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8051是MCS-51系列单片机的典型产品。8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，内部结构如下：
单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，如上；另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。内部模块框图如下：
8051的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，但需在XTAL1和XTAL2脚外接石英晶体(2-12MHz)和振荡电容，振荡电容的值一般取10p-30p，如上图（根据能量守恒，晶振自身是不会震动的，当它接入芯片对应脚，上电时供电后，开始起作用）。另外一种是外部时钟方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。如下：
