首先，单片机能正常工作的必要条件之一就是时钟电路，所以单片机就很需要晶振。如果一个单片机选择了12兆赫兹晶振，它的时钟周期是1/12us，它的一个机器周期是12×(1/12)us，也就是1us。晶振是给单片机提供工作信号脉冲的。这个脉冲就是单片机的工作速度。单片机内部也有晶振。
晶振，全称是石英晶体振荡器，是一种高精度、高稳定度的振荡器，通过一定的外接电路，可以产生频率和峰值稳定的正弦波。单片机运行时，需要一个脉冲信号作为执行指令的触发信号，可以简单想象为单片机接收到一个脉冲后，执行一条或多条指令。
单片机工作时，会从ROM中一条一条的取出指令，然后一步一步的执行，单片机访问内存的时间叫机器周期，也就是一个时间基准，一个机器周期由12个时钟周期组成，如果单片机选用12MHz晶振，那么它的时钟周期就是1/12us，机器周期就是12×(1/12)us，也就是1us。
在MCS-51单片机的所有指令中，有的完成得比较快，只需要一个机器周期，有的完成得比较慢，需要两个机器周期，有的甚至需要4个机器周期。为了衡量指令执行时间的长短，引入了一个新的概念：指令周期。所谓指令周期，就是指执行一条指令所花费的时间。例如当需要计算完成DJNZ指令所需要的时间时，首先要知道晶振的频率，如果采用的晶振是12MHz，那么一个机器周期就是1us。DJNZ指令是双周期指令，所以执行一次需要2us，如果该指令需要执行500次，那么正好是1000us，也就是1ms。
机器周期不仅对指令执行很重要，也是单片机定时器和计数器的时间基准。例如，如果单片机选择了12MHz的晶振，那么当定时器的值增加1时，实际经过的时间就是1us。这就是单片机的计时原理。
晶振为单片机提供工作信号脉冲，这个脉冲就是单片机的工作速度，比如12MHz的晶振，就代表单片机每秒工作12MHz，单片机内部也有一个晶振，外接晶振可以获得更稳定的频率。
