數(shù)字電子技術(shù)___教案-資料下載頁(yè)

【導(dǎo)讀】了解本門課程的基本內(nèi)容；了解數(shù)字電路的特點(diǎn)及應(yīng)用、分類及學(xué)習(xí)方法；掌握二、八、十、十六進(jìn)制的表示方法及相互轉(zhuǎn)換；知道8421BCD碼、余三碼、格雷碼的意義及表示方法。叫做數(shù)字信號(hào)；工作在數(shù)字信號(hào)下的電子電路稱為數(shù)字電路。微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展導(dǎo)致了數(shù)字電路的飛速發(fā)展。器、比較器、數(shù)據(jù)選擇器。兩個(gè)狀態(tài)“0”和“1”，對(duì)元件精度要求低。信號(hào)易辨別不易受噪聲干擾。TTL系例數(shù)字電路、門陣列、可編程邏輯器件。容易進(jìn)行加密處理。逢八進(jìn)一；系數(shù)0～7；基數(shù)8；權(quán)8n。將十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)采用“除2取余法”，一個(gè)余數(shù)為二進(jìn)制數(shù)的最低位，最后一個(gè)余數(shù)為最高位。起來，便得到了相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。例將八進(jìn)制數(shù)()8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。十進(jìn)制碼，又稱BCD碼。

　　

【正文】 現(xiàn) ?(利用了移位寄存器 ) 移位寄存器又分為單向移位寄存器和雙向移位寄存器。 一、單向移位寄存器 ㈠ 由 4個(gè)維持阻塞 D 觸發(fā)器組成 4 位右移位寄存器。 1．邏輯電路 ： 4 個(gè) D 觸發(fā)器共用一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)，因此為同步時(shí)序邏輯電路。 數(shù)碼由最左邊的 FF0 的 DI端串行輸入。 . . 2．工作原理 每一個(gè)觸發(fā)器的輸出 → 其右邊觸發(fā)器的輸入， 則對(duì)應(yīng)每一個(gè) CP上升沿，數(shù)據(jù)右移一位。 3．右移位寄存器的狀態(tài)表 并行輸出方式：數(shù)碼由 Q Q Q Q0 取出 串行輸出方式：數(shù)碼從 Q3取出，但需要輸入 4（觸發(fā)器的個(gè)數(shù)） +4（數(shù)碼位數(shù)）個(gè)移位脈沖才能從 4位寄存器中取出存放的 4位數(shù)碼1011。 . . ㈡ 4 位左移位寄存器。 數(shù)碼由最右邊的 FF3 的 端串行輸入。 每一個(gè)觸發(fā)器的輸出 → 其左邊觸發(fā)器的輸入， 則對(duì)應(yīng)每一個(gè) CP上升沿，數(shù)據(jù)左移一位。 二、雙向移位寄存器 （自學(xué)） 移位寄存器的應(yīng)用 一、環(huán)形計(jì)數(shù)器 為同步時(shí)序邏輯電路。 下面分析它的工作原理。 （鞏固已經(jīng)學(xué)過的同步電路的分析方法。可簡(jiǎn)單講分析過程，重點(diǎn)講明邏輯功能和工作波形。） 邏輯功能 ① 4 位環(huán)形計(jì)數(shù)器只有 4 個(gè)有效工作狀態(tài)，即只能計(jì) 4 個(gè)數(shù)。 ② 狀態(tài)利用率很低： 由 4 個(gè)觸發(fā)器組成的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器有 16 個(gè). . 不同的狀態(tài)。因此，有 12個(gè)無效狀態(tài)。 ③ 能夠自啟動(dòng)： 如由于某種原因 而進(jìn)入無效狀態(tài)時(shí)，只要繼續(xù)輸入計(jì)數(shù)脈沖 CP，電路就會(huì)自動(dòng)返回有效狀態(tài)工作。 工作波形（在有效狀態(tài)時(shí)）。 Q0、 Q Q Q3 輸出的波形為一組順序脈沖（依次出現(xiàn)正脈沖），因此，環(huán)形計(jì)數(shù)器也是一個(gè)順序脈沖發(fā)生器。 （本節(jié)稍后將會(huì)講到） 優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：電路狀態(tài)利用率低，計(jì) n 個(gè)數(shù)，需 n 個(gè)觸發(fā)器，很不經(jīng)濟(jì)。 自啟動(dòng)扭環(huán)計(jì)數(shù)器，為同步時(shí)序邏輯電路。 邏輯功能 ① 4 位扭環(huán)計(jì)數(shù)器只有 8 個(gè)有效工作狀態(tài)，即能計(jì) 8個(gè)數(shù)。 ② 狀 態(tài)利用率較低： 由 4 個(gè)觸發(fā)器組成的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器有 16個(gè)不同 的狀態(tài)。因此，有 8個(gè)無效狀態(tài)。 ③ 能夠自啟動(dòng)： 如由于某種原因而進(jìn)入無效狀態(tài)時(shí)，只要繼續(xù)輸入計(jì)數(shù)脈沖 CP，電路就會(huì)自動(dòng)返回有效狀態(tài)工作。 . . 優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：每次狀態(tài)變化只有一個(gè)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，不存在競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象，電路比較簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：電路狀態(tài)利用率不高。 【 小 結(jié) 】 寄存器和移位寄存器的原理及應(yīng)用 【 練 習(xí) 】 、 、 、 【 作 業(yè) 】 、 、 課后反思： 課 時(shí) 教 案 . . 