51單片機的18,19腳XTAL1，XTAL2用來提供外部振蕩源給片內的時鐘電路。

XTAL1和XTAL2引腳，該單片機可以使用外部時鐘也可以使用內部時鐘。

當使用內部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調電容；

當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘信號，NMOS接XTAL2，CMOS接XTAL1。

原理：

XTAL1和XTAL2分別是一個反相器的輸入和輸出。NMOS的反相器是所謂的E-D結構的電路（一個增強型MOS提供邏輯，一個耗盡型MOS提供上拉），在模擬應用的情形下，從XTAL1提供外部時鐘是不好的（反饋網絡產生不期望的副作用），而把XTAL1接地，直接從XTAL2驅動內部電路并不需要額外的驅動能力。

CMOS反相器接成振蕩電路，可以使用大得多的反饋電阻，直接驅動XTAL1不會有問題，且不允許另外的驅動源連接到XTAL2，故從XTAL1提供外部時鐘。

在電子學上，通常將含有晶體管元件的電路稱作"有源電路"（如有源音箱，有源濾波器等），而僅由阻容元件組成的電路稱作"無源電路"。晶體振蕩器也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。無源晶振與有源晶振的英文名稱不同，無緣晶振為crystal（晶體），而有源晶振則叫做oscillator（振蕩器）。無緣晶振是有2個引腳的無極性元件，需要借助于時鐘電路才能產生振蕩信號，自身無法振蕩起來，所以“無源晶振”這個說法并不準確；有源晶振有4個引腳，是一個完整的振蕩器，其中除了石英晶體外，還有晶體管和阻容元件，因此體積較大。

有源晶振

有源晶振通常的用法：一腳懸空，二腳接地，三腳接輸出，四腳接電壓。

有源晶振不需要DSP的內部振蕩器，信號質量好，比較穩定，而且連接方式相對簡單（主要是做好電源濾波，通常使用一個電容和電感構成的PI型濾波網絡，輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可），不需要復雜的配置電路。相對于無源晶體，有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的，需要選擇好合適輸出電平，靈活性較差，而且價格高。

有源晶振是用石英晶體組成的，石英晶片之所以能當為振蕩器使用，是基于它的壓電效應；在晶片的兩個極上加一電場，會使晶體產生機械變形；在石英晶片上加上交變電壓，晶體就會產生機械振動，同時機械變形振動又會產生交變電場，雖然這種交變電場的電壓極其微弱，但其振動頻率是十分穩定的。當外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率（由晶片的尺寸和形狀決定）相等時，機械振動的幅度將急劇增加，這種現象稱為“壓電諧振”。

單片機的內部時鐘與外部時鐘

單片機有內部時鐘方式和外部時鐘方式兩種：（1）單片機的XTAL1和XTAL2內部有一片內振蕩器結構，但仍需要在XTAL1和XTAL2兩端連接一個晶振和兩個電容才能組成時鐘電路，這種使用晶振配合產生信號的方法是內部時鐘方式；（2）單片機還可以工作在外部時鐘方式下，外部時鐘方式較為簡單，可直接向單片機XTAL1引腳輸入時鐘信號方波，而XTAL2管腳懸空。既然外部時鐘方式相對內部較為方便，那為什么大多數單片機系統還是選擇內部時鐘方式呢？這是因為單片機的內部振蕩器能與晶振、電容構成一個性能非常好的時鐘信號源，而如果要產生這樣的信號作為外部時鐘信號輸入到單片機中，則需要添加的器件遠不止一個晶振和兩個電容這么簡單。時鐘電路在單片機系統中很重要，它能控制著單片機工作的節奏，是必不可少的部分。