系列文章目录

一、实验目的

1、掌握时序信号发生电路组成原理。
2、掌捏微程序控制器的设计思想和组成原理。
3、掌握微程序的编制、写入,观察微程序的运行。

二、实验原理

实验所用的时序电路原理如图3-6所示,可产生4个等间隔的时序信号TS1~ TS4,其中 SP 为时钟信号,由实验机上时钟源提供,可产生频率及脉宽可调的方波信号。学生可根据实验要求自行选择方波信号的频率及脉宽。为了便于控制程序的运行,时序电路发生器设计了一个启停控制触发器 UN1B,使TS1~ TS4信号输出可控。图中“运行方式"、“运行控制”、“启动运行"三个信号分别是来自实验机上三个开关。当“运行控制”开关为“运行",“运行方式"开关置为“连续"时,一旦按下“启动运行”开关,运行触发器 IN1B的输出 QT 一直处于“1”状态,因此时序信号TS1~TS4将周而复始地发送出去；当“运行控制"开关置为“运行”,“运行方式”开关置为“单步”时,一旦按下“启动运行"开关,机器便处于单步运行状态,即此时只发送一个 CP 周期的时序信号就停机。利用单步方式，每次只运行一条微指令,停机后可以观察微指令的代码和当前微指令的执行结果。另外,当实验机连续运行时,如果“运行方式”开关置”单步“位置,也会使实验机停机。

三、微程序控制电路与微指令格式

(1)微程序控制电路
微程序控制器的组成见图3-7,其中控制存储器采用3片E2PROM的2816芯片,具有掉电保护功能,微命令寄存器18位,用两片8D触发器74LS273(U23、U24)和一片4D触发器74LS175(U27)组成。微地址寄存器6位,三片正沿触发的双 D 触发器74LS74(U14~U16)组成,它们带有清“0”端和预置端。在不判别测试的情况下,T2时刻打入微地址寄存器的内容即为下一条微指令地址。当T4时刻进行测试判别时,转移逻辑满足条件后输出的负脉冲通过强置端将某一触发器置为“1”状态,完成地址修改。在该实验电路中设有一个编程开关,它具有三种状态:写入、读出、运行。当处于“写”状态时,学生根据微地址和微指令格式将微指令二进制代码写入到控制存储器2816中。当处于“读”时,可以对写入控制存储器中的二进制代码进行验证,从而可以判断写入的二进制代码是否正确。当处于“运行”状态时,只要给出微程序的入口微地址,则可根据微程序流程图自动执行微程序。图中微地址寄存器输出端增加了一组三态门(U12),目的是隔离触发器的输出,增加抗干扰能力,并用来驱动微地址显示灯。
(2)微指令格式微指令长共24位,其控制位顺序如下:

其中UA5~ UA0为6位的后续微地址,A、B、C三个译码字段,分别由三组译码控制电路译码产生各控制信号。C字段中的 P (1)~ P (4）是四个测试字位。其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码,使微程序转入相应的微地址入口,从而实现微程序的顺序、分支、循环运行,其原理如图3-8示,图中I7~ I2为指令寄存器的第7~ 2位输出,SE5~ SE1为微控器单元微地址锁存器的强置端输出。AR为算术运算是否影响进位及判零标志控制位,低电平有效。B字段中的 RSB、RDB、RIB分别为源寄存器选通信号、目的寄存器选通信号及变址寄存器选通信号,其功能是根据机器指令来进行三个工作寄存器R0、R1及R2的选通译码,其原理如3-9,图中I0—I4为指令寄存器的第0~4位, LDRI为打入工作寄存器信号的译码器使能控制位。

四、实验接线

1、J20,J21,J22,ZI2接上短路片,
2、J23,J24,J25,J26接左边;
3、J27,J28右边;
4、J29不接;
5、 JAl1,JA2,JA3,JA4置“高阻”;
6、JA5置“接通”;
7、JA8置“微程序”
8、JA6置“微控“

五、实验步骤

仔细查线无误后接通电源，观测时序信号，用双踪示波器（或用PC示波器功能)观察方波信号源的输出。方法如下：“总清“开关置“1”,将“运行控制"开关置为“运行"、”开关方式“开关置为"连续"。

①写微程序

A.“编程开关”置为“写入”状态
B. "运行控制”开关置为"运行” “运行方式”开关置为“单步”
C.用二进制模拟开关UA0_{UA5置6位微地址,UA0}UA5的电平由 LK0~LK5显示,高电平亮,低电平灭。
D.用二进制模拟开关MK1——MK24置24位微代码,24位微代码由LMD1~LDM24显示灯显示，高电平亮，低电平灭
E.按动“启动运行“开关,启动时序电路,即可将微代码写入到 E2PROM 2816中的相应地址单元中。
F.重复C-E步骤,将表3-5的微代码全部写入E2PROM 2816中。

②读微程序

A.将“编程开关”设置为"读"状态。
B.“运行控制”开关冒为“运行”,“运行方式“开关置为”单步“状态。
C.用二进制模拟开关UA0~UA5置6位微地址。
D.按动“启动运行“开关,启动时序电路,读出微代码，观察显示灯LMD1~LMD24的状态，检查独处的微代码是否与写入的相同，如果不同，则将”编程开关“置为“写入”状态，重新执行①即可。

③单步运行

A."编程开关"置于"运行"状态。
B.“运行控制"开关置为"运行”,“ “运行方式"开关置为“单步"状态。
C.“系统总清”,即"总清"开关拨0-1。使微地址寄存器以U14~U16清零,从而明确本机的运行入口微地址为000000(二进制)
D.按动“启动运行"开关,启动时序电路,则每按动一次,运行一条微指令后停机,此时实验机上的微地址显示灯和微程序显示灯将显示所读出的一条指令。

④连续运行

A.将“编程开关"置为“运行"状态。
B.“运行控制"开关置为“运行",“运行方式"开关置为“连续”
C.系统总清,即“总清"开关拨0—1。使微地址寄存器U14~U16清零,从而明确本机的运行入口微地址为000000(二进制)。
D.按动“启动运行”开关,启动时序电路,则连续运行。

六、实验结论

本次实验主要操作是不断地输入表3-5中的二进制代码表，直至完成全部输入，此为写操作；
其次是读操作，通过二进制模拟开关UA0~UA5置微地址，读出微代码，仔细核对是否与输入的微代码相同；
最后是运行，要注意是否已经总清。

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实验五微控制器实验

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目录

一、实验目的

二、实验原理

三、微程序控制电路与微指令格式

四、实验接线

五、实验步骤

①写微程序

②读微程序

③单步运行

④连续运行

六、实验结论

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