首先，時(shí)鐘電路是單片機(jī)正常工作的必要條件之一，因此單片機(jī)非常需要晶體振蕩器。
晶振，俗稱石英晶體振蕩器，是一種高精度、高穩(wěn)定性的振蕩器。通過一定的外部電路，可以產(chǎn)生頻率和峰值穩(wěn)定的正弦波。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，需要一個(gè)脈沖信號(hào)來(lái)觸發(fā)指令本身的執(zhí)行。可以簡(jiǎn)單地想象，MCU接收到一個(gè)脈沖并執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)指令。
為什么單片機(jī)需要晶振？
當(dāng)單片機(jī)工作時(shí)，它一個(gè)接一個(gè)地從只讀存儲(chǔ)器中取出指令，然后一步一步地執(zhí)行它們。單片機(jī)訪問存儲(chǔ)器的時(shí)間稱為機(jī)器周期，它是一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)。機(jī)器周期由12個(gè)時(shí)鐘周期組成。如果單片機(jī)選擇12MHz晶體振蕩器，其時(shí)鐘周期為1\/12us，機(jī)器周期為12x（1\/12）us，即1us。
在MCS-51單片機(jī)的所有指令中，有些指令完成得比較快，只要一個(gè)機(jī)器周期，有些指令就完成了相對(duì)較重的饅頭，需要兩個(gè)機(jī)器周期，兩個(gè)指令需要四個(gè)機(jī)器周期。為了測(cè)量指令的執(zhí)行時(shí)間，引入了指令周期的概念。所謂的指令周期是指指令執(zhí)行的時(shí)間。例如，當(dāng)需要計(jì)算完成djnz指令所需的時(shí)間時(shí)，必須首先知道晶體振蕩的頻率。如果使用的晶體振蕩為12兆赫，則機(jī)器周期為1us。djnz指令是兩個(gè)周期的指令，因此需要2us執(zhí)行一次。如果指令需要執(zhí)行500次，則正好是1000us或1ms。
機(jī)器周期不僅對(duì)指令的執(zhí)行具有重要意義，而且是單片機(jī)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的時(shí)間基準(zhǔn)。例如，當(dāng)單片機(jī)選擇12兆赫晶體振蕩器時(shí)，當(dāng)定時(shí)器的值增加到1時(shí)，實(shí)際經(jīng)過的時(shí)間為1us，這是單片機(jī)的計(jì)時(shí)原理。
晶體振蕩器為單片機(jī)提供工作信號(hào)脈沖。這個(gè)脈沖是單片機(jī)的工作速度。例如，12兆晶體振蕩。單片機(jī)的速度是每秒12兆比特。微控制器也有晶體振蕩器。外部晶體振蕩的頻率可以更穩(wěn)定。