节拍脉冲发生器时序电路实验
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。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：
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（EXEC）。
T1~T4以及CLK1、RST1的工作波形如图3-2所示。硬件实验验证方法如图3-1所示，下载.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。
2.单步节拍发生电路：
将图3-1电路稍加改变即可得到图3-3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，直到RST1出现下一个负脉冲，波形如图3-4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。
3.单步/连续节拍发生电路：
增加两个2-1多路选择器，可将图3-3电路改变为图3-5所示电路。S0是单步或连续节拍发生控制信号，当S0=0，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。
三．实验步骤
1. 硬件验证测试连续节拍发生电路，实验结果与仿真波形图3-2比较。
2. 硬件验证测试单步节拍发生电路，实验结果与仿真波形图3-4比较。
3. 硬件验证测试单步/连续节拍发生电路，实验结果与仿真波形图3-6比较。
4. 绘出相应的时序波形图。
四．实验报告要求
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. 实验结果
1.节拍脉冲发生器仿真波形：
2.单步运行电路工作波形
3.单步/连续运行电路工作波形
4.实验箱硬件测试连线图
文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-478388.html
结果分析：
节拍脉冲发生器实验：实验中选择实验模式1，Clock0选择信号频率为4Hz。当按下按键8使RST1为低电平时，T1输出为“1”，而T2、T3、T4输出为“0”，此时D4、D3、D2、D1不亮；当按下键8使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，体现为D4、D3、D2、D1轮流亮光。
单步运行电路实验：选择实验模式1，Clock0接4Hz，键8控制RST1。按下键8使输出为低电平时，出现一个负脉冲，此时发光管D1、D2、D3、D4分别显示T1、T2、T3、T4的输出电平一次；当按下键8使输出为高电平时，发光管D1、D2、D3、D4不亮。
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。当键7控制S0输出低电平时，选择的运行模式为单步运行。此时按下键8使输出为低电平时，出现一个负脉冲，此时发光管D1、D2、D3、D4分别显示T1、T2、T3、T4的输出电平一次，当按下键8使输出为高电平时，发光管D1、D2、D3、D4不亮。当键7控制S0输出高电平时，选择的运行模式为连续运行。当按下按键8使RST1为低电平时，T1输出为“1”，而T2、T3、T4输出为“0”，此时D4、D3、D2、D1不亮；当按下键8使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，体现为D4、D3、D2、D1轮流亮光。
六．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？
答：区别:单步运行只在复位后T1-T4依次产生一个脉冲，对应与计算机中执行一条指令，而连续运行复位后T1-T4将依次产生脉冲不断循环下去。使用环境:单步运行用于调试器对单步指令运行的控制，连续运行用于程序的正常运行和连续运行控制连续指令执行。
2.如何实现单步/连续运行工作方式的切换？
答：通过S0控制2-1MUX的2选1控制端。当S0为低电平时，Y=A，即实现了单步方式；当S0为高电平时，Y=B，即切换到连续方式。
七. 实验心得体会
1. 本次实验让我掌握了节拍脉冲发生器的设计方法和工作原理。
2. 我通过本次实验理解了节拍脉冲发生器的工作原理。
3. 本次实验的原理图设计及仿真过程还是比较顺利的，唯一的问题在于下载到实验板上之后用于指示的发光管D4、D3、D2、D1并未按照预期的效果顺次发光。多次检查与排除问题后发现是试验箱内部问题。前后共换了4个试验箱才最终使实验成功。此外，我发现通过将不同的频率选择引脚短路可以调整时钟频率以改变发光管切换的速率。有的时候发光管长时间不切换可能是因为频率选择过慢导致的。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-478388.html
到了这里，关于西电计组实验三 微控制器实验的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
