯的打印机中心 MCU，便合适运用效能安稳，但单位指令功率较佳的 RISC MCU。
MCU的根本构架：
以架构而言，MCU可分为两大干流∶RISC与CISC。RISC （Reduced InstrucTIon Set Computer）代表MCU的一切指令都是运用一些简略的指令组成的，简略指令代表MCU的线路可以尽量做到最佳化，进步履行速率可使指令所需的时刻减到最短。HOLTEK公司的HT46XX、HT47XX、HT48XX、HT49XX便是选用 RISC结构来规划。
不管是RISC或是CISC（Complex InstrucTIon Set Computer），规划MCU的意图都是为人类服务的，对於RISC来说，由于指令集的精简，所以许多作业都有必要组合简略的指令，而针对较杂乱组合的作业便需求由“编译程序 （compiler）”来履行，而CISC MCU由于硬体所供给的指令集较多，所以许多作业都可以以一个或是数个指令来替代，编译程序的作业因而削减许多。
一般来说，MCU根本架构包含有程式记忆体（Program ROM）、累积器（Accumulator）、寄存器（Register）、堆叠（Stack）及堆叠目标（Stack Pointer）、I/O口、守时/守时/计数器、中止（Interrupt）。MCU还可以加挂一些周边资源，以扩大和延伸MCU的功用，这也正是体系规划工程师完成“产品差异化”的要害。这些周边资源包含：
1、串行输出（Serial I/O）
MCU内含Serial I/O是为了供给对外部周边设备的通讯管道，各家品种不同，常见的有以下几种∶
（1） UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）∶英代尔（Intel）、爱特梅尔（Atmel）。
（2） USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter ）∶英飞 科技股份公司（Infineon）。
（3） 串列外设介面（SPI）∶飞思卡尔半导体公司（Freescale Semiconductor）。
（4） SCI（Sertal Communications Interface）∶这是UART的加强版。
（5） I2C汇流排∶恩智浦半导体（NXP Semiconductor）。
（6） Microwire/Plus∶美国国家半导体公司（National Semiconductor）。
2、液晶驱动设备（LCD Driver）
在显现介面上，LCD是常用的显现设备，例如在一些多功用电话、数位温度计、掌上游戏机上皆可以发现它的踪影。因而内含LCD驱动线路的MCU运用适当广泛，有两种驱动方法可供选用∶Segment和Dot Matrix，例如之前盛行的宠物蛋是运用Dot Matrix的LCD显现器；日系MCU厂商供给多样内含LCD驱动设备的MCU可供选用，别的HOLTEK HT49XX系列也供给LCD驱动设备的MCU。
3、萤光管驱动设备（VFT Driver）
LCD显现器在无光源或无背光的环境下，咱们即无法读取显现器之内容，而VFT显现器可供给高亮度、且色彩多改变的视觉作用，常运用於高档的家电产品上，如碟影机、DSP量化器。要求炫丽输出作用的产品，在MCU的挑选上VFT Driver是重要的资源之一。
OSD对於电视及监视器人性化介面是不行短少的功用之一， OSD（On Screen Display）部分显现回路为接纳水平同步信号（H-Sync）及笔直同步信号 （V-Sync），再将信号透过RGB及Blanking将萤幕资讯送出，其显现色彩至多可达8种。各MCU指令履行速率会形成OSD的显现行数及栏位的不同，显现行数由二行至数十行，栏位则由15~26个字元或更多，一般履行速率较快者可显现较多的行数、栏位，速率较慢者在显现上会有直接的受限。
4、模数介面（ADC）
由於MCU许多运用上，需求侦测外部环境情况，作为处理材料上的参阅，如在TV运用方面其调谐器（Tuner）之主动频率操控（AFC）信号，即为电压信号，其他如温度之侦测也多是转化为电压信号，所以ADC的运用在工业及消费电子上都很广泛。
模仿之场合是如此频频，所以各厂家供给AD之转化便成为一般之规范规范（如HOLTEK HT46XX系列），尽管如此，对於类比/数位之解析度各家差异很大，由3~10位皆有，视各不同需求而异。尽管供给的转化通道有许多，一般内部仅有一个电路处理，靠挑选器切换，对於时刻考虑不是特别强调之运用上，不致有太大之影响。
别的还有一种AD转化方法，便是R-F（Resistance to Freguency），一般运用在温度/湿度之侦测，运用电阻/%&&&&&%式感测器的改变特性，转化成频率值，以此频率值来核算温度/湿度的相对性，此类的IC如HOLTEK HT47XX系列。
5、数模转化介面（DAC）
在操控类比元件，有必要内建DAC来应对。MCU内部由DA转化暂存器及一阶电阻构成，D/A的解析度各为8位元。在一个8位元/参阅电压为5V的MCU，假定一个数位值60转化成类比值的核算方法是（60/256x5V）=1.171875V，例如运用在锁相回路上，VCO（电压操控振动器）即可用DAC进行操控。
别的，Voice %&&&&&%也是运用原先将语音录制成数位材料，然後用DAC方法将数位材料音频转化复原类比语音信号。脉宽调变（PWM）其意图也是以数位输出调配周边回路，到达类比的作用，其组成有前置配器（Pre-divider）、计数器（Counter）、材料闩锁（Data Latches）、及比较电路（Compare Circuits）等。
6、DTMF产生器、接纳器
电话由本来的Pulse演进为现在的Tone解码方法，不光进步了解码的速度，也增加了可靠性与抗杂讯才能，DTMF（Dual Tone Multiple Frequency）望文生义便是混合两种频率的音频信号，所以解码不易出差错。运用在电话产品的MCU时，DTMF这个资源常是挑选的重要规范。
7、看门狗（Watchdog Timer）
MCU在产品中是不允许停机的，但遭到杂讯搅扰或操作不其时，需有防范措施保证MCU在停机的情况下可以主动重置，让 MCU可以持续运作。可以说看门狗是用来监看MCU是否为不正常停机，许多MCU都已把它列为规范装备。
看门狗计时器实际上就像一个自跑式的RC振动器，它彻底不用外加零件，意即不管是晶片 的频率振动接脚的频率振动有没有中止，它仍是持续计数而不随之中止而中止，即便是晶片 进入省电的Halt状况（在Halt状况下，晶片之频率中止振动也必定不曾中止Watchdog timer之计时，当计时逾时後将使本晶片主动重置，I/O脚输出坚持不变，耗电适当的省），Watchdog timer要不要使能，在OTP版别有必要在程式烧录时决议，以便决议要不要烧断其保险丝，在Mask版别由运用者挑选是否运用这个功用。
8、双频率（Dual Clock）
MCU的供给频率愈高时，相对地耗电量也愈大。因而在一些运用电池供给的产品选用时，双频率常是有必要考虑的功用，一般副频率是以32.768kHz运作，首要作为计时（RealTime Clock）之用。
