单片机（microcontroller，又称微控制器）是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和各种I/O接口电路。8051系列单片机的基本结构见图

8051是MCS-51系列单片机中的一个产品。MCS-51系列单片机是Intel公司推出的通用型单片机。它的基本型产品是8051、8031和8751。这3个产品只是片内程序存储器的制造工艺不同。8051的片内程序存储器ROM为掩膜型的，在制造芯片时已将应用程序固化进去，使它具有了某种专用的功能；8031片内无ROM，使用时需要外接ROM；8751的片内ROM是EPROM的，固化的应用程序可以方便地改写。

以上3个器件是HMOS工艺的。此外低功耗基本型的CMOS工艺器件80C51，80C31和87C51等，分别与上述器件兼容。CMOS具有低功耗的特点，如8051功耗约为630mW，而80C51的功耗只有120mW。

除片外ROM类型不同外，8051、8031和8751的其他性能完全相同。其结构特点如下：

8位CPU

片内振荡器及时钟电路

32根I/O线

外部存储器ROM和RAM寻址范围64KB

2个16位的定时器/计数器

5个中断源，2个中断优先级

全双工串行口

布尔处理器

MCS-51系列单片机已有十多个产品。其性能如表

表中列出了4组性能上略有差异的单片机。前两组属于同一规格，都可称为51系列；后两组为52系列，性能要高于51系列。除了存储器等差别外，8052片内ROM中还掩膜了BASIC解释程序，因而可以直接使用BASIC程序。此外，87C51和87C252还具有两级程序保密系统。

8051系列单片机系列指的是MCS-51系列和其他公司的8051派生产品。这些派生产品是在基本型基础上增强了各种功能的产品，如高级语言型、Flash型、EEPROM型、A/D型、DMA型、多并行口型、专用接口型和双控制器串行通信型等。Atmel公司的AT89系列单片机把8051内核与其Flash专利存储技术相结合，具有较高的性价比。Philips公司具有丰富的外围部件，是8051系列单片机品种最多的生产厂家。Dallas公司和Infineon公司的单片机增加了数据指针和运算能力。ADI公司和TI公司把ADC、DAC和8051内核结合起，推出微转换器系列芯片。Cypress公司把8051内核和USB接口结合起来，推出USB控制器芯片。Silicon Labs公司的片上系统（SOC：system of chip）单片机C8051F系列改进了8051内核，具有JTAG接口，可实现在线下载和调试程序，是8051最具生命力的体现。目前这些增强型8051系列产品都基于CMOS工艺，故又称80C51系列。它们给8位单片机注入了新的活力，为它的开发应用开拓了更加广泛的前景。