单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。

对51系列单片机来说，单片机+晶振电路+复位电路，便组成了一个最小系统。但是一般我们在设计中总是喜欢把按键输入、显示输出等加到上述电路中，成为小系统。

单片机主要擅长系统控制，而不适合做复杂的数据处理，在设计单片机最小系统时通常选用AT89C5l、AT89C52、AT89S51、AT89S52（S系列芯片支持ISP功能）等型号的8位DIP-40封装的单片机作为MCU，一个典型的单片机最小系统一般由时钟电路、复位电路、键盘电路、显示电路等部分组成，有时也外扩有片外RAM和ROM以及外部扩展接口等电路。图1为单片机最小系统结构框图。

1、系统时钟电路

单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。通常在引脚XTALl和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，系统时钟电路结构如图2所示，可以根据情况选择6MHz、8MHz或12MHz等频率的石英晶体，补偿电容通常选择20-30pF左右的瓷片电容。

2、复位电路

单片机小系统采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。复位电路结构如图3所示。上电自动复位通过电容C3充电来实现。手动按键复位是通过按键将电阻R2与VCC接通来实现。

3、键盘电路

系统利用P1口的P1.0-P1.3设置了4个独立按键S2～S5，如图4所示，当键按下时，P1口相应的引脚置为低电平，且与此键相连的发光二极管点亮。此外，通过8279键盘显示控制芯片还可以扩展编码键盘和显示，图5为利用8279扩展的一个2×8=16键编码键盘及 8个LED的电路。

4、显示电路

系统设置了8个共阳极LED数码管LED1-LED2，单片机P0口提供段码信号，低电平有效，P0口输出端通过限流电阻R00～R07与数码管的段码数据线相连，用来送出LED数码管的段码数据信号。单片机P2口提供位选信号，当P2口某位输出低电平时，与此相连的开关三极管导通，对应的数码管点亮，使用三极管用来增强信号的驱动能力，如图6。

此外，为了扩展LCD显示，系统设置了两个LCD 接口，如图7，一个用于40点矩阵LCD显示，一个用于128×64点阵式LCD 显示。

5、其它

系统还扩展了一片2K位串行CMOS E2PROM24C02，P3.3和P3.4分别作为24C02 串行数据传输的时钟和数据线，由于只有一个24C02，其三个地址输入脚A0 、A1 、A2接地，如图8。

此外，系统还设置了一个蜂鸣器电路，如图9 ，通过P3.7输出音频信号，可使蜂鸣器发声。由于，本最小系统没有外扩其他存储器和I/O，因此，没有用到地址译码和锁存。

AT89C51最小系统原理电路图