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，如下圖所示。
時鐘電路：(a)內部方式時鐘電路，(b)外接時鐘電路
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(tài)時間 s，它是振蕩周期的 2 倍，p1 信號在每個狀態(tài)的前半周期有效，在每個狀態(tài)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(jié)拍協(xié)調單片機各部分有效工作的。
mcs-51 片內有一個高增益反相放大器，其輸入端(xtal1)和輸出端(xtal2)用于外接石英晶體和微調電容，構成振蕩器，如圖所示。電容 c2 和 c3 對頻率有微調作用，電容容量的選擇范圍一般為 30pf 士 10pf。振蕩頻率的選擇范圍為 1.2～12mhz。
在使用外部時鐘時，8051 的 xtal2 用來輸入外時鐘信號，而 xtal1 則接地。
上圖為時鐘電路的原理圖。分為 單片機系統(tǒng)、單片機復位電路、按鍵電路、數碼管位選電路、數碼管段選電路、數碼管顯示電路、蜂鳴器電路、溫度采集電路。
使用單片機的 p2 口進行數模的輸出，p1^4、p1^5、p1^6 與 74hc138 連接實現數碼管位選，按鍵電路接入 p1^0、p1^1、p1^2、p1^3 四個 i\o 口，通過程序控制，掃描該四個引腳的信號實現時間的調節(jié)。蜂鳴器通過與三極管 8550 連接， 終接入 p1^7，時間設定啟動使其發(fā)聲。溫度傳感器接入 p3^7，將采集到的模擬信號轉化為數字信號后傳到單片機。