單片機(jī)是通過什么樣的辦法進(jìn)行取指令,，執(zhí)行指令和其它操作的呢,？ 在這里引入了一個(gè)時(shí)序的概念。

　　時(shí)鐘電路

　　單片機(jī)時(shí)鐘電路有三種方式：

　　1,、單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端,，XTAL1和XTAL2需外接上晶體和合適的電容,。

　　2、有的單片機(jī)內(nèi)部也自帶時(shí)鐘電路,，用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號,。

　　3、單片機(jī)管腳XTAL2直接接晶振,。

　　周期1 時(shí)鐘周期

　　時(shí)鐘電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號的周期我們叫時(shí)鐘周期（振蕩周期）,。 單片機(jī)通電后就產(chǎn)生了固定標(biāo)稱值的脈沖信號，單片機(jī)就是在脈沖信號的驅(qū)動(dòng)下順序地從ROM中（程序存儲器）取出指令一條一條的順序執(zhí)行,，然后進(jìn)行一系列的微操作控制,，來完成各種指定的動(dòng)作。

　　2 機(jī)器周期

　　單片機(jī)每訪問一次存儲器的時(shí)間我們把它稱為一個(gè)機(jī)器周期,，它是一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)就象我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫拿胍粯?。單片機(jī)中一個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)振蕩周期。振蕩周期就是振蕩源的周期也就是我們使用的晶振的時(shí)間周期,。一個(gè)12M的晶振它的時(shí)間周期是1/12微秒,，那么使用12M晶振的單片機(jī)它的一個(gè)機(jī)器周期就應(yīng)該等于12*1/12微秒,，也就是1微秒。

　　3 指令周期

　　單片機(jī)中有些指令只要一個(gè)機(jī)器周期而有些指令則需要兩個(gè)或三個(gè)機(jī)器周期另外還有兩條指令需要4個(gè)機(jī)器周期,。如何衡量指令執(zhí)行時(shí)間的長短我們就要用到一個(gè)新的概念：指令周期,，即執(zhí)行一條指令所需的機(jī)器周期。

　　時(shí)序

　　對于芯片開發(fā)使用來說,，時(shí)序圖是較為核心也較為重要的一個(gè)知識點(diǎn),。在廠家給出的芯片數(shù)據(jù)手冊中，時(shí)序圖也是非常重要的參數(shù)細(xì)節(jié),。開發(fā)者拿到一款芯片時(shí),，首先需要做的就是閱讀其數(shù)據(jù)手冊，對上面的內(nèi)容進(jìn)行提取和掌握,。因此能夠順利的閱讀并了解到單片機(jī)時(shí)序圖想要傳達(dá)的意思是非常關(guān)鍵的,。 單片機(jī)時(shí)序是指單片機(jī)執(zhí)行指令時(shí)應(yīng)發(fā)出的控制信號的時(shí)間序列。這些控制信號在時(shí)間上的相互關(guān)系就是CPU的時(shí)序,。它是一系列具有時(shí)間順序的脈沖信號,。

　　CPU發(fā)出的時(shí)序有兩類：一類用于片內(nèi)各功能部件的控制，它們是芯片設(shè)計(jì)師關(guān)注的問題,，對用戶沒有什么意義,。另一類用于片外存儲器或I/O端口的控制，需要通過器件的控制引腳送到片外,，這部分時(shí)序?qū)Ψ治鲇布娐返脑碇陵P(guān)重要,，也是軟件編程遵循的原則，需要認(rèn)真掌握,。

　　CPU發(fā)出的時(shí)序有兩類：一類用于片內(nèi)各功能部件的控制,，它們是芯片設(shè)計(jì)師關(guān)注的問題，對用戶沒有什么意義,。另一類用于單片機(jī)外部芯片的控制，這部分時(shí)序?qū)Ψ治鲇布娐返脑碇陵P(guān)重要,，也是軟件編程遵循的原則,。 操作時(shí)序永遠(yuǎn)使用是任何一片IC芯片的最主要的內(nèi)容。一個(gè)芯片的所有使用細(xì)節(jié)都會在它的官方器件手冊上包含,。所以使用一個(gè)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(nèi)容提取，掌握其工作時(shí)序,。 在這里我們以液晶1602為例,，分析其操作時(shí)序。其基本時(shí)序有讀狀態(tài),，寫指令,，讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù),。 為了方便大家理解，這里以1602為例進(jìn)行講解,，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(shù)據(jù)表：

