單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。從上世紀80年代，由當時的4位、8位單片機，發(fā)展到現(xiàn)在的32位300M的高速單片機。

單片機的最小系統(tǒng)就是使單片機能夠?qū)崿F(xiàn)簡單運行的最少的原件的組合。最小系統(tǒng)一般包括時鐘電路、復(fù)位電路和電源電路三部分組成。

時鐘電路由晶體振蕩器(簡稱“晶振”)和起振電容組成，現(xiàn)在也有內(nèi)置電容的晶振，但是價格偏高。晶振可以為單片機提供一個“相對精準”的時間值，所以晶振電路也叫做時鐘電路。

復(fù)位電路通常是由一個上拉電阻讓其保持高電平即可，若需要將系統(tǒng)進行復(fù)位重置，將復(fù)位引腳與GND短接即可實現(xiàn)服務(wù)重置。(具體的看單片機數(shù)據(jù)手冊，有的是下拉)

供電電路為單片機的運行提供能量，沒有電就無法進行工作。

晶振是單片機最小系統(tǒng)的“心臟”，我們對晶振的選型是通過頻率進行確定的。我們比較熟悉的11.0592MHz晶振、12MHz晶振，反應(yīng)的就是振動的頻率。我們以11.0592MHz晶振為例，11.0592MHz反應(yīng)的是在1秒鐘的時間內(nèi)，晶振會完成11.0592M次高低電平的變化。

這里我們來分析Arduino開發(fā)板的單片機——Atmega 328P的最小系統(tǒng)設(shè)計，這里我們先來看一下該芯片數(shù)據(jù)手冊內(nèi)相關(guān)內(nèi)容。

這部分是Atmega 328P單片機的引腳圖，可以看到總共有四種封裝，三種是貼片的、一種是直插的。每個引腳都有它們各自的功能，功能描述如下。

VCC和GNG就無需多說，這個是供電引腳，為系統(tǒng)運行進行供能。

Port B (PB7:0) XTAL1/XTAL2/TOSC1/TOSC2，端口B是一個8位的雙向I/O端口與內(nèi)部上拉電阻(每位選擇)。端口B輸出緩沖器具有對稱驅(qū)動特性，具有高接收器和源能力。作為輸入，端口B引腳是外部拉低將源電流，如果上拉電阻被激活。端口B引腳是tri聲明當復(fù)位條件成為活動，即使時鐘不運行。根據(jù)時鐘選擇熔斷器設(shè)置，PB可作為反相振蕩器放大器和內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。根據(jù)時鐘選擇熔斷器設(shè)置，PB7可作為反相振蕩器放大器的輸出。如果使用內(nèi)部校準RC振蕩器作為芯片時鐘源，PB7…6被用作TOSC2…如果設(shè)置了asr中的AS2位，則為異步定時器/Counter2輸入1。

上面我是翻譯數(shù)據(jù)手冊的，是PB這一組的，有些引腳具備多個功能(叫做“引腳復(fù)用”)。這里的XTAL1和XTAL2是改單片機的時鐘引腳，我們需要接入一個時鐘電路。其他的引腳功能根據(jù)自己的需要來配置即可，這部分內(nèi)容會留在我們后期的編程來講解。

端口C是一個7位的雙向I/O端口與內(nèi)部上拉電阻(為每個位選擇)。PC5……0輸出緩沖器具有對稱驅(qū)動特性，具有高吸收和源能力。作為輸入，端口C引腳是外部拉低將源電流，如果上拉電阻被激活。端口C引腳是tri聲明當復(fù)位條件成為活動，即使時鐘不運行。

上面我是翻譯數(shù)據(jù)手冊的，是PC這一組的，PC引腳具備ADC采集的功能，同時其中的PC4和PC5具備IIC通訊的功能，大家在編程使用的時候要小心。

其中PC6是復(fù)位引腳，默認處于高電平。當該引腳處于低電平時，整個系統(tǒng)講進行復(fù)位重啟。

端口D是一個8位的雙向I/O端口與內(nèi)部上拉電阻(為每個位選擇)。端口D輸出緩沖器具有對稱驅(qū)動特性，具有高接收器和源能力。作為輸入，端口D引腳是外部拉低將源電流，如果上拉電阻被激活。當復(fù)位條件變得活躍時，端口D引腳是三種狀態(tài)，即使時鐘沒有運行。

上面我是翻譯數(shù)據(jù)手冊的，是PD這一組的，具體的功能大家可以看引腳的描述。PD這一組的功能還是蠻適用的。

最后還有個AVCC和AREF。AREF是A/D轉(zhuǎn)換器的模擬參考引腳，我們的AD采集范圍是0~5V，這是因為AREF引腳的電壓是在5V，如果AREF引腳處于3.3V，那么我們AD采集范圍就是0~3.3V，所以AREF也叫做模擬信號基準電壓。AVCC默認是接在5V的，數(shù)據(jù)手冊寫的我也沒看太明白，說是引腳的基準電壓。

綜上所述，那么我們這個電路圖大概就已經(jīng)出來了!

XTAL1引腳和XTAL2引腳接一組時鐘電路，RESET(PC6)引腳需要上拉，同時我們留出一個按鍵連接GND，當按鍵按下時系統(tǒng)執(zhí)行復(fù)位，AREF是模擬量基準電壓，數(shù)據(jù)手冊說是接一個低通濾波，我們可以直接把改引腳接104電容、接GND即可，VCC個GND提供供電，其他引腳留出供使用即可，那么最終的最小系統(tǒng)圖如下所示。

這是最小系統(tǒng)，是保障單片機能運行的最低要求。你可以根據(jù)自己的需求，增加一些電源指示燈啊、12V轉(zhuǎn)5V的電路啊等內(nèi)容。

當然初學(xué)者學(xué)習(xí)該內(nèi)容還是要多去看大佬們做好的電路、去嘗試分析大佬們做好的電路、去驗證大佬們做好的電路，電子電路的學(xué)習(xí)沒用捷徑，只能靠自身的知識積累和眼界。