单片机（MCU）是由运算器(ALU)、控制器、存储器(ROM、RAM、EEPROM)、输入输出端口(I/O)等组成的一种集成芯片。
目前常见的两种单片机架构-冯.诺依曼架构（51单片机）和哈佛架构（stm单片机、pic单片机等）。
单片机本身是不带程序的，要实现相应的系统功能则需要对单片机进行编程。目前大部分单片机都支持汇编语言、C语言编程。工程师利用汇编语言或者C语言编写的程序就相当于赋予单片机的灵魂。通过编程可以实现相应的系统功能。
下面通过对比人体结构来讲一下单片机内部结构的功能。
1、单片机的时钟相当于人类的心脏，为单片机提供了时基脉搏。
2、单片机的I/O口则相当于人体的神经，单片机通过I/O口向外部发送和获取信号。而通过在外部添加各种传感器等外设，如光传感、湿度传感以及蜂鸣器等，就相当于给单片机系统添加了眼、鼻、嘴等五官；通过添加电机控制等设备就相当于添加了四肢。
3、单片机的ROM等存储器，也相当于大脑的记忆区。
4、单片机除了以上必须有的功能外，通常还会有一些外设：
定时器，相当于闹钟，定时计数作用。
ADC，采集模拟电压。
IIC/SPI，通讯接口，芯片间近距离通信，相当于人与人当面聊天。
USART，异步串行口通讯，485/232远程通讯使用，相当于人远距离通话。
综上，通过对单片机编程可以实现对整个系统的控制，单片机则相当于系统的大脑。
