1、利用完成微程序控制器中環(huán)形脈沖發(fā)生器的設(shè)【摘要】本文介紹了微程序控制器中時序信號的產(chǎn)生過程，并利用ax+plus軟件對邏輯功能進(jìn)展驗(yàn)證，通過仿真設(shè)計，可以直觀的看到設(shè)計效果，得到預(yù)計中的環(huán)型脈沖。該軟件的應(yīng)用是對硬件課程的教學(xué)方法的一個改進(jìn)?！娟P(guān)鍵詞】ax+plus仿真時序信號環(huán)型脈沖1前言隨著計算機(jī)的廣泛應(yīng)用和教學(xué)條件的不斷改善，教學(xué)方式由以前單一的傳統(tǒng)教學(xué)演變成計算機(jī)輔助教學(xué)形式。對應(yīng)于一些軟件語言類課程，在開發(fā)環(huán)境下，學(xué)生可以看到直觀的效果。然而，對于一些硬件課程，由于課堂環(huán)境的限制，不能在所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備上看到直觀的效果，大大抑制了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使理論環(huán)節(jié)和理論缺乏連接性。為此，我們采

2、用ax+plus軟件的設(shè)計系統(tǒng)來仿真一些電路的邏輯功能，使理論與仿真驗(yàn)證相結(jié)合，克制傳統(tǒng)教學(xué)中的缺乏，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)了學(xué)生的理論才能，有效地進(jìn)步了教學(xué)質(zhì)量，將抽象的邏輯教學(xué)形象化和直觀化。本文借助ax-plusii軟件設(shè)計完成微程序控制器中環(huán)形脈沖發(fā)生器的設(shè)計。2ax+plus軟件介紹ax+plus是美國altera公司推出的純西文的復(fù)合可編程邏輯器件，它具有完全集成化的易學(xué)、易用的可視化設(shè)計環(huán)境，可運(yùn)行在多種平臺上。它包括邏輯輸入、功能模擬、編譯、同步模擬、編譯燒錄等過程。本軟件的主要作用是仿真和綜合，通過原理圖輸入方式建立電路，編譯后通過仿真對電路功能進(jìn)展測試驗(yàn)證。使

3、用的設(shè)計者不需要精通器件內(nèi)部的復(fù)雜構(gòu)造，可以用自己熟悉的設(shè)計工具建立設(shè)計，把這些設(shè)計自動轉(zhuǎn)換成最終所需的格式，設(shè)計速度快，是被公認(rèn)的最易使用，人機(jī)界面最有善的pld開發(fā)軟件。3微程序控制器的時序信號眾所周知，計算機(jī)系統(tǒng)的核心部件是中央處理器，也就是我們平常所說的pu，而pu又是由運(yùn)算器、控制器和存放器組構(gòu)成的。這些部分可以幫助計算機(jī)完成指令控制，操作控制，時間控制和數(shù)據(jù)加工等功能。其中時間控制是提供計算機(jī)準(zhǔn)確，迅速，有條不紊的工作的重要條件。時間控制的實(shí)現(xiàn)正是因?yàn)樵趐u中有一個時序信號產(chǎn)生器而完成的。機(jī)器一旦被啟動，即pu開場取指令并執(zhí)行指令時，操作控制器就利用定時脈沖的順序和不同脈沖間隔，有

4、條理有節(jié)奏的指揮機(jī)器的操作，規(guī)定在這個脈沖到來是做什么，那個脈沖到來是又做什么，給計算機(jī)各部分提供工作所需的時間標(biāo)志。而時間標(biāo)志那么是用時序信號來表達(dá)的。在硬布線控制器中，時序信號往往采用主狀態(tài)周期節(jié)拍電位節(jié)拍脈沖三級體制。在微程序控制器中，時序信號比較簡單，一般采用節(jié)拍電位節(jié)拍脈沖二級體制。就是說，它只有一個節(jié)拍電位，在節(jié)拍電位中又包含假設(shè)干節(jié)拍脈沖。節(jié)拍電位表示一個pu周期的時間，而節(jié)拍脈沖把一個pu周期劃分成幾個較小的時間間隔。正是有個這些節(jié)拍，計算機(jī)才能在時序的控制下標(biāo)準(zhǔn)操作。4利用ax-plusii完成環(huán)形脈沖發(fā)生器的設(shè)計過程4.1環(huán)行脈沖發(fā)生器環(huán)形脈沖發(fā)生器的作用是產(chǎn)生一組有序的間

