微控制器（MCU)由中央处理器（CPU），非易失性存储器（ROM)，易失性存储器（RAM），外围设备和支持电路组成。

中央处理单元

CPU根据程序员编写的指令序列执行算术运算，管理数据流并生成控制信号。设计人员看不到CPU功能所需的极其复杂的电路。实际上，由于集成了开发环境和高级语言（例如C语言），为微控制器编写代码通常是一项相当简单的任务。

内存

非易失性存储器用于存储微控制器的程序，即（通常很长的）机器语言指令列表，这些指令告诉CPU确切的操作。通常，您会看到单词“Flash”（这是指非易失性数据存储的一种特定形式），而不是“非易失性存储器”。

易失性存储器（即RAM）用于临时数据存储。当微控制器掉电时，该数据将丢失。内部寄存器还提供临时数据存储，但是我们不将它们视为独立的功能块，因为它们已集成到CPU中。

外围设备

我们使用“外围设备”一词来描述帮助微控制器与外部系统交互的硬件模块。以下要点指出了各种外围设备并提供了示例。

上图显示了一单片机上将ADC将其数字化的三轴加速度计数据。

数据转换器：模数转换器，数模转换器，参考电压发生器。
时钟生成：内部振荡器，晶体驱动电路，锁相环。
时间：通用定时器，实时时钟，外部事件计数器，带调制脉冲。
模拟信号处理：运算放大器，模拟比较器。
输入/输出：通用数字输入和输出电路，并行存储器接口。
串行通信：UART，SPI，I2C，USB。

支持电路

微控制器包含各种不能归类为外围设备的功能块，因为它们的主要目的不是控制，监视或与外部组件通信。但是，它们非常重要-它们支持设备的内部操作，简化了实现并改善了开发过程。

调试电路使设计人员可以在执行指令时仔细监视微控制器。这是跟踪错误并优化固件性能的重要方法，有时是必不可少的。

中断是微控制器功能中非常有价值的功能。中断是由基于外部或内部基于硬件的事件生成的，它们使处理器通过执行一组特定的指令来立即响应这些事件。

用C语言编写的单片机程序，中断导致程序执行“引导”到中断服务程序（ISR），ISR完成其任务后，处理器将返回中断发生时正在执行的功能。

如果时钟生成模块旨在产生在芯片外部使用的信号，则可以将其视为外围设备，但是在许多情况下，微控制器内部振荡器的主要目的是为CPU和外围设备提供时钟信号。内部振荡器通常具有较低的精度，但是在可以容忍这种低精度的应用中，它们是简化设计并节省电路板空间的便捷有效方式。

微控制器可以结合各种类型的电源电路。集成稳压器允许在芯片上生成所需的电源电压，电源管理模块可用于在非活动状态下显着降低设备的电流消耗，而管理模块可在电源电压不处于正常状态时将处理器置于稳定的复位状态足够高以确保可靠的操作。