单片机（MCU），又叫做微控制器，就隐藏在我们生活中许多电子产品中，它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/计时器等功能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。
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如果你对计算机的硬件结构有所了解的话，就会知道一台完整的计算机除了有CPU外，还有内存、硬盘、键鼠、主板等设备。其中CPU是计算机的核心，所有的数据都由它来处理。如果把单片机比作一个简易的CPU的话，那么单片机系统就可以看成是一个功能简单的计算机。如上图所示为一个功能较为齐全的单片机开发板，上面那个比较大的集成电路就是单片机，另外还有作为显示用的液晶屏和数码管，还有与外部通信的串口以及作为输入设备的按钮等。这样的单片机系统可以根据实际需要重新设计，添加或减少外围设备以满足不同需求。
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上图就是ATMEL公司生产的AT89S51型单片机，它是51系列单片机中的一个产品。51系列单片机是现在比较流行且学业习资料比较丰富的一类。
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上图为它的电路符号，它有40个管脚，其中20脚和40脚为供电端，32~39管脚为P0口、1~8管脚为P1口、21~28管脚为P2口、10~17脚为P3口，共32个输入输出接口。还有18和19脚为时钟信号输入端，9脚RST是复位端，31脚EA/VPP为外部程序存储器访问控制端。下面分别来说明一下各脚的作用。
VCC:电源电压输入端。
GND:电源地。
P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。
P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写"1"时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址"1"时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入"1"后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口除了作为普通I/O口，还有第二功能，第二功能如下：
P3.0 RXD(串行输入口)
P3.1 TXD(串行输出口)
P3.2 /INT0(外部中断0)
P3.3 /INT1(外部中断1)
P3.4 T0(T0定时器的外部计数输入)
P3.5 T1(T1定时器的外部计数输入)
P3.6 /WR(外部数据存储器的写选通)
P3.7 /RD(外部数据存储器的读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。89C51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是准双向口。除了P1口外P0、P2、P3口都还有其他的功能。
RST:复位输入端，高电平有效。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:地址锁存允许/编程脉冲信号端。当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
PSEN:外部程序存储器的选通信号，低电平有效。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
EA/VPP:外部程序存储器访问允许。当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH)，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。
XTAL2:片内振荡器反相放大器的输出端。

单片机就如同人的大脑一样，电子电路发展到今天，单片机已经渗透我们生活中各个领域内，我们生活中见到的形形色色的电子产品中，差不多都能看到单片机的身影，小到家用电器、仪器仪表，大到医疗器械、航空航天，无不存在着单片机。