一、实验学时
4学时
二、实验目的
掌握节拍脉冲发生器的设计方法，理解节拍脉冲发生器的工作原理。
三、实验环境
硬件资源：PC机或笔记本电脑，康芯实验箱；软件资源：Quartus17.1设计平台。
四、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。
某机器的连续节拍发生电路可由4个D触发器组成，如图3.1所示，该电路可产生4个等间隔的时序节拍信号T1–T4，其中CLK为时钟信号，当RST为低电平时，T1输出为“1”，而T2、T3、T4输出为“0”；当RST由低电平变为高电平后，T1–T4将在CLK的输入脉冲作用下，周期性地轮流输出正脉冲（脉冲宽度为一个时钟周期）。
（1）实验任务1：连续节拍发生电路设计
T1–T4以及CLK、RST的工作波形如图3.2所示。示例顶层文件是STEP1.bdf。硬件电路见图3.1所示。
图3.1 节拍脉冲发生器电路
（2）实验任务2：单步节拍发生电路设计
用单步节拍发生电路可以对微程序进行单步运行调试。如图3.3所示，该电路每当STEP出现一个正脉冲后，仅输出一组T1、T2、T3、T4节拍信号，直到STEP出现下一个正脉冲。
示例顶层文件是STEP2.bdf，仿真波形如,图3.4所示。
图3.2 单步节拍发生电路
由图3.3 知，STEP=0:T1–T4 清零；T5=1:关断 CLK。
（3）实验任务3：单步/连续节拍发生电路设计
增加两个2-1多路选择器，可将图3.3所示电路修改为图3.5所示电路。
图3.3 单步/连续节拍发生器电路
CLK是输入时钟信号，RST1是输入复位控制信号，低电平复位， H_RUN是控制信号，STEP是单步或连续节拍发生控制信号，共输出4个节拍信号T1、T2、T3、T4。电路功能如下表：
五、实验结果
本实验仿真波形如图2所示。其中，CLK、RST、STEP、H_RUN、STOP是控制信号，T1、T2、T3、T4是输出信号，仿真波形的正确性在康芯实验箱上得到了验证。
图3.4 节拍脉冲发生器电路仿真图
图3.5 单步节拍发生电路仿真图
图3.6 单步/连续节拍发生器电路仿真图
六、实验讨论与总结