在MCS－51單片機片內有一個高增益的反相放大器，反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，由該放大器構成的振蕩電路和時鐘電路一起構成了單片機的時鐘方式。根據硬件電路的不同，單片機的時鐘連接方式可分為內部時鐘方式和外部時鐘方式，如圖1所示。

（a）內部方式時鐘電路（b）外接時鐘電路

圖1時鐘電路

內部時鐘原理圖 （就是一個自激振蕩電路）

在內部方式時鐘電路中，必須在XTAL1和XTAL2引腳兩端跨接石英晶體振蕩器和兩個微調電容構成振蕩電路，通常C1和C2一般取30pF，晶振的頻率取值在1.2MHz～12MHz之間。對于外接時鐘電路，要求XTAL1接地，XTAL2腳接外部時鐘，對于外部時鐘信號并無特殊要求，只要保證一定的脈沖寬度，時鐘頻率低于12MHz即可。

晶體振蕩器的振蕩信號從XTAL2端送入內部時鐘電路，它將該振蕩信號二分頻，產生一個兩相時鐘信號P1和P2供單片機使用。時鐘信號的周期稱為狀態時間S，它是振蕩周期的2倍，P1信號在每個狀態的前半周期有效，在每個狀態的后半周期P2信號有效。CPU就是以兩相時鐘P1和P2為基本節拍協調單片機各部分有效工作的。