濟(jì)南電子機(jī)械工程學(xué)校 、濟(jì)南第二職業(yè)中專 授課教師：荊榮霞 科目 數(shù)字電路 第 周第 課時(shí) 年 月 日 課題 異步計(jì)數(shù)器 授課班級(jí) 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo) 1 掌握計(jì)數(shù)器的概念、分類。 2 掌握異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)思想、電路結(jié)構(gòu)、工作原理、邏輯 功能。 3 了解異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的分析方法、邏輯功能描述。 能力目標(biāo) 能分析常用的異步 計(jì)數(shù)器原理 德育目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生勤學(xué)好問的學(xué)習(xí)精神 重點(diǎn) 計(jì)數(shù)器的邏輯功能描述，特別是時(shí)序圖。 難點(diǎn) 基本概念：計(jì)數(shù)器、模、分頻器。 授課 方法 講、練結(jié)合 課型 教具 實(shí)驗(yàn) 教學(xué)內(nèi)容及過程 【 復(fù)習(xí)提問 】 二進(jìn)制加法的進(jìn)位規(guī)則？ 【 引入新課 】 異步計(jì)數(shù)器 ．異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù) 根據(jù)學(xué)生的程度，有時(shí)也可以從設(shè)計(jì)的角度，討論異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)思想。 各觸發(fā)器應(yīng)滿足兩個(gè)條件： 每當(dāng) CP 有效觸發(fā)沿到來時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次，即用 T′ 觸發(fā)器。 控制觸發(fā)器的 CP端， 只有當(dāng)?shù)臀挥|發(fā)器 Q由 1→0 （下降沿）時(shí)，應(yīng)向高位 CP端輸出一個(gè)進(jìn)位信號(hào)（有效觸發(fā)沿），高位觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)加 1。 ] 由 JK 觸發(fā)器組成 4 位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 . . ① 邏輯電路 JK 觸發(fā)器都接成 T′ 觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)。 ② 工作原理 異步置 0端 上加負(fù)脈沖，各觸發(fā)器都為 0 狀態(tài)，即 Q3Q2Q1Q0＝0000 狀態(tài)。在計(jì)數(shù)過程中， 為高電平。 只要低位觸發(fā)器由 1狀態(tài)翻到 0 狀態(tài)，相鄰高位觸發(fā)器接收到有效CP 觸發(fā)沿， T′ 的狀態(tài)便翻轉(zhuǎn)。 ③ 狀態(tài)轉(zhuǎn)換順序表 。 電路為十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 . . ④ 工作波形（又稱時(shí)序圖或時(shí)序波形） 輸入的計(jì)數(shù)脈沖每經(jīng)一級(jí)觸發(fā)器，其周期增加一倍，即頻率降低一半。 一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器就是一個(gè) 2分頻器， 16 進(jìn)制計(jì)數(shù)器即是一個(gè) 16 分頻器。 表 四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 狀態(tài)轉(zhuǎn)換順序表 圖 D觸發(fā)器組成的 4位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 的邏輯圖。 由于 D 觸發(fā)器用輸入脈沖的上升沿觸發(fā)，因此，每個(gè)觸發(fā)器的進(jìn)位信號(hào)由 端輸出。 其工作原理類似，讓學(xué)生課后自行分析。 . . ．異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器 根據(jù)學(xué)生的程度，有時(shí)也可以從設(shè)計(jì)的角度，討論異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)思想。 [二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算規(guī)則： 1－ 1＝ 0， 0— 1不夠，向相鄰高位借位，10－ 1＝ 1； 各觸發(fā)器應(yīng)滿足兩個(gè)條件： 每當(dāng) CP 有效觸發(fā)沿到來時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次，即用 T′ 觸發(fā)器。 控制觸發(fā)器的 CP端，只有當(dāng)?shù)臀挥|發(fā)器 Q由 0→1 （上升沿）時(shí)，應(yīng)向高位 CP端輸出一個(gè)借位信號(hào)（有效觸發(fā)沿），高位觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)減 1。 ] 由 JK 觸發(fā)器組成的 4位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器 ① 邏輯圖。 FF3～ FF0 都為 T′ 觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)。 