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1、组成原理实验-微程序控制器实验组员：组号：21 号时间：周二 5、6 节实验目的1 掌握时序发生器的组成原理;2 掌握微程序控制器的组成原理;3 掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行情况实验设备TDN-CM+,实验原理微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行,即将当前指令的功能转换成可以控制硬件逻辑部件工作的微命令序列,以完成数据传输和各种处理操作;它的执行方法就是将控制各部件动作的微命令的集合进行编码,即将微命令的集合仿照机器指令一样,用数字代码的形式表示,这种表示称为微指令;这样就可以用一个微指令序列表示一条机器指令,这种微指令序列称为微程序;微程序存储在一种专用的存储器中,该
2、存储器称为控制存储器;实验所用的时序控制电路框图如图 1 所示,可产生四个等间隔的时序信号 TS1TS4;在图 1 中,为时钟信号,由实验台左上方的方波信号源提供,可产生频率及脉宽可调额方波信号；STEP 是来自实验板上方中部的一个二进制开关 STEP 的模拟信号；START键是来自实验板上方左部的一个微动开关START的按键信号;当STEP开关为EXEC0时,一旦按下START启动键,时序信号TS1TS4将周而复始地发送出去;当 STEP 为 STEP1 时,按下 START启动键,机器便处于单步运行状态,即此时只发送一个CPU周期的时序信号就停机了;利用单步方式,每次只读一条微指令,可以观
3、察微指令的代码与当前微指令的执行结果;另外,如果 STEP 开关置“STEP”,会使机器停机,CLR 开关执行 101 操作可以使时序清零;时序状态图如下图所示;由于时序电路的内部线路已经连好,因此只需将时序电路与方波信号源连接,即将时序电路的时钟脉冲输入端接至方波信号发生器输入端 H23 上,按动启动键 START后,就可产生时序信号 TS1TS4.时序电路的 CLR 已接至 CLR 模拟开关上;编程开关具有三种状态：PROM 编程、READ 校验和 RUN 运行;微指令格式如下：实验步骤（一）机器指令对应的参考微程序流程图,如下图将全部微程序指令格式变成二进制代码,可得到如下图所示的二进制
4、代码表;（二）连接电路图：按照下图所示连接实验电路图;3 观察时序信号观察方波信号源的输出端 H23,调节电位器 W1,使输出波形的频率最慢;将时序电路中的“STOP”开关置为“RUN”,“STEP”开关置为“EXEC”;按动 START键,测量 TS1TS4各点的波形,比较他们的相互关系,画出波形,并标注测量所得的脉冲宽度,见下图：注：其中 TS2TS4 的高电平宽度所测结果与 TS1 的相同,在图中未标注;四实际操作编程：将编程开关置为 PROM 编程状态;将“STATE UNIT”单元中的 STEP 开关置为“STEP”,STOP 开关置为“RUN”状态;用二进制模拟开关置微地址 UA5
5、UA0;在 MK24MK1 开关上置微代码,置 0 显示灯亮,置 1 灭;按动 START键,则将微代码写入到对应的地址单元中;重复后三步操作,将需要的微代码写入到芯片中;校验：将编程开关 READ 校验状态;将“STATE UNIT”单元中的 STEP 开关置为“STEP”,STOP 开关置为“RUN”状态;用二进制开关置好微地址 UA5UA0;按动 START 键,读出微代码,观察显示灯的状态是否与写入的相同;若不同,则编写错误,重新编程;单步运行：将编程开关置于“RUN 运行”状态;将“STATE UNIT”单元中的 STEP 开关置为“STEP”,STOP 开关置为“RUN”状态;使
6、CLR 开关从 101,此时微地址寄存器 MA5-MA0 清“0”,从而给出运行微指令的入口地址为 000000 二进制;按动 START键,启动时序电路,则每按动一次,读出一条微指令后停机,微地址显示灯和微命令显示灯将显示所读出的一条指令;强置运行：通过 UA5UA0 端口人为置分支地址,试验中置微地址为 00101012连续运行：将编程开关置于“RUN 运行”状态;将单步开关“STEP”置为“EXEC”状态;使 CLR 开关从 101,此时微地址寄存器清“0”,从而给出运行微指令的入口地址为000000 二进制;按动 START键,则可连续读出微指令;实验结果实验结果实验中所置微地址为 00101012,连续运行后,就得出连续的 00011107和 00110115;可知操作正确;问题分析问题分析