5、隔相等或不相等的脈沖序列，以便通過譯碼電路來產(chǎn)生最后所需的節(jié)拍脈沖。本設(shè)計中使用了4個d觸發(fā)器及假設(shè)干邏輯門，其中l(wèi)k作為輸入的時鐘信號源，t1、t2、t3、t4為輸出信號，設(shè)計目的就是要在輸出端得到所需要的環(huán)行脈沖。4.2利用ax-plusii完成電路的設(shè)計啟動ax-plusii，在主菜單中利用file-ne建立一個新文件，并以.gdf為擴(kuò)展名，進(jìn)入空白編輯界面。在主菜單中選擇file-saevas，輸入文件名，并選中file-priet-nae，輸入與文件名一樣的工程名，在編輯界面內(nèi)將設(shè)計的電路繪制完成，如圖1所示：電路繪制完成后，更改輸入引腳和輸出引腳的名稱，將輸入引腳定義為lk，將輸出

6、引腳定義為t1、t2、t3、t4，在主菜單中選擇file-save保存文件。根據(jù)輸出端的邏輯電路可以得到對應(yīng)的邏輯表達(dá)式：我們分析圖中每個d觸發(fā)器的工作過程，其中4是整個系統(tǒng)的總清控制端，電路啟動后，4、3、2、1的狀態(tài)決定了t1、t2、t3、t4的輸出狀態(tài)。4.3編輯工程在這里需要啟動編輯程序來編輯工程，ax-plusii編輯器將檢查工程中的錯誤，并進(jìn)展邏輯綜合。在菜單中選擇piler項(xiàng)，點(diǎn)擊start按鈕，編輯開場，假設(shè)有任何錯誤和警告信息都將顯示在自動翻開的essage-piler窗口中。編輯無誤后可進(jìn)展下一步操作。4.4建立波形仿真文件通過file-ne-avefreditrfile建

7、立擴(kuò)展名為.sf的波形文件，在file菜單中選擇endtie，在ptin菜單中，選擇gridsize，在對話框中鍵入脈沖寬度，在nde菜單中選擇enterndesfrsnf菜單項(xiàng)，列出輸入輸出節(jié)點(diǎn)。點(diǎn)擊k后將得到的波形文件保存，并對輸入引腳進(jìn)展賦值，信號的輸入可以是電平方式也可以是脈沖方式，在本例中只有一個輸入引腳，即lk，并且該輸入應(yīng)該是脈沖型輸入，在lk引腳上單擊右鍵，在出現(xiàn)的菜單上選擇verrite項(xiàng)的lk，出現(xiàn)對話框點(diǎn)擊k即可。選擇主菜單ax-plusii中的siulatr項(xiàng)，翻開模擬器，選擇start開場仿真。觀察仿真波形如圖2所示：其中的t1、t2、t3、t4就是計算機(jī)工作所需要的

8、節(jié)拍脈沖，節(jié)拍的寬度取決于時鐘源的輸入頻率，輸入的時鐘源用來為環(huán)形脈沖發(fā)生器提供頻率穩(wěn)定且電平匹配的方波時鐘脈沖信號，它通常由時鐘晶體震蕩器和與非門組成的正反響震蕩電路組成，其輸出送至環(huán)形脈沖發(fā)生器。通過仿真出的波形可以很直觀的看到該時序正是我們分析所希望得到的結(jié)果。設(shè)計中可以通過改變lk的脈沖寬度來得到不同周期的節(jié)拍電位。5總結(jié)利用該軟件的輔助設(shè)計，讓學(xué)生從根本邏輯電路的設(shè)計出發(fā)，通過仿真結(jié)果理解各個根本電路的特性，加深對計算機(jī)組織構(gòu)造的理解。整個設(shè)計過程可以使教學(xué)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證同步進(jìn)展，并能將抽象的理論知識，用科學(xué)、直觀的方式展示出來，對培養(yǎng)理論才能能起到良好的效果。參考文獻(xiàn)：3蘇新紅，尹立強(qiáng).ax+plus