如何看懂時序圖？

ID:71922 · 發表于 2015-1-9 23:45

操作時序永遠使用是任何一片IC芯片的最主要的內容。一個芯片的所有使用細節都會在它的官方器件手冊上包含。所以使用一個器件事情，要充分做好的第一件事就是要把它的器件手冊上有用的內容提取，掌握。介于中國目前的芯片設計能力有限，所以大部分的器件都是外國幾個IC巨頭比如TI、AT、MAXIM這些公司生產的，器件資料自然也是英文的多，所以，英文的基礎要在閱讀這些數據手冊時得到提高哦。即便有中文翻譯版本，還是建議看英文原版，看不懂時不妨再參考中文版，這樣比較利于提高。
我們首先來看1602的引腳定義,1602的引腳是很整齊的SIP單列直插封裝，所以器件手冊只給出了引腳的功能數據表：

我們只需要關注以下幾個管腳：
3腳：VL，液晶顯示偏壓信號，用于調整LCD1602的顯示對比度，一般會外接電位器用以調整偏壓信號，注意此腳電壓為0時可以得到最強的對比度。
4腳：RS，數據/命令選擇端，當此腳為高電平時，可以對1602進行數據字節的傳輸操作，而此腳為低電平時，則是進行命令字節的傳輸操作。命令字節，即是用來對LCD1602的一些工作方式作設置的字節;數據字節，即使用以在1602上顯示的字節。值得一提的是，LCD1602的數據是8位的。
5腳：R/W，讀寫選擇端。當此腳為高電平可對LCD1602進行讀數據操作，反之進行寫數據操作。筆者認為，此腳其實用處不大，直接接地永久置為低電平也不會影響其正常工作。但是尚未經過復雜系統驗證，保留此意見。
6腳：E，使能信號，其實是LCD1602的數據控制時鐘信號，利用該信號的上升沿實現對LCD1602的數據傳輸。
7~14腳：8位并行數據口，使得對LCD1602的數據讀寫大為方便。
現在來看LCD1602的操作時序：

在此，我們可以先不讀出它的數據的狀態或者數據本身。所以只需要看兩個寫時序：
① 當我們要寫指令字，設置LCD1602的工作方式時：需要把RS置為低電平，RW置為低電平，然后將數據送到數據口D0~D7，最后E引腳一個高脈沖將數據寫入。
② 當我們要寫入數據字，在1602上實現顯示時：需要把RS置為高電平，RW置為低電平，然后將數據送到數據口D0~D7，最后E引腳一個高脈沖將數據寫入。
發現了么，寫指令和寫數據，差別僅僅在于RS的電平不一樣而已。以下是LCD1602的時序圖：

大家要慢慢學會看時序圖，要知道操作一個器件的精華便蘊藏在其中，看懂看準了時序，你操控這個芯片就是非常容易的事了。1602的時序是我見過的一個最簡單的時序：
1、注意時間軸，如果沒有標明(其實大部分也都是不標明的)，那么從左往右的方向為時間正向軸，即時間在增長。
2、上圖框出并注明了看懂此圖的一些常識：
(1).時序圖最左邊一般是某一根引腳的標識，表示此行圖線體現該引腳的變化，上圖分別標明了RS、R/W、E、DB0~DB7四類引腳的時序變化。
(2).有線交叉狀的部分，表示電平在變化，如上所標注。
(3).應該比較容易理解，如上圖右上角所示，兩條平行線分別對應高低電平，也正好吻合(2)中電平變化的說法。
(4).上圖下，密封的菱形部分，注意要密封，表示數據有效，Valid Data這個詞也顯示了這點。
3、需要十分嚴重注意的是，時序圖里各個引腳的電平變化，基于的時間軸是一致的。一定要嚴格按照時間軸的增長方向來精確地觀察時序圖。要讓器件嚴格的遵守時序圖的變化。在類似于18B20這樣的單總線器件對此要求尤為嚴格。
4、以上幾點，并不是LCD1602的時序圖所特有的，絕大部分的時序圖都遵循著這樣的一般規則，所以大家要慢慢的習慣于這樣的規則。
也許你還注意到了上面有許多關于時間的標注，這也是個十分重要的信息，這些時間的標注表明了某些狀態所要維持的最短或最長時間。因為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，所以它們直接之間要有時序配合。話說現在各種處理器的主頻也是瘋狂增長，日后搞不好出現個雙核單片機也不一定就是夢話。下面是時序參數表：

大家要懂得估計主控芯片的指令時間，可以在官方數據手冊上查到MCU的一些級別參數。比如我們現在用AVR M16做為主控芯片，外部12MHz晶振，指令周期就是一個時鐘周期為(2/12MHz)s，所以至少確定了它執行一條指令的時間是us級別的。我們看到，以上給的時間參數全部是ns級別的，所以即便我們在程序里不加延時程序，也應該可以很好的配合LCD1602的時序要求了。怎么看這個表呢?很簡單，我們在時序圖里可以找到TR1，對應時序參數表，可以查到這個是E上升沿/下降沿時間，最大值為25ns，表示E引腳上的電平變化，必須在最大為25ns之內的時間完成。大家看是不是這個意思?
現在我來解讀我對這個時序圖的理解：
當要寫命令字節的時候，時間由左往右，RS變為低電平，R/W變為低電平，注意看是RS的狀態先變化完成。然后這時，DB0~DB7上數據進入有效階段，接著E引腳有一個整脈沖的跳變，接著要維持時間最小值為tpw=400ns的E脈沖寬度。然后E引腳負跳變，RS電平變化，R/W電平變化。這樣便是一個完整的LCD1602寫命令的時序。
擴展閱讀：單片機時序怎么讀：http://www.zg4o1577.cn/bbs/dpj-4833-1.html
怎么看時序圖--nand flash的讀操作詳解：http://www.zg4o1577.cn/bbs/dpj-27584-1.html
ps感謝熱心網友的指出錯誤之處：
(1/12MHz)s是振蕩周期，而不是時鐘周期，因為時鐘周期(狀態周期)等于兩個振蕩周期，換句話說就是對振動頻率進行“二分頻”的振蕩信號，所以(2/12MHz)s才是晶振為12MHz時的時鐘周期。

ID:145141 · 發表于 2016-11-29 18:12

你好,初學者剛學到這種問題,有個疑問想請教一下您.
關于ns級別的時序.51一條指令最短就是1us,那么可以忽略延時.
這里有個疑問,因為讀時序的tD最大100ns,我們怎么能保證在100ns內讀完呢.如果無法在100ns內讀完,怎么保證在100ns之后,數據能都達到鎖存的效果來提供讀取呢.

ID:134810 · 發表于 2016-12-13 17:29

學習了

ID:123712 · 發表于 2017-1-12 21:08

以上給的時間參數全部是ns級別的，所以即便我們在程序里不加延時程序，也應該可以很好的配合LCD1602的時序要求了。感覺這一句是錯的，因為單片機的程序執行速度比LCD1602的操作速度要快，一定要延時

ID:386634 · 發表于 2018-8-15 18:23

作者大大，時鐘周期簡稱振蕩周期，狀態周期為時鐘周期的兩倍！

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