　　這里，我們需要關(guān)注1602的幾個(gè)管腳,，分別是RS,，RW，E,，D0.,。。D7,。由上面的說明我們可以知道： RS：數(shù)據(jù)/命令（狀態(tài)）選擇端,，當(dāng)此腳為高電平時(shí)，可以對1602進(jìn)行數(shù)據(jù)字節(jié)的傳輸操作,，而此腳為低電平時(shí),，進(jìn)行命令（狀態(tài)）字節(jié)的傳輸操作。 RW：讀寫選擇端,，當(dāng)此腳為高電平可對LCD1602進(jìn)行讀數(shù)據(jù)操作,，反之進(jìn)行寫數(shù)據(jù)操作。 E：使能信號,，其實(shí)是LCD1602的數(shù)據(jù)控制時(shí)鐘信號,，利用該信號的上升沿實(shí)現(xiàn)對LCD1602的數(shù)據(jù)傳輸。 D0.,。,。D7：8位并行數(shù)據(jù)口。 在此,，我們分析兩個(gè)寫時(shí)序：寫命令和寫數(shù)據(jù),。

　　1、當(dāng)我們要寫指令字,，設(shè)置LCD1602的工作方式時(shí)：需要把RS置為低電平,，RW置為低電平，然后將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)口D0~D7,，最后E引腳一個(gè)高脈沖將數(shù)據(jù)寫入,。

　　2、當(dāng)我們要寫入數(shù)據(jù)字,，在1602上實(shí)現(xiàn)顯示時(shí)：需要把RS置為高電平,，RW置為低電平，然后將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)口D0~D7,，最后E引腳一個(gè)高脈沖將數(shù)據(jù)寫入,。

　　開發(fā)者只需要關(guān)注以下幾個(gè)管腳： 3腳：VL,，液晶顯示偏壓信號，用于調(diào)整LCD1602的顯示對比度,，一般會外接電位器用以調(diào)整偏壓信號,，注意此腳電壓為0時(shí)可以得到最強(qiáng)的對比度。 4腳：RS,，數(shù)據(jù)/命令選擇端,，當(dāng)此腳為高電平時(shí)，可以對1602進(jìn)行數(shù)據(jù)字節(jié)的傳輸操作,，而此腳為低電平時(shí),，則是進(jìn)行命令字節(jié)的傳輸操作。命令字節(jié),，即是用來對LCD1602的一些工作方式作設(shè)置的字節(jié),；數(shù)據(jù)字節(jié)，即使用以在1602上顯示的字節(jié),。值得一提的是,，LCD1602的數(shù)據(jù)是8位的。 5腳：R/W,，讀寫選擇端,。當(dāng)此腳為高電平可對LCD1602進(jìn)行讀數(shù)據(jù)操作，反之進(jìn)行寫數(shù)據(jù)操作,。筆者認(rèn)為,，此腳其實(shí)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(jīng)過復(fù)雜系統(tǒng)驗(yàn)證,，保留此意見。 6腳：E,，使能信號,，其實(shí)是LCD1602的數(shù)據(jù)控制時(shí)鐘信號，利用該信號的上升沿實(shí)現(xiàn)對LCD1602的數(shù)據(jù)傳輸,。 7~14腳：8位并行數(shù)據(jù)口,，使得對LCD1602的數(shù)據(jù)讀寫大為方便。

　　LCD1602的操作時(shí)序

　　在此,，可以先不讀出它的數(shù)據(jù)的狀態(tài)或者數(shù)據(jù)本身,，所以只需要看兩個(gè)寫時(shí)序： ①當(dāng)要寫指令字,，設(shè)置LCD1602的工作方式時(shí)：需要把RS置為低電平,，RW置為低電平，然后將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)口D0~D7,，最后E引腳一個(gè)高脈沖將數(shù)據(jù)寫入,。 ②當(dāng)要寫入數(shù)據(jù)字,，在1602上實(shí)現(xiàn)顯示時(shí)：需要把RS置為高電平，RW置為低電平,，然后將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)口D0~D7,，最后E引腳一個(gè)高脈沖將數(shù)據(jù)寫入。 實(shí)際上寫指令和寫數(shù)據(jù),，差別僅僅在于RS的電平不一樣而已,。以下是LCD1602的時(shí)序圖：

　　只要慢慢學(xué)會看時(shí)序圖，要知道操作一個(gè)器件的精華便蘊(yùn)藏在其中,，看懂看準(zhǔn)了時(shí)序,，再操控這個(gè)芯片就是非常容易的事了。這里使用1602作為例子主要是因?yàn)?602的時(shí)序是目前最簡單的時(shí)序之一,。 看時(shí)序圖需要注意的問題：

