山东大学计算机组成与设计实验七 节拍脉冲发生器时序电路

山东大学计算机组成与设计实验七 节拍脉冲发生器时序电路实验,
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实验7 节拍脉冲发生器时序电路实验

1、实验目的：

掌握节拍脉冲发生器的设计方法，理解节拍脉冲发生器的工作原理。

2、实验原理：

连续节拍发生电路可由4个D触发器组成（见图11-1），可产生4个等间隔的时序信号T1_{T4，其中CLK1为时钟信号，由实验台右边的方波信号源clock0提供，clock0具有1Hz}50MHz的多种方波信号频率。实验者可根据实验自行选择信号频率。当RST1为低电平时，T1输出为“1”，而T2、T3、T4输出为“0”；当RST1由低电平变为高电平后，T1~T4将在CLK1的输入脉冲作用下，周期性地轮流输出正脉冲，机器进入连续运行状态（EXEC）。

图11-1 节拍脉冲发生器的工作原理
T1~T4以及CLK1、RST1的工作波形如图11-2所示。

图11-2 节拍脉冲发生器工作波形
3、实验任务：
（1）连续节拍发生电路设计
设计工程文件，硬件电路如图11-1所示。使实验平台工作于模式5，主系统时钟源接4Hz，键8控制RST1，高电平时可以看到，发光管D1、D2、D3、D4分别显示T1、T2、T3、T4的输出电平，锁定引脚并硬件下载测试。引脚锁定后进行编译、下载和硬件测试实验。将实验过程和实验结果写进实验报告。
(2)单步节拍发生电路设计
用单步节拍发生电路可以对微程序进行单步运行调试，电路如图11-3所示。该电路每当RST1出现一个负脉冲后，仅输出一组T1、T2、T3、T4节拍信号，直到RST1出现下一个负脉冲，波形如图11-4所示。

图11-3 单步运行电路工作原理

图11-4 单步运行电路工作波形

设计工程文件，硬件电路如图11-3所示。使实验平台工作于模式5，主系统时钟源接4Hz，键8控制RST1，高电平时可以看到，发光管D1、D2、D3、D4分别显示T1、T2、T3、T4的输出电平，锁定引脚并硬件下载测试。引脚锁定后进行编译、下载和硬件测试实验。将实验过程和实验结果写进实验报告。

(1)原理图1：

实验结果：

（1）连续节拍发生电路设计：主系统时钟源接4Hz

发光管D1、D2、D3、D4分别显示T1、T2、T3、T4的输出电平（依次循环点亮，从右至左）

结果分析：

实验中选择实验电路模式为5，测试时会发现当RST1为低电平时，T1输出为“1”，而T2、T3、T4输出为“0”；当RST1由低电平变为高电平后，T1~T4将在CLK1的输入脉冲作用下，周期性地轮流输出正脉冲，机器进入连续运行状态结合课堂知识易知实验结果正确。

(2)原理图2：

实验结果：

单步节拍发生电路设计： 主系统时钟源接4Hz

每当RST1出现一个负脉冲后发光管D1、D2、D3、D4分别显示T1、T2、T3、T4的输出电平（依次循环点亮，从右至左,手在控制负脉冲产生）

结果分析：

实验中选择实验电路模式为5，测试时会发现电路每当RST1出现一个负脉冲后，仅输出一组T1、T2、T3、T4节拍信号，直到RST1出现下一个负脉冲。结合课堂知识易知实验结果正确。并且实验结果的波形图和预期波形图相同。