首先，單片機能正常工作的必要條件之一就是時鍾電路，所以單片機就很需要晶振。
晶振，全稱是石英晶體振盪器，是一種高精度和高穩定度的振盪器。通過一定的外接電路來，可以生成頻率和峰值穩定的正弦波。而單片機在運行的時候，需要一個脈沖信號，做為自己執行指令的觸發信號，可以簡單的想象為：單片機收到一個脈沖，就執行一次或多次指令。
、
單片機工作時，是一條一條地從RoM中取指令，然后一步一步地執行。單片機訪問一次存儲器的時間，稱之為一個機器周期，這是一個時間基准。—個機器周期包括12個時鍾周期。如果一個單片機選擇了12兆赫茲晶振，它的時鍾周期是1/12us，它的一個機器周期是12×（1/12）us，也就是1us。
MCS—51單片機的所有指令中，有一些完成得比較快，只要一個機器周期就行了，有一些完成得比較饅，得要2個機器周期，還有兩條指令要4個機器周期才行。為了衡量指令執行時間的長短，又引入一個新的概念：指令周期。所謂指令周期就是指執行一條指令的時間。例如，當需要計算DJNZ指令完成所需要的時間時，首先必須要知道晶振的頻率，設所用晶振為12兆赫茲，則一個機器周期就是1us。而DJNZ指令是雙周期指令，所以執行一次要2us。如果該指令需要執行500次，正好1000us，也就是1ms。
機器周期不僅對於指令執打有着重要的意義，而且機器周期也是單片機定時器和計數器的時間基准。例如一個單片機選擇了12兆赫茲晶振，那么當定時器的數值加1時，實際經過的時間就是1us，這就是單片機的定時原理。
晶振是給單片機提供工作信號脈沖的。這個脈沖就是單片機的工作速度。比如12兆晶振。單片機工作速度就是每秒12兆。單片機內部也有晶振。接外部晶振可以或得更穩定的頻率.