一文教你如何看懂数据手册中的时序图

2018-01-12 15:13:02 来源:21ic
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操作时序永远使用是任何一片IC芯片的最主要的内容。一个芯片的所有使用细节都会在它的官方器件手册上包含。所以使用一个器件事情,要充分做好的第一件事就是要把它的器件手册上有用的内容提取,掌握。介于中国目前的芯片设计能力有限,所以大部分的器件都是外国几个IC巨头比如TI、AT、MAXIM这些公司生产的,器件资料自然也是英文的多,所以,英文的基础要在阅读这些数据手册时得到提高哦。即便有中文翻译版本,还是建议看英文原版,看不懂时不妨再参考中文版,这样比较利于提高。
 
我们首先来看1602的引脚定义,1602的引脚是很整齐的SIP单列直插封装,所以器件手册只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。
 
现在来看LCD1602的操作时序:
 
 
在此,我们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:
 
① 当我们要写指令字,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 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。
 
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
 
大家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,你操控这个芯片就是非常容易的事了。1602的时序是我见过的一个最简单的时序:
 
 
1、注意时间轴,如果没有标明(其实大部分也都是不标明的),那么从左往右的方向为时间正向轴,即时间在增长。
 
2、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。
 
3、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。
 
4、以上几点,并不是LCD1602的时序图所特有的,绝大部分的时序图都遵循着这样的一般规则,所以大家要慢慢的习惯于这样的规则。
 
也许你还注意到了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。话说现在各种处理器的主频也是疯狂增长,日后搞不好出现个双核单片机也不一定就是梦话。下面是时序参数表:
 
 
大家要懂得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。比如我们现在用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。大家看是不是这个意思?
 
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。
 
ps感谢热心网友的指出错误之处:
 
(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。
 
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