單片機(jī)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(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)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(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的32位300M的高速單片機(jī)。

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

時(shí)鐘電路由晶體振蕩器(簡(jiǎn)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(jià)格偏高。晶振可以為單片機(jī)提供一個(gè)“相對(duì)精準(zhǔn)”的時(shí)間值，所以晶振電路也叫做時(shí)鐘電路。

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

供電電路為單片機(jī)的運(yùn)行提供能量，沒(méi)有電就無(wú)法進(jìn)行工作。

晶振是單片機(jī)最小系統(tǒng)的“心臟”，我們對(duì)晶振的選型是通過(guò)頻率進(jìn)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(dòng)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(shí)間內(nèi)，晶振會(huì)完成11.0592M次高低電平的變化。

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

這部分是Atmega 328P單片機(jī)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(gè)引腳都有它們各自的功能，功能描述如下。

VCC和GNG就無(wú)需多說(shuō)，這個(gè)是供電引腳，為系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行供能。

Port B (PB7:0) XTAL1/XTAL2/TOSC1/TOSC2，端口B是一個(gè)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(duì)稱驅(qū)動(dòng)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(dāng)復(fù)位條件成為活動(dòng)，即使時(shí)鐘不運(yùn)行。根據(jù)時(shí)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(shí)鐘工作電路的輸入。根據(jù)時(shí)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(zhǔn)RC振蕩器作為芯片時(shí)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(shí)器/Counter2輸入1。

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

端口C是一個(gè)7位的雙向I/O端口與內(nèi)部上拉電阻(為每個(gè)位選擇)。PC5……0輸出緩沖器具有對(duì)稱驅(qū)動(dòng)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(dāng)復(fù)位條件成為活動(dòng)，即使時(shí)鐘不運(yùn)行。

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

其中PC6是復(fù)位引腳，默認(rèn)處于高電平。當(dāng)該引腳處于低電平時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)講進(jìn)行復(fù)位重啟。

端口D是一個(gè)8位的雙向I/O端口與內(nèi)部上拉電阻(為每個(gè)位選擇)。端口D輸出緩沖器具有對(duì)稱驅(qū)動(dòng)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(dāng)復(fù)位條件變得活躍時(shí)，端口D引腳是三種狀態(tài)，即使時(shí)鐘沒(méi)有運(yùn)行。

上面我是翻譯數(shù)據(jù)手冊(cè)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(gè)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?yàn)锳REF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(hào)基準(zhǔn)電壓。AVCC默認(rèn)是接在5V的，數(shù)據(jù)手冊(cè)寫(xiě)的我也沒(méi)看太明白，說(shuō)是引腳的基準(zhǔn)電壓。

綜上所述，那么我們這個(gè)電路圖大概就已經(jīng)出來(lái)了!

XTAL1引腳和XTAL2引腳接一組時(shí)鐘電路，RESET(PC6)引腳需要上拉，同時(shí)我們留出一個(gè)按鍵連接GND，當(dāng)按鍵按下時(shí)系統(tǒng)執(zhí)行復(fù)位，AREF是模擬量基準(zhǔn)電壓，數(shù)據(jù)手冊(cè)說(shuō)是接一個(gè)低通濾波，我們可以直接把改引腳接104電容、接GND即可，VCC個(gè)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(jī)能運(yùn)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(dāng)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(yàn)證大佬們做好的電路，電子電路的學(xué)習(xí)沒(méi)用捷徑，只能靠自身的知識(shí)積累和眼界。