实验四微控制器实验

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1、实验四微控制器实验1节拍脉冲发生器时序电路实验实验课件参考：/CMPUT_EXPMT/Experiments/Expmt4/实验4-1.ppt实验示例参考：/CMPUT_EXPMT/Experiments/Expmt4/DEMO_4_1_S_T一．实验目的（1）掌握节拍脉冲发生器的设计方法和工作原理。（2）理解节拍脉冲发生器的工作原理。二．实验原理计算机之所以能够按照人们事先规定的顺序进行一系列的操作或运算，就是因为它的控制部分能够按一定的先后顺序正确地发出一系列相应的控制信号。这就要求计算机必须有时序电路。

2、控制信号就是根据时序信号产生的。本实验说明时序电路中节拍脉冲发生器的工作原理。1、连续节拍发生电路设计（图4-1-1）：可由4个D触发器组成，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，可产生1Hz~12MHz的方波信号频率。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（EX

3、EC）。T1~T4以及CLK1、RST1的工作波形如图4-1-2所示。示例工程文件是T4.bdf。硬件实验验证方法如图4-1-1所示，下载T4.SOF文件，选择实验模式1，Clock0接4Hz，键8控制RST1，高电平时可以看到，发光管1、2、3、4分别显示T1、T2、T3、T4的输出电平（实验结果与仿真波形图4-1-2比较！）。2、单步节拍发生电路（图4-1-3）：将图4-1-1电路稍加改变即可得到图4-1-3所示的单步运行电路。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，

4、直到RST1出现下一个负脉冲，波形如图4-1-4所示。示例工程文件是T5.bdf。硬件实验验证方法如图4-1-3所示，下载T5.SOF文件，选择实验模式1，Clock0接4Hz（选择范围是1Hz-50MH），键8控制RST1。每出现一个负脉冲，发光管1、2、3、4分别显示T1、T2、T3、T4的输出电平一次（实验结果与仿真波形图4-1-4比较！）。3、单步/连续节拍发生电路（图4-1-5）：。增加两个2-1多路选择器，可将图4-1-3电路改变为图4-1-5所示电路。S0是单步或连续节拍发生控制信号，当S0=0

5、，选择单步运行方式；当S0=1，选择连续运行方式。图4-1-6为此电路的仿真波形。示例工程文件是TS5.bdf。硬件实验验证：下载TS5.SOF文件，选择实验模式1，Clock0接4Hz，键8控制RST1，键7控制S0，发光管1、2、3、4分别显示T1、T2、T3、T4的输出电平（实验结果与仿真波形图4-1-6比较！）。图4-1-5单步/连续运行电路工作原理图4-1-6单步运行电路工作波形三．实验步骤(1)硬件验证测试连续节拍发生电路（图4-1-1），实验结果与仿真波形图4-1-2比较！(2)硬件验证测试单步

6、节拍发生电路（图4-1-3），实验结果与仿真波形图4-1-4比较！(3)硬件验证测试单步/连续节拍发生电路（图4-1-5），实验结果与仿真波形图4-1-6比较！(4)绘出相应的时序波形图。四．实验报告(1)实验原理。(2)绘制相应的时序波形图。(3)实验结果分析、讨论。五．思考题1．单步运行与连续运行有何区别，它们各自的使用环境怎样？2．如何实现单步/连续运行工作方式的切换？3．用VHDL设计实现节拍控制电路，并通过实验台验证其（单步/连续）功能。2.程序计数器PC与地址寄存器AR实验实验课件参考：/CMPU

7、T_EXPMT/Experiments/Expmt4/实验4-2.ppt实验示例参考：/CMPUT_EXPMT/Experiments/Expmt4/DEMO_4_2_PC_AR一．实验目的1．掌握地址单元的工作原理。2．掌握的两种工作方式，加1计数和重装计数器初值的实现方法；3．掌握地址寄存其从程序计数器获得数据和从内部总线获得数据的实现方法。二．实验原理地址单元主要由三部分组成：地址寄存器和多路开关。程序计数器PC用以指出下一条指令在主存中的存放地址，CPU正是根据PC的内容去存取指令的。因程序中指令是顺

8、序执行的，所以PC有自增功能。程序计数器提供下一条程序指令的地址，如电路图4-2-1所示，在T4时钟脉冲的作用下具有自动加1的功能；在LDPC信号的作用下可以预置计数器的初值（如子程序调用或中断相应等）。当LDPC为高电平时，计数器装入data[]端输入的数据。aclr是计数器的清0端，高电平有效（高电平清零）；aclr为低电平时，允许计数器正常计数。地址寄存器AR（74273）锁存访问内存SRAM