微控制器是一種用於控制嵌入式系統的緊湊型積體電路。它將處理器、記憶體和輸入/輸出週邊整合在單一晶片上。與通用計算機不同，微控制器通常運行一個程序，而且往往可以持續運行，具有嚴格的時序控制和低功耗的特性。

第一台微控制器——英特爾4004——於1971年問世，它擁有2300個電晶體。如今的微控制器整合了數百萬個晶體管，價格卻不到一美元。它們被廣泛應用於玩具、家用電器、汽車和機器人等領域。例如，一個機器人可能使用一個微控制器來控制電機，另一個用於讀取感測器數據，還有一個用於通訊。它們之間透過串行總線進行通訊。

微控制器組件

• CPU：執行指令。
• 快閃記憶體：儲存程式。
• RAM：儲存暫存資料。
• GPIO：用於數位輸入和輸出的引腳。
• 週邊：定時器、ADC、UART、SPI、I2C。

選擇微控制器意味著要在速度、記憶體、功耗和成本之間取得平衡。對於簡單的循線機器人來說，8 位元 ATmega 就足夠了。而對於無人機飛行控制器來說，具備浮點運算功能的 32 位元 ARM Cortex-M4 則更為理想。即時效能比原始時脈頻率更為重要。微控制器必須在微秒內響應感測器輸入。這就是為什麼許多機器人使用中斷和直接記憶體存取（DMA）而不是輪詢循環的原因。微控制器是機器人系統中默默無聞的「主力軍」。它不運行作業系統，而是運行控制機器人運動的程式碼。