嵌入式系統的核心硬體是微控制器，又稱微控制器(MCU)它是將計算機的基本部件微型化並整合到一塊晶片上的微型計算機，通常片內都含有CPU、ROM、RAM、並行I/O、序列I/O、定時器/計數器、中斷控制、系統時鐘及系統匯流排等。隨著技術的發展，微控制器片內整合的功能越來越強大，並朝著SoC(System on chip片上系統)方向發展。微控制器有著體積小、功耗低、功能強、效能價格比高、易於推廣應用等顯著優點，在自動化裝置、智慧儀器儀表、過程控制、通訊、家用電器等許多領域得到日益廣泛的應用。
目前據不完全統計，全世界嵌入式處理器的品種總量已經超過1000多種，流行體系結構有30幾個系列，其中8051體系的佔有多半。生產8051微控制器的半導體廠家有20多個，共350多種衍生產品。通常按微控制器資料匯流排的位數將微控制器分為4位、8位、16位、32位機。
1 四位微控制器。
四位微控制器適合用於各種規模較小的家電類消費產品。一般的微控制器廠家均有自己的四位微控制器產品，有OKI公司的MSM64164C、MSM64481，NEC公司的75006×系列、EPSON公司的SMC62系列等。
典型應用領域有：PC機用的輸入裝置(滑鼠、遊戲杆)、電池充電器(Ni-Cd電池、鋰電池)、運動器材、帶液晶顯示的音、視訊產品控制器、一般家用電器的控制及遙控器、玩具控制、記時器、時鐘、表、計算器、多功能電話、LCD遊戲機。
2 八位微控制器。
八位微控制器是目前品種最為豐富、應用最為廣泛的微控制器，有著體積小、功耗低、功能強、效能價格比高、易於推廣應用等顯著優點。目前主要分為MCS-51系列及其相容機型和非MCS-51系列微控制器。
MCS-51相容產品因開發工具及軟硬體資源齊全而占主導地位， ATMEL、PHILIPS、WINBOND是MCS-51微控制器生產的老牌廠家，CYGNAL及ST也推出新的產品，其中ST的新推出的μPSD系列片內有大容量FLASH(128/256KB)、8/32KB的、 整合A/D、看門狗、上電覆位電路、兩路UART、支援在系統程式設計ISP及在應用中程式設計IAP等諸多先進特性，迅速被廣大51微控制器使用者接受 。CYGNAL推出了Soc的51系列微控制器C8051F系列。集成了A/D D/A電路、看門狗，上電覆位電路、I C、SPI、CAN匯流排、 FLASH技術、JTAG模擬除錯，並且最高達到了100MIPS
非51系列微控制器在中國應用較廣的有MOTOROLA68HC05/08系列、 MICROCHIP的PIC微控制器以及ATMEL的AVR微控制器。
八位微控制器在自動化裝置、智慧儀器儀表、過程控制、通訊、家用電器等許多領域得到廣泛應用。
3 十六位微控制器。
十六位微控制器操作速度及資料吞吐能力在效能上比8位機有較大提高。目前以INTEL的MCS-96/196系列、TI的MSP430 系列及MOTOROLA的68HC11系列為主 。
十六位微控制器主要應用於工業控制、智慧儀器儀表 、行動式裝置等場合。其中TI的MSP430系列以其超低功耗的特性廣泛應用於低功耗場合。
4 三十二位微控制器。
32位微控制器是微控制器的發展趨勢，隨著技術發展及開發成本和產品價格的下降將會與8位機並駕齊驅。生產32位微控制器的廠家與8位機的廠家一樣多。MOTOROLA、TOSHIBA、HITACH、NEC、EPSON、MITSUBISHI、SAMSUNG群雄割據， 其中以32位ARM微控制器及MOTOROLA的MC683××、68K系列應用相對廣泛。基於ARM核的微控制器佔據了2001年的32位微控制器市場75%的份額。
5 微控制器技術的發展。
從20年來單片機發展歷程可以看出，微控制器技術的發展以微處理器(MPU)技術及超大規模積體電路技術的發展為先導，以廣泛的應用領域拉動，表現出以下技術特點。
8位、32位微控制器共同發展。這是當前微控制器技術發展的另一動向。長期以來，微控制器技術的發展是以8位機為主的。隨著移動通訊、網路技術、多媒體技術等高科技產品進入家庭，32位微控制器應用得到了長足、迅猛的發展。
微控制器速度越來越快。為提高微控制器抗干擾能力，降低噪聲，降低時鐘頻率而不犧牲運算速度是微控制器技術發展之追求。一些8051微控制器相容廠商改善了微控制器的內部時序，在不提高時鐘頻率的條件下，使運算速度提高了很多，Motorola微控制器則使用了瑣相環技術或內部倍頻技術使內部匯流排速度大大高於時鐘產生器的頻率。68HC08微控制器使用4.9MHz外部振盪器而內部時鐘達32M。三星電子新近推出了1.2GHz的ARM處理器核心Halla
低電壓與低功耗。幾乎所有的微控制器都有Wait、Stop等省電執行方式。允許使用的電源電壓範圍也越來越寬。一般微控制器都能在3到6V範圍內工作，對電池供電的微控制器不再需要對電源採取穩壓措施。低電壓供電的微控制器電源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供電的微控制器已經問世。
低噪聲與高可靠性技術。為提高微控制器系統的抗電磁干擾能力，使產品能適應惡劣的工作環境，滿足電磁相容性方面更高標準的要求，各微控制器商家在微控制器內部電路中採取了一些新的技術措施。如ST公司的μPSD系列微控制器片內增加了看門狗定時器，NS的COP8微控制器內部增加了抗EMI電路，增強了“看門狗”的效能。
ISP及IAP。在片程式設計技術(In System Programming)及在應用中程式設計(In Application Programming)通過微控制器上引出的程式設計線、序列資料、時鐘線等對微控制器程式設計，程式設計線與I/O線共享， 不增加微控制器的額外引腳。ISP為開發除錯提供了方便，並使微控制器系統遠端除錯、升級成為現實