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【硬件小百科】如何看懂单片机时序图

导读: 操作时序永远是使用任何一片IC芯片的最主要的内容,看懂时序图,再操控这个芯片就非常容易了。而提取芯片器件手册上有用的信息是使用芯片的最基本步骤。

操作时序永远是使用任何一片IC芯片的最主要的内容,看懂时序图,再操控这个芯片就非常容易了。而提取芯片器件手册上有用的信息是使用芯片的最基本步骤。

以液晶显示芯片1602为例

首先我们来看1602的引脚定义,1602的引脚是很整齐的SIP单列直插封装,器件手册给出了引脚的功能数据表:

我们只需要关注以下几个管脚:

3脚:VL,液晶显示偏压信号,用于调整LCD1602的显示对比度,一般会外接电位器用以调整偏压信号,注意此脚电压为0时可以得到最强的对比度。

4脚:RS,数据/命令选择端,当此脚为高电平时,可以对1602进行数据字节的传输操作,而此脚为低电平时,则是进行命令字节的传输操作。命令字节,即是用来对LCD1602的一些工作方式作设置的字节;数据字节,即使用以在1602上显示的字节。值得一提的是,LCD1602的数据是8位的。

5脚:R/W,读写选择端。当此脚为高电平可对LCD1602进行读数据操作,反之进行写数据操作。笔者认为,此脚其实用处不大,直接接地永久置为低电平也不会影响其正常工作。但是尚未经过复杂系统验证,保留此意见。

6脚:E,使能信号,其实是LCD1602的数据控制时钟信号,利用该信号的上升沿实现对LCD1602的数据传输。

7~14脚:8位并行数据口,使得对LCD1602的数据读写大为方便。

LCD1602的操作时序

这有两个写时序:

① 若要写指令字,设置LCD1602的工作方式时:需要把RS置为低电平,RW置为低电平,然后将数据送到数据口D0~D7,最后E引脚一个高脉冲将数据写入。

② 若要写入数据字,在1602上实现显示时:需要把RS置为高电平,RW置为低电平,然后将数据送到数据口D0~D7,最后E引脚一个高脉冲将数据写入。

发现了么,写指令和写数据,差别仅仅在于RS的电平不一样而已。

以下是LCD1602的时序图:

时序图遵循的一般规则

上图框出并注明了看懂此图的一些常识:

(1).时序图最左边一般是某一根引脚的标识,表示此行图线体现该引脚的变化,上图分别标明了RS、R/W、E、DB0~DB7四类引脚的时序变化。

(2).有线交叉状的部分,表示电平在变化,如上所标注。

(3).应该比较容易理解,如上图右上角所示,两条平行线分别对应高低电平,也正好吻合(2)中电平变化的说法。

(4).上图下,密封的菱形部分,注意要密封,表示数据有效,Valid Data这个词也显示了这点。

注意:

时序图里各个引脚的电平变化,基于的时间轴是一致的。一定要严格按照时间轴的增长方向来精确地观察时序图。要让器件严格的遵守时序图的变化。在类似于18B20这样的单总线器件对此要求尤为严格。

上面有许多关于时间的标注,这也是个十分重要的信息。这些时间的标注表明了某些状态所要维持的最短或最长时间。因为器件的工作速度也是有限的,一般都跟不上主控芯片的速度,所以它们直接之间要有时序配合。下面是时序参数表:

估计主控芯片的指令时间

可以在官方数据手册上查到MCU的一些级别参数。

比如,以AVR M16做为主控芯片,外部12MHz晶振,指令周期就是一个时钟周期为(2/12MHz)s,所以至少确定了它执行一条指令的时间是us级别的。我们看到,以上给的时间参数全部是ns级别的,所以即便我们在程序里不加延时程序,也应该可以很好的配合LCD1602的时序要求了。怎么看这个表呢?很简单,我们在时序图里可以找到TR1,对应时序参数表,可以查到这个是E上升沿/下降沿时间,最大值为25ns,表示E引脚上的电平变化,必须在最大为25ns之内的时间完成。

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