2.6 单片机最小系统
单片机最小系统一般是指单片机能够用来实现简单I/O口控制的硬件电路组成，是单片机初学者的必备工具。
2.6.1 单片机最小系统组成
根据单片机的特点，单片机最小系统硬件电路包括单片机、电源电路、时钟电路、复位电路及简单I/O连接（需要时）等组成。所需电子元器件见表2-6。
表2-6 单片机最小系统所需元器件
设计51单片机（AT89S51）最小系统电路，如图2-13所示（注：该图为原理图，图中引脚排列与单片机实际引脚位置并非一致）。
图2-13 51单片机最小系统电路
2.6.2 单片机最小系统应用电路
一个单片机最小系统应用电路，实际上应该是一块具有基本控制功能的单片机开发板，可以根据用户需要实现基本的、不同的控制功能。
在制作或应用单片机最小系统时，注意以下事项。
1）可以利用万用板或PCB板，连接（或焊接）元器件，构成单片机最小系统的硬件电路。为了方便应用，一般单片机最小系统应用电路都包括I/O口的连接键盘、LED发光二极管及ISP下载电路，某STC51单片机最小系统电路板实物如图2-14所示。
图2-14 51单片机最小系统电路板
2）必须给单片机提供稳定可靠的工作电源。
为防止电源系统引入的各种干扰，必须为单片机系统配置一个稳定可靠的电源供电模块。单片机最小系统中电源供电模块的电源可以通过计算机的USB口供给，也可使用直流输出电压5V的外部稳压电源供给。AT89S51单片机的工作电压范围为4.0～5.5V，本电路外接电源为+5V直流电源。
3）时钟电路即振荡电路，用于产生单片机最基本的时间单位。
单片机一切指令的执行都是由晶体振荡器提供的时钟频率节拍所控制。为保证振荡电路的稳定性和可靠性，AT89S51单片机时钟频率范围应控制在1.2～24MHz。单片机晶振提供的时钟频率越高，单片机运行速度就越快。由于单片机内部带有振荡电路，AT89S51只需要使用11.0592MHz的晶体振荡器及两个电容（容量一般为15～50pF）作为振荡源。本电路中晶振和电容取值分别为12MHz和20pF。
4）复位电路用于产生复位信号，使单片机从固定的起始状态开始工作。
在单片机内部，复位时是把一些寄存器及存储设备恢复出厂时给单片机预设的值。本电路采用按键复位的形式，其电容和电阻值分别为10μF和5.6kΩ。
5）验证最小系统工作状态。验证方法是将最小系统上电，然后用示波器测试最小系统单片机的第30引脚（ALE），在晶振频率为12MHz时，该引脚输出为2MHz的方波，若观察到波形则说明最小系统工作正常。
6）在以上基础上，使用单片机最小系统选择合适的I/O端口（P0～P3）控制外围部件，将控制程序下载到单片机芯片中，在软件控制下，实现系统功能。
读者可参考第1章1.6节单片机简单应用示例，并通过单片机最小系统实现其功能。