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按照8位、16位、32位单片机的功能特点，单片机的应用分为单机应用与多机应用。在一个应用系统中，只使用一片单片机称为单机应用。以下分别介绍单机应用和多机应用两种模式：
一、单机应用范围
测控系统：用单片机可以构成各种不太复杂的工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统等， 达到测量与控制的目的。
智能仪表：用单片机改造原有的测量、控制仪表， 促进仪表向数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化方向发展。
机电一体化产品：单片机与传统的机械产品相结合， 使传统机械产品结构简化， 控制智能化。
智能接口：在计算机控制系统， 特别是在较大型的工业测、控系统中， 用单片机进行接口的控制与管理， 加之单片机与主机的并行工作， 大大提高了系统的运行速度。
智能民用产品：如在家用电器、玩具、游戏机、声像设备、电子秤、收银机、办公设备、厨房设备等许多产品中， 单片机控制器的引入， 不仅使产品的功能大大增强， 性能得到提高， 而且获得了良好的使用效果。
二、多机应用范围
功能集散系统：多功能集散系统是为了满足工程系统多种外围功能的要求而设置的多机系统。
并行多机控制系统：并行多机控制系统主要解决工程应用系统的快速性问题， 以便构成大型实时工程应用系统。
局部网络系统：单片机按应用范围又可分成通用型和专用型。专用型是针对某种特定产品而设计的，例如用于体温计的单片机、用于洗衣机的单片机等等。
在通用型的单片机中，又可按字长分为8位、16位、32位，虽然计算机的微处理器现在几乎是32/64位的天下，但8位、16位的微处理器运算简单，但单片机情况却不同，8位单片机成本低，价格廉，便于开发，其性能能满足大部分的需要，只有在航天、汽车、机器人等高技术领域，需要高速处理大量数据时，才需要选用32/64位，而在一般工业领域，8位通用型单片机，仍然是目前应用最广的单片机。
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