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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。
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。
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