mcs-51系列是由intel公司于1980年所开发的8位单片机系列，最初的产品为带内部rom的8051和不带内部rom的8031。随着mcs-51系列单片机用户的增加，intel公司推出了带内部eprom的8751和扩展功能的8032、8052、8752，同时其他公司也推出了在mcs-51单片机内核基础上设计的产品，如atmel的带flash memory 的89c51、89c52，带在系统编程（isp）接口的89s51、89s52。8031的内核还被集成在诸如智能ic卡一类的集成电路中。mcs-51系列的微控制器以其良好的可扩展性被广泛地应用。
mcs-51单片机具有4个8位的端口，分别为p0、p1、p2、p3。p0、p2口除具有一般i/o口的功能外，p0口在扩展外部程序、数据存储器时具有数据总线和低8位地址总线的功能，p2口在扩展外部程序、数据存储器时具有高8位地址总线的功能；p1口为一般的i/o口；p3口具有一般i/o口和如表1所示的特殊功能。
表1 p3口的特殊功能
mcs-51集成的外围接口包括定时/计数器，串行通信接口。定时/计数器t0、t1可分别定义为定时和计数模式，计数器长度可定义为8位、13位和16位。t1还可定义为串行通信的波特率发生器。串行通信接口可实现全双工的通信，除了8个数据位的异步通信格式外，还可定义为9个数据位的1点对多点的通信模式。
mcs-51具有5个中断源，分别为：外部中断0（入口地址0003h），定时器0（入口地址000bh），外部中断1（入口地址0013h），定时器1（入口地址001bh），串行通信（入口地址0023h）。
mcs-51的最大优点是在集成了外围接口的同时，保持了良好的可扩展性，通过p2口，可产生外部地址总线的高8位，而p0口用时分的方法产生外部地址总线的低8位和外部数据总线。8031采取了程序存储器和数据存储器独立的寻址方法，寻址范围各64k，而i/o访问采用了存储器统一编址的方法。
mcs-51具有很大的灵活性，当内置存储器和外围设备能满足系统的需要时，仅用一个单片即可实现1个系统，当内置的资源不足以实现1个系统时，可通过p0、p2口做系统扩展。图2为89c51通过扩展方式实现的最小系统电原理图，通过p0、p2口产生8位数据总线和16位地址总线。
图2 89c51的最小系统电原理图
图中利用74ls373分离地址数据信号，此系统提供了扩展外围设备必须的8位数据总线、16位地址总线、读写信号、中断申请信号，并提供了1个并行接口（p1口）和定时器、串行通信接口所需的信号。