　　1,、注意時(shí)間軸，從左往右的方向?yàn)闀r(shí)間正向軸,，即時(shí)間在增長,。

　　2、時(shí)序圖最左邊一般是某一根引腳的標(biāo)識,，表示此行圖線體現(xiàn)該引腳的變化,，上圖分別標(biāo)明了RS、R/W,、E,、DB0~DB7四類引腳的時(shí)序變化。

　　3,、有線交叉狀的部分,，表示電平在變化。

　　4,、兩條平行線分別對應(yīng)高低電平,，如上圖右上角所示。

　　5,、密封的菱形部分,，表示數(shù)據(jù)有效，Valid Data這個(gè)詞也顯示了這點(diǎn),。

　　6,、時(shí)序圖里各個(gè)引腳的電平變化，基于的時(shí)間軸是一致的,。一定要嚴(yán)格按照時(shí)間軸的增長方向來精確地觀察時(shí)序圖,。要讓器件嚴(yán)格的遵守時(shí)序圖的變化。

　　7,、時(shí)間的標(biāo)注,，也是個(gè)十分重要的信息,，這些時(shí)間的標(biāo)注表明了某些狀態(tài)所要維持的最短或最長時(shí)間。因?yàn)槠骷墓ぷ魉俣纫彩怯邢薜?，一般都跟不上主控芯片的速度,，所以它們直接之間要有時(shí)序配合。下面是時(shí)序參數(shù)表： 需要十分嚴(yán)重注意的是,，時(shí)序圖里各個(gè)引腳的電平變化,，基于的時(shí)間軸是一致的，一定要嚴(yán)格按照時(shí)間軸的增長方向來精確地觀察時(shí)序圖,，要讓器件嚴(yán)格的遵守時(shí)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(yán)格。

　　時(shí)間標(biāo)注： 細(xì)心的朋友或許注意到了文中關(guān)于時(shí)間的標(biāo)注,，這也是個(gè)十分重要的信息,，這些時(shí)間的標(biāo)注表明了某些狀態(tài)所要維持的最短或最長時(shí)間。因?yàn)槠骷墓ぷ魉俣纫彩怯邢薜?，一般都跟不上主控芯片的速度,，所以它們直接之間要有時(shí)序配合。下面是時(shí)序參數(shù)表： 開發(fā)者要注意估計(jì)主控芯片的指令時(shí)間,，可以在官方數(shù)據(jù)手冊上查到MCU的一些級別參數(shù),。比如現(xiàn)在用AVRM16做為主控芯片，外部12MHz晶振,，（1/12MHz）s是振蕩周期,，而不是時(shí)鐘周期，因?yàn)闀r(shí)鐘周期（狀態(tài)周期）等于兩個(gè)振蕩周期,，換句話說就是對振動(dòng)頻率進(jìn)行“二分頻”的振蕩信號,，所以（2/12MHz）s才是晶振為12MHz時(shí)的時(shí)鐘周期。

　　以上給的時(shí)間參數(shù)全部是ns級別的,，所以即便在程序里不加延時(shí)程序,，也應(yīng)該可以很好的配合LCD1602的時(shí)序要求了。怎么看這個(gè)表呢,？很簡單,，在時(shí)序圖里可以找到TR1，對應(yīng)時(shí)序參數(shù)表,，可以查到這個(gè)是E上升沿/下降沿時(shí)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(nèi)的時(shí)間完成,。

　　以上介紹的這些內(nèi)容，雖然是以LCD1602為例，但這僅僅是為了幫助大家進(jìn)行理解,，其中提到的參數(shù)是大部分單片機(jī)都會有的，因此大家可以通過本文中給予的解讀方式來套用到其他單片機(jī)當(dāng)中,，大部分的單片機(jī)時(shí)序圖都會遵循文中給出的規(guī)則,，當(dāng)大家漸漸掌握其中的內(nèi)容后，就可以發(fā)現(xiàn)其實(shí)看懂單片機(jī)的時(shí)序圖其實(shí)并不難,。 現(xiàn)在我來解讀我對這個(gè)時(shí)序圖的理解： 當(dāng)要寫命令字節(jié)的時(shí)候,，時(shí)間由左往右，RS變?yōu)榈碗娖?，R/W變?yōu)榈碗娖?，注意看是RS的狀態(tài)先變化完成。然后這時(shí),，DB0~DB7上數(shù)據(jù)進(jìn)入有效階段,，接著E引腳有一個(gè)整脈沖的跳變，接著要維持時(shí)間最小值為tpw=400ns的E脈沖寬度,。然后E引腳負(fù)跳變,，RS電平變化，R/W電平變化,。這樣便是一個(gè)完整的LCD1602寫命令的時(shí)序,。

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