计算机组成原理实验 2.7 时序发生器 赖晓铮精要.pptVIP

计算机组成原理 实验系列 一、总线与寄存器 二、进位加法器 三、比较器（仲裁器） 四、计数器 五、运算器 六、存储器 七、时序发生器 八、微程序控制器 九、硬布线控制器 赖晓铮 博士 华南理工大学 laixz@scut.edu.cn QQ: （七）时序发生器 实验 实验内容： ● 设计一个时序发生器，控制红黄绿“交通灯”按照以下“状态机”循环点亮：绿?黄?红?绿?……红灯、绿灯和黄灯的亮灯持续时间通过拨码开关独立设置。 实验目的： ● 理解“状态机”概念，掌握“状态机”思想描述时序系统。 ● 熟悉时序发生器的组成结构和设计方法。 【T1】南北向绿灯亮, 倒计时t1秒 【T2】南北向黄灯亮（闪烁）, 倒计时t2秒 【T3】南北向红灯亮, 倒计时t3秒 Moore状态机 状态机 (state machine) Moore状态机 Mealy状态机 “交通灯”系统电路图 时序发生器电路图 移位寄存器74LS194 时序图 时序发生器的设计难点在“初始化”移位寄存器：如何在CLK启动前，先令74LS194工作在送数模式，使能输出端{T1,T2,T3}={1,0,0}；然后再切换到循环右移模式工作。 MR #PL UP DN 功能 Q0Q1Q2Q3 1 × × × 清除 0 0 0 0 0 0 ↑ × 加载 Q0Q1Q2Q3=D0D1D2D3 1 × 0/1/↓ 0/1/↓ 保持 Q0Q1Q2Q3 l l ↑ 0/1 顺计数 {Q0 Q1 Q2 Q3}状态码+1 0 1 0/1 ↑ 倒计数 {Q0 Q1 Q2 Q3}状态码-1 74LS192 逻辑功能表 计数器电路图 实验步骤： ● 启动仿真，手动按钮START一次，使交通灯按照状态机运行。 ● 在运行过程中，改变当前状态【TX】对应的拨码开关DSWx，设置新的计数初始值，观测当前交通灯运行是否受到影响？什么时候新设置的计数初始值生效？ 思考题： ● 请在本实验的基础上，在环形十字路口增加东西向的两组红黄绿信号灯。四组“交通灯”遵守以下交通规则：“亮灯周期分成两个阶段，周而复始循环。第一阶段：南北向的绿灯倒计时t1秒，接着黄灯倒计时t2秒，同时，东西向的红灯倒计时(t1+t2)秒；第二阶段，南北向的红灯倒计时(t3+t4)秒，同时，东西向的绿灯倒计时t3秒，接着黄灯倒计时t4秒”。 上述时间t1~t4的值都可以独立通过拨码开关设置，东西向和南北向各自有一组数码管，独立显示倒计时过程。请描述四组“交通灯”的状态机，并设计电路图。