浅谈单片机时钟电路的三种方式是什么，浅谈单片机时钟电路的三种方式

很多朋友对浅谈单片机时钟电路的三种方式是什么，浅谈单片机时钟电路的三种方式不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

单片机是如何取指令、执行指令等操作的？这里引入了时间序列的概念。单片机的时钟电路有三种计时方式1、单片机中有一个高增益反相放大器，XTAL1和XTAL2引脚分别是这个放大器的输入和输出端。XTAL1和XTAL2需要外部连接晶振和合适的电容。字体有些单片机还有自己的时钟电路，用来产生时钟信号。

3、单片机引脚XTAL2直接连接晶振。周期1时钟周期时钟电路产生时钟信号的周期称为时钟周期(振荡周期)。单片机上电后，产生一个标称值固定的脉冲信号。单片机在脉冲信号的驱动下，依次从rom(程序存储器)中取出指令并逐一执行，然后进行一系列微操作控制，完成各种指定动作。2个机器周期

我们称之为单片机每次访问内存的一个机器周期。它是一个时间基准，就像我们日常生活中使用的秒一样。单片机的一个机器周期包括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。12M晶体振荡器的时间周期是1/12微秒，所以使用12M晶体振荡器的单片机的机器周期应该等于12*1/12微秒，也就是1微秒。3个指令周期

单片机中有的指令只需要一个机器周期，有的需要两三个机器周期，还有两个指令需要四个机器周期。如何衡量指令执行时间的长短我们需要用一个新的概念：指令周期，即执行一条指令所需的机器周期。时序

时序图是芯片开发和使用的一个核心和重要的知识点。时序图也是厂商给出的芯片数据表中非常重要的参数细节。开发者拿到一个芯片，首先需要做的就是阅读它的数据手册，提取和掌握上面的内容。因此，顺利地阅读和理解单片机时序图的含义是非常重要的。单片机时序是指单片机执行指令时应发出的控制信号的时间序列。

这些控制信号在时间上的关系就是CPU的顺序。它是一系列具有时序的脉冲信号。

CPU发布的时序有两种：一种用于控制芯片中的功能部件，是芯片设计者关心的，对用户没有意义。另一种用于片外存储器或I/O端口控制，需要通过器件的控制引脚发送到片外。这部分时序对于分析硬件电路原理非常重要，也是软件编程所遵循的原则，需要认真掌握。

CPU发布的时序有两种：一种用于控制芯片中的功能部件，是芯片设计者关心的，对用户没有意义。另一个用来控制单片机的外部芯片。这部分时序对于分析硬件电路的原理非常重要，也是软件编程所遵循的原则。永远使用操作序列是任何IC芯片最重要的内容。芯片的所有使用细节都将包含在其官方设备手册中。

所以，要做好一个设备的使用，首先要从它的设备说明书中提取有用的内容，掌握它的工作时序。这里我们以液晶1602为例来分析它的操作时序。其基本时序包括读状态、写指令、读数据和写数据。为了方便大家理解，这里以1602为例进行说明。1602的管脚是非常整齐的SIP单线直插封装，所以器件手册只给出了管脚的功能数据表：

这里需要注意1602的几个管脚，分别是RS，RW，E，D0。 D7 .从上面的描述我们可以知道：RS:数据/命令(状态)选择端子，当此引脚为高时，可以传输数据字节到1602，当此引脚为低时，可以传输命令(状态)字节。RW:读写选择端子，此引脚为高电平时，可以从LCD1602读取数据，否则可以写入数据。

e:使能信号实际上是LCD1602的数据控制时钟信号，这个信号的上升沿用来实现向LCD1602的数据传输。D0。D7: 8位并行数据端口。这里，我们分析两个写序列：写命令和写数据。

1、当我们要写一个指令字，设置LCD1602的工作模式时，需要将RS设置为低电平，RW设置为低电平，然后将数据送到数据端口D0~D7，最后在E管脚用高脉冲写入数据。2、当我们要写一个数据字并在1602上显示时，需要将RS设置为高电平，RW设置为低电平，然后将数据送到数据端口D0~D7，最后在E管脚用高脉冲写入数据。

开发者只需要注意以下几个管脚：管脚3: VL，LCD显示偏置信号，用来调整LCD1602的显示对比度。通常，使用外部电位计来调整偏置信号。请注意，当此引脚的电压为0时，可以获得最强的对比度。引脚4: RS，数据/命令选择端子。当此引脚为高电平时，它可以向1602发送数据字节；当此引脚为低电平时，它可以发送命令字节。

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

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： 当要写指令字，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。 当要写入数据字，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。

实际上写指令和写数据，差别仅仅在于RS的电平不一样而已。以下是LCD1602的时序图：

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。

2、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。

3、有线交叉状的部分，表示电平在变化。

4、两条平行线分别对应高低电平，如上图右上角所示。

5、密封的菱形部分，表示数据有效，Valid Data这个词也显示了这点。

6、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。

7、时间的标注，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： 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。

时间标注： 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。

以上给的时间参数全部是ns级别的，所以即便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，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。

以上介绍的这些内容，虽然是以LCD1602为例，但这仅仅是为了帮助大家进行理解，其中提到的参数是大部分单片机都会有的，因此大家可以通过本文中给予的解读方式来套用到其他单片机当中，大部分的单片机时序图都会遵循文中给出的规则，当大家渐渐掌握其中的内容后，就可以发现其实看懂单片机的时序图其实并不难。

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。

黄飞

以上知识分享希望能够帮助到大家！