單片機(jī)的組成以MSC-51系列單片機(jī)為例，單片機(jī)由5個基本部分組成，包括中央處理器CPU、存儲器、輸入/輸出口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等。單片機(jī)CPU結(jié)構(gòu)51單片機(jī)內(nèi)部有一個8位的CPU，包含運(yùn)算器，控制器及若干寄存器等。從上圖中我們可以看到，在虛線框內(nèi)的就是CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)了，8位的MCS-51單片機(jī)的CPU內(nèi)部有數(shù)術(shù)邏輯單元ALU（ArithmeticLogicUnit）、累加器A（8位）、寄存器B（8位）、程序狀態(tài)字PSW（8位）、程序計(jì)數(shù)器PC（有時(shí)也稱為指令指針，即IP，16位）、地址寄存器AR（16位）、數(shù)據(jù)寄存器DR（8位）、指令寄存器IR（8位）、指令譯碼器ID、控制器等部件組成。

 

    單片機(jī)價(jià)格的存儲器存儲器是用來存放程序和數(shù)據(jù)的部件，MCS-51單片機(jī)芯片內(nèi)部存儲器包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩大類。

 

    1、程序存儲器（ROM）一般用來存放固定程序和數(shù)據(jù)，特點(diǎn)是程序?qū)懭牒竽荛L期保存，不會因斷電而丟失，MSC-51系列單片機(jī)內(nèi)部有4KB的程序存儲空間，可以通過外部擴(kuò)展到64KB。

 

    2、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）主要用于存放各種數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)：可以隨機(jī)讀入或讀出，讀寫速度快，讀寫方便。缺點(diǎn)：電源斷電后，存儲的信息丟失。單片機(jī)的并行I/O1、P0口P0口的口線邏輯電路如圖所示2、P1口P1口的口線邏輯電路如圖所示3、P2口P2口的口線邏輯電路如圖所示4、P3口P3口的口線邏輯電路如圖所示單片機(jī)的時(shí)鐘和時(shí)序

 

    1、時(shí)鐘電路單片機(jī)時(shí)鐘電路通常有兩種形式：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式MCS-51單片機(jī)片內(nèi)有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。把放大器與晶體振蕩器連接，就構(gòu)成了內(nèi)部自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。外部振蕩方式就是把外部已有的時(shí)鐘信號直接連接到XTAL1端引入單片機(jī)內(nèi)，XTAL2端懸空不用。

 

    2、時(shí)序振蕩周期：為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號的振蕩源的周期。時(shí)鐘周期：是振蕩源信號經(jīng)二分頻后形成的時(shí)鐘脈沖信號。因此時(shí)鐘周期是振蕩周期的兩倍，即一個S周期，被分成兩個節(jié)拍—P1、P2指令周期：CPU執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間(用機(jī)器周期表示。各時(shí)序之間的關(guān)系如圖所示。

 

    單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)問世以來所走的路與微處理器是不同的。微處理器向著高速運(yùn)算、數(shù)據(jù)分析與處理能力、大規(guī)模容量存儲等方向發(fā)展,以提高通用計(jì)算機(jī)的性能。其接口界面也是為了滿足外設(shè)和網(wǎng)絡(luò)接口而設(shè)計(jì)的。

 

    單片機(jī)則是從工業(yè)測控對象、環(huán)境、接口特點(diǎn)出發(fā),向著增強(qiáng)控制功能、提高工業(yè)環(huán)境下的可靠性、靈活方便的構(gòu)成應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的界面接口的方向發(fā)展。因此，單片機(jī)有著自已的特點(diǎn),主要是：

 

    1、品種多樣,型號繁多品種型號逐年擴(kuò)充以適應(yīng)各種需要。使系統(tǒng)開發(fā)者有很大的選擇自由。CPU從4、8、16、32到64位,有些還采用RISC技術(shù)；

 

    2、提高性能,擴(kuò)大容量集成度已達(dá)200萬個晶體管以上?？偩€工作速度已達(dá)數(shù)十微秒。工作頻率達(dá)到30MHz甚至40MHz。指令執(zhí)行周期減到數(shù)十微秒。存儲器容量RAM發(fā)展到1K、2K,ROM發(fā)展到32K、64K；

 

    3、增加控制功能,向外部接口延伸把原屬外圍芯片的功能集成到本芯片內(nèi)?，F(xiàn)今的單片機(jī)已發(fā)展到在一塊含有CPU的芯片上,除嵌入RAM、ROM存儲器和I/O接口外,還有A/D、PWM、UART、Timer/Counter、DMA、Watchdog、SerialPort、Sensor、driver、還有顯示驅(qū)動、鍵盤控制、函數(shù)發(fā)生器、比較器等，構(gòu)成一個完整的功能強(qiáng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)；

 

    4、低功耗供電電壓從5V降到3V、2V甚至1V左右。工作電流從mA級降到LA級。在生產(chǎn)工藝上以CMOS代替NMOS,并向HCMOS過渡；

 

    5、應(yīng)用軟件配套提供了軟件庫,包括標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用軟件,示范設(shè)計(jì)方法。使用戶開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)更快速、方便。使有可能做到用一周時(shí)間開發(fā)一個新的應(yīng)用產(chǎn)品；

 

    6、系統(tǒng)擴(kuò)展與配置有供擴(kuò)展外部電路用的三總線結(jié)構(gòu)DB、AB、CB,以方便構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)。根據(jù)單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、多機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)專門開發(fā)出單片機(jī)串行總線。

 

    此外,單片機(jī)價(jià)格還特別配置有傳感器,人機(jī)對話、網(wǎng)絡(luò)多通道等接口,以便構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)和多機(jī)系統(tǒng)。