單片機（microcontroller，又稱微控制器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型計算機。這些部件包括中央處理器CPU、數據存儲器RAM、程序存儲器ROM、定時器/計數器和各種I/O接口電路。8051系列單片機的基本結構見圖

8051是MCS-51系列單片機中的一個產品。MCS-51系列單片機是Intel公司推出的通用型單片機。它的基本型產品是8051、8031和8751。這3個產品只是片內程序存儲器的制造工藝不同。8051的片內程序存儲器ROM為掩膜型的，在制造芯片時已將應用程序固化進去，使它具有了某種專用的功能；8031片內無ROM，使用時需要外接ROM；8751的片內ROM是EPROM的，固化的應用程序可以方便地改寫。

以上3個器件是HMOS工藝的。此外低功耗基本型的CMOS工藝器件80C51，80C31和87C51等，分別與上述器件兼容。CMOS具有低功耗的特點，如8051功耗約為630mW，而80C51的功耗只有120mW。

除片外ROM類型不同外，8051、8031和8751的其他性能完全相同。其結構特點如下：

8位CPU

片內振蕩器及時鐘電路

32根I/O線

外部存儲器ROM和RAM尋址范圍64KB

2個16位的定時器/計數器

5個中斷源，2個中斷優先級

全雙工串行口

布爾處理器

MCS-51系列單片機已有十多個產品。其性能如表

表中列出了4組性能上略有差異的單片機。前兩組屬于同一規格，都可稱為51系列；后兩組為52系列，性能要高于51系列。除了存儲器等差別外，8052片內ROM中還掩膜了BASIC解釋程序，因而可以直接使用BASIC程序。此外，87C51和87C252還具有兩級程序保密系統。

8051系列單片機系列指的是MCS-51系列和其他公司的8051派生產品。這些派生產品是在基本型基礎上增強了各種功能的產品，如高級語言型、Flash型、EEPROM型、A/D型、DMA型、多并行口型、專用接口型和雙控制器串行通信型等。Atmel公司的AT89系列單片機把8051內核與其Flash專利存儲技術相結合，具有較高的性價比。Philips公司具有豐富的外圍部件，是8051系列單片機品種最多的生產廠家。Dallas公司和Infineon公司的單片機增加了數據指針和運算能力。ADI公司和TI公司把ADC、DAC和8051內核結合起，推出微轉換器系列芯片。Cypress公司把8051內核和USB接口結合起來，推出USB控制器芯片。Silicon Labs公司的片上系統（SOC：system of chip）單片機C8051F系列改進了8051內核，具有JTAG接口，可實現在線下載和調試程序，是8051最具生命力的體現。目前這些增強型8051系列產品都基于CMOS工藝，故又稱80C51系列。它們給8位單片機注入了新的活力，為它的開發應用開拓了更加廣泛的前景

。