На джойстике есть еще сигнал "запись данных в регистр" и "клок/сдвиг", надо привязываться к этим двум сигналам, тогда будет синхронно работать. и лучше на контроллере еще и регистр сдвига сэмулировать, тогда можно вообще без джойстика обойтись.
только учтите, что эти сигналы в приставке формируются програмно (обычно в момент прерывания), и могут менять как скважность, так и интервал.
тут еще надо разобраться что в эмуляторах в качестве синхры используется (скорее всего тот же сигнал "записи данных в регистр".