实验5-时序电路-实验报告.doc

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1、班级：计算机科学与技术3班学号：姓名：康小雪日期：2011-11-4实验5时序电路实验预习实验报告疑问：1、时序电路的组成原理和控制原理分别是什么？2、计算机中的周期，节拍和脉冲之间有什么关系？实验报告一、波形图：参数设置：Endtime:2.0usGridsize:25.0ns信号设置：clk：时钟信号，设置周期为25ns占空比为50%。reset:重置信号，用于清除当前状态机的状态，二进制输入，高电平有效。qd：启动信号，用于启动状态机，二进制输入，低电平有效。tj：停机控制信号，用于使状态机保持当前状态，二进制输入，高电

2、平有效。dp：单拍执行信号，用于使状态机输出且仅输出一次脉冲，二进制输入，高电平有效。t1，t2，t3，t4：节拍脉冲信号，二进制输出，高电平时有效。仿真波形１．初始状态(0-25ns)：reset=1,qd=1,tj=0,dp=0，此时为初始化状态，无输出;２．启动(25-550ns)：保持reset=0,使qd=0，则四个节拍脉冲依次有效；３．停机(550-650ns)：保持tj=1，则节拍脉冲停留在t2的状态；４．单拍(650-1000ns)：恢复tj，使dp=1，则经过一个周期的节拍脉冲后不在产生节拍脉冲；１．单拍(1

3、000-1750ns)：使qd=0再次启动状态机,保持dp=1,则输出一个周期的节拍脉冲后将不再有节拍脉冲输出，在单拍状态为结束时再次使qd=0，启动状态机，最后恢复dp，也不再有节拍脉冲出现，此时，节拍的出现主要由qd来控制。２．重置(1750-2000ns)：使reset=1，此时，所有状态都恢复到初始值。结论：本实验的设计能正确实现模拟状态机的重置，启动，停机，单拍功能，故电路设计正确。二、实验日志预习疑问解答：1、时序电路的组成原理和控制原理分别是什么？答：各种计算机的时序电路不同，但基本结构一样。时序电路实验的功能就

4、是产生一系列的节拍点位和节拍脉冲，它一般由时钟脉冲源，时序信号产生电路，节拍脉冲和读写时序译码逻辑，启停控制电路等部分组成。时序电路的结构及原理框图如图所示：启动信号：单拍停机节拍脉冲启停控制逻辑转换为节拍脉冲的逻辑电路环形脉冲发生器时序脉冲源HT4~T1T40~T10Q4~Q12、计算机中的周期，节拍和脉冲之间有什么关系？答：CPU每取出并执行一条指令所需要的时间通常叫做一个指令周期，一个指令周期一般由若干个CPU周期（通常定义为从内存中读取一指令字的最短时间，又称机器周期）组成。时序电路最简单的单位体制是“节拍电位—节拍脉

5、冲”二级体制。一个节拍电位表示一个CPU周期的时间，在一个节拍电位中，又包含若干个节拍脉冲，节拍脉冲表示较小的时间单位。指令周期，节拍点位（机器周期），节拍脉冲之间的关系如图所示：节拍电位节拍脉冲时钟周期TP0P1P2P3C0C1C2C3思考题：１．时序电路实行了哪几种启停控制逻辑？时序电路用启动，停机，单拍三种控制信号来控制T1-T4的发送，使原始节拍脉冲变成CPU真正需要的节拍信号T1-T4。２．举例说明机器周期，节拍，脉冲？如本次实验中，机器周期就是CLK，节拍就是四个脉冲循环一次所用的时间，脉冲就是t1，t2，t3，t

6、4单次触发用的时间。３．单步运行状态如何进入？用途是什么？单步运行状态进入的方式是在状态机启动后，且不为停机状态时，使单拍信号有效，即dp=1。其用途是实现状态机产生一个节拍，即t1，t2，t3，t4单个脉冲循环且仅循环一次。４．时序电路参考电路图4．5-3中的停机控制电路未能实现停机功能，如何修改？实现全停：实现暂停：实验中遇到的问题：１．在制作状态机的时候，有些参数忘记了是怎么设置的了。找出了上个学期EDA实验书，又请教了一下别的同学，还是搞出来了。２．编译时出错，提示entity有问题。原因是我将状态机的名字和状态机生成

7、的VHDL的名字及最终的顶层图的名字都设置成了一样的，将状态机的名字改成其他的非工程名就可以了。实验心得：这次实验从操作上来说，没有什么特别困难的地方，主要就是对停机，单拍操作的理解，还有对机器周期，节拍和脉冲的理解及他们之间的关系，理解了之后仿真和下载就变得非常简单了，而且在电路的实现过程中没有出现什么大问题。后来修改书上的电路，但是感觉电路还是没有状态机使用起来方便。