时钟电路用于发生AT89S51单片机作业时所必需的操控信号。AT89S51单片机的内部电路正是在时钟信号的操控下，严格地按时序履行指令进行作业。
时钟电路设计
AT89S51单片机各功用部件的运转都以时钟操控信号为基准，有条有理、一拍一拍地作业。
因而，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机体系的安稳性。常用的时钟电路有两种方法，一种是内部时钟方法，另一种是外部时钟方法。
1．内部时钟方法
AT89S51内部有一个用于构成振动器的高增益反相放大器，它的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体和微调电容，构成一个安稳的自激振动器，图2-13是AT89S51内部时钟方法的电路
。
电路中的电容C1和C2的典型值一般挑选为30 pF。该电容的大小会影响振动器频率的凹凸、振动器的安稳性和起振的快速性。晶体振动频率的规模一般是在1.2～12 MHz。晶体的频率越高，体系的时钟频率越高，单片机的运转速度也就越快。但反过来，运转速度快对存储器的速度要求就高，对印制电路板的工艺要求也高，即要求线间的寄生电容要小。晶体和电容应尽或许装置得与单片机芯片接近，以削减寄生电容，更好地确保振动器安稳、可靠地作业。为了进步温度安稳性，应选用温度安稳性能好的电容。
AT89S51常挑选振动频率6 MHz或12 MHz的石英晶体。跟着集成电路制作工艺技术的开展，单片机的时钟频率也在逐步进步，AT89S51和AT89S52芯片的时钟最高频率已达33MHz。
2．外部时钟方法
外部时钟方法运用现成的外部振动器发生脉冲信号，常用于多片AT89S51单片机一起作业，以便于多片AT89S51单片机之间的同步，一般为低于12 MHz的方波。
外部时钟源直接接到XTAL1端，XTAL2端悬空，其电路如图2-14所示
。
3．时钟信号的输出
当运用片内振动器时，XTAL1、XTAL2引脚还能为使用体系中的其他芯片供给时钟，但需添加驱动才能。其引出的方法有两种，如图2-15所示
。
机器周期、指令周期与指令时序
单片机履行的指令均是在CPU操控器的时序操控电路的操控下进行的，各种时序均与时钟周期有关。
1．时钟周期
时钟周期是单片机时钟操控信号的根本时刻单位。若时钟晶体的振动频率为fosc，则时钟周期Tosc= l/fosc如fosc=6 MHz，Tosc=166.7 ns。
2．机器周期
CPU完结一个根本操作所需求的时刻称为机器周期。单片机中常把履行一条指令的进程分为几个机器周期。每个机器周期完结一个根本操作，如取指令、读或写数据等。AT89S51单片机的每12个时钟周期为一个机器周期，即Tcy=12/fosc。若fosc=6 MHz，Tcy=2 μs； fosc=12 MHz，Tcy=1μs。
AT89S51的一个机器周期包含12个时钟周期，分为6个状况：Sl～S6。每个状况又分为两拍：Pl和P2。因而，一个机器周期中的12个时钟周期表明为SIP1、SIP2、S2Pl、S2P2、…、S6P2，如图2-16所示
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3．指令周期
指令周期是履行一条指令所需的时刻。AT89S51单片机中指令按字节来分，可分为单字节、双字节、三字节指令，因而履行一条指令的时刻也不同。关于简略的单字节指令，取出指令当即履行，只需一个机器周期的时刻。而有些杂乱的指令，如搬运、乘、除指令则需两个或多个机器周期。
从指令的履行时刻看，单字节和双字节指令一般为单机器周期和双机器周期，三字节指令都是双机器周期，只要乘、除指令占用4个机器周期。
