单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。

2。2 单片机的发展趋势

计算机系统的发展已明显地朝三个方向发展；这三个方向就是：巨型化，单片化，网络化。以解决复杂系统计算和高速数据处理的仍然是巨型机在起作用，故而，巨型机在目前在朝高速及处理能力的方向努力。单片机在出现时，Intel公司就给其单片机取名为嵌入式微控制器（embedded microcontroller）。单片机的最明显的优势，就是可以嵌入到各种仪器、设备中。这一点是巨型机和网络不可能做到的。

1。可靠性及应用越来越水平高和互联网连接已是一种明显的走向。 

2。所集成的部件越来越多；NS（美国国家半导体）公司的单片机已把语音、图象部件也集成到单片机中，也就是说，单片机的意义只是在于单片集成电路，而不在于其功能了；如果从功能上讲它可以讲是万用机。原因是其内部已集成上各种应用电路。 

3。功耗越来越低和模拟电路结合越来越多。 

随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高，单片机还会不断产生新的变化和进步，最终人们可能发现：单片机与微机系统之间的距离越来越小，甚至难以辨认。

2。3 单片机的基本结构

MCS-51单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种功能的I/O线等一台计算机所需要的基本功能部件。主要包括下列几个部件：

图2。1 MCS-51单片机框图

1、CPU 

CPU也叫中央处理器，是单片机的核心部件。主要完成单片机的运算和控制功能。它由运算器、控制器等构成。

(1)运算器

运算器包括算术逻辑单元ALU、布尔处理器、累加器ACC、寄存器B、暂存器TMP1和TMP2、程序状态字PSW寄存器及十进制调整电路等。

（2）控制器

控制器包括定时控制逻辑、指令寄存器、译码器以及信息传送控制部件等，以实现控制功能。

2、内部存储器

MCS-51单片机的程序存储器和数据存储器空间是互相独立的，物理结构也不同。

（1）程序存储器（ROM）:为只读存储器，用于存放程序指令，常数及数据表格。

（2）数据存储器（RAM）:为随机存储器，用于存放数据。数据存储器又分为内部存储器和外部数据存储器。

3、定时/计数器

MCS-51单片机内部有2个16位的定时器/计数器，用于实现内部定时或外部计数的功能；并以其定时或计数的结果（查询或中断方式）来实现控制功能。

4、中断系统控制器

MCS-51单片机具有中断功能，以满足控制应用的需要。MCS-51共有5个中断源，即外部中断2个，定时/计数器中断2个，串行口中断1个。全部中断可分为高级和低级两个优先级别。

5、并行I/O接口

MCS-51单片机内部共有四个8位的并行I/O口（P0、P1、P2、P3），以实现数据的并行输入和输出。

6、全双工串行口

MCS-51单片机还有一个全双工的串行口，以实现单片机与外部之间的串行数据传送。

7、OSC

OSC是单片机的时钟电路。时钟电路用于单片机产生时钟脉冲序列，协调和控制单片机的工作。