低位觸發(fā)器由 0→ 1 （上升沿）時(shí)，應(yīng)向高位 CP 端輸出一個(gè)借位信號(hào)（有效觸發(fā)沿），而觸發(fā)器為下降沿觸發(fā)，低位觸發(fā)器應(yīng)從 端輸出借位信號(hào)。 . . ② 工作原理 表 四位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)狀態(tài)順序表 . . 【 小 結(jié) 】 異步計(jì)數(shù)器的分析方法 【 練 習(xí) 】 補(bǔ)充練習(xí) 【 作 業(yè) 】 課后反思： . . 課 時(shí) 教 案 濟(jì)南電子機(jī)械工程學(xué)校 、濟(jì)南第二職業(yè)中專 授課教師：荊榮霞 科目 數(shù)字電路 第 周第 課時(shí) 年 月 日 課題 集成異步 計(jì)數(shù)器 授課班級(jí) 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo) 1 掌握 集成異步 計(jì)數(shù)器 74LS290 的邏輯功能、應(yīng)用（級(jí)聯(lián)法、反饋歸零法） 2 掌握 MSI器件實(shí)現(xiàn)的時(shí)序電路的分析與設(shè)計(jì)方法 3 掌握 N 進(jìn)制計(jì)數(shù)器的組合（實(shí)現(xiàn)異步計(jì)數(shù)器） 能力目標(biāo) 能 查手冊(cè)使用 MSI 計(jì)數(shù)器 德育目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生勤學(xué)好問的學(xué)習(xí)精神 重點(diǎn) MSI74LS290 的邏輯功能、應(yīng)用（級(jí)聯(lián)法、反饋歸零） 難點(diǎn) 異步置 0 和置 9功能的正確理解 授課 方法 講、練結(jié)合 課型 教具 實(shí)驗(yàn) 教學(xué)內(nèi)容及過程 【 復(fù)習(xí)提問 】 如何查看集成邏輯器件的功能表（如譯碼器） 【 引入新課 】 集成 異步計(jì)數(shù)器 集成 異步計(jì)數(shù)器 CT74LS290 掌握查手冊(cè)使用 MSI 器件的 方法。 一 器件的邏輯功能 . . 1． 電路結(jié)構(gòu)框圖（未畫出置 0 和置 9輸入端）： 2． 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 + 五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 所以又稱為：集成異步二 — 五一十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 邏輯功能示意圖 說明： MSI 器件畫邏輯功能示意圖的方法。 ⑴ 先畫一個(gè)矩形框 ⑵ 在矩形框中填入 MSI 器件的型號(hào) ⑶ 在矩形框的四周畫輸入、輸出引線，位置根據(jù)需要而定，原則是使構(gòu)成的電路原理清析，簡(jiǎn)單明了。一般 CP信號(hào)加上 “ ＞ ”符號(hào)，低電平有效時(shí)加小圓圈。 ROA 和 ROB：置 0輸入端，都為高電平時(shí)有效置 0（即 0000） S9A 和 S9B：置 9輸入端，都為高電平時(shí)有 效置 9（即 1001） 思考：若置 0、置 9 同時(shí)有效，結(jié)果如何？置 9。一般不允許出現(xiàn)。 4．邏輯功能說明 . . （ 1）異步置 0 功能。 計(jì) 數(shù)脈沖由 CP0 輸入，從 Q0 輸出時(shí)，則構(gòu)成一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)脈沖由 CP1 端輸入，輸出為 Q3Q2Q1Q0 時(shí)，則構(gòu)成異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 二 應(yīng)用 1．實(shí)現(xiàn) 十 進(jìn)制 附：用級(jí)聯(lián)（相當(dāng)于串行進(jìn)位）法實(shí)現(xiàn) N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法（異步）。 課堂討論：級(jí)聯(lián)法實(shí)現(xiàn)更大容量計(jì)數(shù)器時(shí)，計(jì)數(shù)器的順序如何？ 這樣構(gòu)成的 N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)將保 留 M1進(jìn)制計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)。 8421BCD 碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)表 5421BCD 碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)表 . . 如將 Q0 和 CP1 相連，計(jì)數(shù)脈沖由 CP0 輸入，輸出為 Q3Q2Q1Q0 時(shí)，則構(gòu)成 8421BCD 碼異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 25=10 復(fù)習(xí)（提問）： 5421BCD 碼？ 如將 Q3 和 CP0 相連， 計(jì)數(shù)脈沖由 CP0 端輸入，從高位到低位的輸出為 Q0Q3Q2Q1 時(shí)，則構(gòu)成 5421BCD 碼異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。52=10 2．利用反饋歸零法獲得 N（任意正整數(shù)）進(jìn)制計(jì)數(shù)器 ⑴ 計(jì)數(shù)器的置 0功能 集成計(jì)數(shù)器的置 0 方式有異步和同步兩種。 ① 異步置 0：與時(shí)鐘脈沖 CP 沒有任何關(guān)系， 只要異步置 0 輸入端出現(xiàn)置 0 信號(hào)，計(jì)數(shù)器便立刻被置 0。 ② 同步置 0：輸入端獲得置 0信號(hào)后， 只是為置 0創(chuàng)造了條件，還需要再輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖 CP，計(jì)數(shù)器才被置 0。 ⑵ 利用反饋歸零法獲得 N進(jìn)制計(jì)數(shù)器 用 S0， S1， S2… ， SN表示輸入 0， 1， 2， … ， N 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖 CP 時(shí)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)。 N 進(jìn)制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)工作狀態(tài)應(yīng)為 N 個(gè)： S0， S1， S2… ， SN1 對(duì)于異步置 0： 在輸入第 N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖 CP 后，通過控制電路，利用狀態(tài) SN 產(chǎn)生一個(gè)有效置 0信號(hào)，送給異步置 0端，使計(jì)數(shù)器立刻置 0，即實(shí)現(xiàn)了 N進(jìn)制計(jì)數(shù)。 對(duì)于同步置 0： 在輸入第 N－ 1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖 CP 時(shí)，利用狀態(tài) SN1. . 產(chǎn)生一個(gè)有效置 0 信號(hào)，送給同步置 0端，等到輸入第 N 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖 CP 時(shí)，計(jì)數(shù)器才被置 0，回到初始的零狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn) N進(jìn)制計(jì)數(shù)。 課堂討論：異步置 0時(shí)狀態(tài) SN 出現(xiàn)的時(shí)間有多久？ 步驟： ① 寫出計(jì)數(shù)器 狀態(tài)的二進(jìn)制代碼。 下面以構(gòu)成十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器為例進(jìn)行說明。 當(dāng)利用異步置 0端獲得十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)， SN＝ S12＝ 1100； 當(dāng)利用同步置 0端獲得十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)， SN1＝ S121＝ S11＝1011。 ② 寫出反饋歸零函數(shù)。 根據(jù) SN 或 SN1寫置 0 端的邏輯表達(dá)式。 若用 CT74LS290（異步置 0）構(gòu)成十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用 SN ， 可令 R0A= Q3， R0B＝ Q2 ③ 畫連線圖。 主要根據(jù)反饋歸零函數(shù)畫連線圖。 ［例 ］ 試用 CT74LS290 構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 解：（ 1）寫出 S6 的二進(jìn)制代碼為 S6＝ 0110 （ 2）寫出反饋歸零函數(shù)。由于 CT74LS290 的異步置 0信號(hào)為高電平 1，因此， （ 3）畫連線圖。 首先實(shí)現(xiàn) 8421BCD 碼的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 再將異步置 0輸入端 R0A 和 R0B 分別接 Q Q1，同時(shí)將 R9A 和 R9B接 0。 利用計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)獲得大容量 N進(jìn)制計(jì)數(shù)器 一、級(jí)聯(lián)法 計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)是將多個(gè)集成計(jì)數(shù)器（如 M1進(jìn)制、 M2 進(jìn)制）串接起來，以獲得計(jì)數(shù)容量更大的 N（ =M1M2 ）進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 一般集成計(jì)數(shù)器都設(shè)有級(jí)聯(lián)用的輸入端和輸出端。 . . 異步計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)的方法：低位的進(jìn)位信號(hào) → 高位的 CP 端 兩片接成十進(jìn)制的 CT74LS290 級(jí)聯(lián)組成 1010=100 進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器。 二、反饋歸零法 例：實(shí)現(xiàn)異步二十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器 首先由兩片 CT74LS290 構(gòu)成的 100 進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 再利用反饋歸零法， S23 的二進(jìn)制代碼： 0010 0011 當(dāng)高位片 CT74LS290（ 2）計(jì)到 低位片計(jì)到 3 時(shí)，兩級(jí)與非門輸出高電平 1，加到異步置 0 端，使計(jì)數(shù)器回到初始的 0狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了二十三進(jìn)制計(jì)數(shù)。 【 小 結(jié) 】 集成異步計(jì)數(shù)器的功能及應(yīng)用 【 練 習(xí) 】 . . 【 作 業(yè) 】 用 74L