我们都知道在学校是通过铃声来控制所有班级的上下课时间,那个单片机是通过什么样的办法进行取指令,执行指令和其它操作的呢?在这里引入了一个时序的概念:
一、时钟电路
单片机时钟电路有三种方式:
1、单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端,XTAL1和XTAL2需外接上晶体和合适的电容。
2、有的单片机内部也自带时钟电路,用于产生时钟信号。
3、单片机管脚XTAL2直接接晶振。
1、时钟周期
时钟电路产生时钟信号的周期我们叫时钟周期(振荡周期)。
单片机通电后就产生了固定标称值的脉冲信号,单片机就是在脉冲信号的驱动下顺序地从ROM中(程序存储器)取出指令一条一条的顺序执行,然后进行一系列的微操作控制,来完成各种指定的动作。
单片机每访问一次存储器的时间我们把它称为一个机器周期,它是一个时间基准就象我们日常生活中使用的秒一样。单片机中一个机器周期包括12个振荡周期。振荡周期就是振荡源的周期也就是我们使用的晶振的时间周期。一个12M的晶振它的时间周期是1/12微秒,那么使用12M晶振的单片机它的一个机器周期就应该等于12*1/12微秒,也就是1微秒。
单片机中有些指令只要一个机器周期而有些指令则需要两个或三个机器周期另外还有两条指令需要4个机器周期。如何衡量指令执行时间的长短我们就要用到一个新的概念:指令周期,即执行一条指令所需的机器周期。
CPU发出的时序有两类:一类用于片内各功能部件的控制,它们是芯片设计师关注的问题,对用户没有什么意义。另一类用于片外存储器或I/O端口的控制,需要通过器件的控制引脚送到片外,这部分时序对分析硬件电路的原理至关重要,也是软件编程遵循的原则,需要认真掌握。

这里,我们需要关注1602的几个管脚,分别是RS,RW,E,D0...D7。由上面的说明我们可以知道:
RS:数据/命令(状态)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,进行命令(状态)字节的传输操作。
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。
D0...D7:8位并行数据口。
void WriteCommandLCD(unsigned char WCLCD,BuysC) //BuysC为0时忽略忙检测
{
if (BuysC) ReadStatusLCD(); //根据需要检测忙
LCD_Data = WCLCD; //将要写的命令放在数据线上
LCD_RS = 0; //RS为低表明要写的为命令
LCD_RW = 0; //RS为低表明执行的是写操作
LCD_E = 0;
LCD_E = 0;
LCD_E = 1; //以上三条语句引入一个高脉冲
}
2、当我们要写入数据字,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。
void WriteDataLCD(unsigned char WDLCD)
{
ReadStatusLCD(); //检测忙
LCD_Data = WDLCD; //将要写的命令放在数据线上
LCD_RS = 1; //RS为高表明要写的为数据
LCD_RW = 0; //RS为低表明执行的是写操作
LCD_E = 0;
LCD_E = 0;
LCD_E = 1; //以上三条语句引入一个高脉冲
}

在此,可以先不读出它的数据的状态或者数据本身,所以只需要看两个写时序:

只要慢慢学会看时序图,要知道操作一个器件的精华便蕴藏在其中,看懂看准了时序,再操控这个芯片就是非常容易的事了。这里使用1602作为例子主要是因为1602的时序是目前最简单的时序之一。
看时序图需要注意的问题:
1、注意时间轴,从左往右的方向为时间正向轴,即时间在增长。
需要十分严重注意的是,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。
细心的朋友或许注意到了文中关于时间的标注,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:

开发者要注意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。比如现在用AVRM16做为主控芯片,外部12MHz晶振,(1/12MHz)s是振荡周期,而不是时钟周期,因为时钟周期(状态周期)等于两个振荡周期,换句话说就是对振动频率进行“二分频”的振荡信号,所以(2/12MHz)s才是晶振为12MHz时的时钟周期。
现在我来解读我对这个时序图的理解:
当要写命令字节的时候,时间由左往右,RS变为低电平,R/W变为低电平,注意看是RS的状态先变化完成。然后这时,DB0~DB7上数据进入有效阶段,接着E引脚有一个整脉冲的跳变,接着要维持时间最小值为tpw=400ns的E脉冲宽度。然后E引脚负跳变,RS电平变化,R/W电平变化。这样便是一个完整的LCD1602写命令的时序。
(1/12MHz)s是振荡周期,而不是时钟周期,因为时钟周期(状态周期)等于两个振荡周期,换句话说就是对振动频率进行“二分频”的振荡信号,所以(2/12MHz)s才是晶振为12MHz时的时钟周期。