数字电路教案-课题三 计数器1(2课时)

理 论 课 授 课 教 案 课 程 名 称 脉冲与数字电 路 第四单元 ：时序逻辑电路 课三 计数器 审 批 签 字   授课时间 2009． ． 授课班级 08级电子电工班 课时 2 实用课时   教学目的与要求 1、熟悉异步二进制计数器电路组成、原理、特性 2、熟悉同步二进制计数器电路组成、原理、特性 教学重点与难点 电路组成、原理、特性 授课类型 理论课 □ 多媒体课件□ 教学 讲授法 □ 教具 挂图 □ 模型 □ 实物 □ 电教设备 □ 多媒体设备 □ 参考资料   复习提问 触发器的电路组成、工作原理、特性 10min 教 学 过 程 和 内 容 时间分配 与教法 课题三 计数器 一、二进制计数器 计数器：用以统计输入时钟脉冲CP个数的电路。 计数器的分类： 1）按计数进制分 二进制计数器：按二进制数运算规律进行计数的电路称作二进制计数器。 十进制计数器：按十进制数运算规律进行计数的电路称作十进制计数器。 任意进制计数器：二进制计数器和十进制计数器之外的其它进制计数器统称为任意进制计数器。 二进制计数器是结构最简单的计数器，但应用很广。 2）按数字的变化规律 计数器：随着计数脉冲的输入作递增计数的电路称作加法计数器。 减法计数器：随着计数脉冲的输入作递减计数的电路称作减法计数器。 加/减计数器：在加/减控制信号作用下，可递增计数，也可递减计数的电路，称作加/减计数器，又称可逆计数器。 也有特殊情况，不作加/减，其状态可在外触发控制下循环进行特殊跳转，状态转换图中构成封闭的计数环。 3）按计数器中触发器翻转是否同步分： 异步计数器：计数脉冲只加到部分触发器的时钟脉冲输入端上，而其它触发器的触发信号则由电路内部提供，应翻转的触发器状 75min 教 学 过 程 和 内 容 时间分配 与教法 态更新有先有后的计数器，称作异步计数器。 同步计数器：计数脉冲同时加到所有触发器的时钟信号输入端，使应翻转的触发器同时翻转的计数器，称作同步计数器。 1、异步二进制计数器 ： 异步计数器的计数脉冲没有加到所有触发器的CP端。 当计数脉冲到来时，各触发器的翻转时刻不同。分析时，要特别注意各触发器翻转所对应的有效时钟条件。 异步二进制计数器是计数器中最基本最简单的电路，它一般由接成计数型的触发器连接而成，计数脉冲加到最低位触发器的CP端，低位触发器的输出Q作为相邻高位触发器的时钟脉冲。 1）异步二进制加法计数器 必须满足二进制加法原则：逢二进一（1+1=10，即Q由1→0时有进位。） 组成二进制加法计数器时，各触发器应当满足： ① 每输入一个计数脉冲，触发器应当翻转一次（即用T′触发器）； ② 当低位触发器由1变为0时，应输出一个进位信号加到相邻高位触发器的计数输入端。 （1）JK触发器构成的3位异步二进制加法计数器（用CP脉冲下降沿触发） ① 电路组成 图5-12 3位异步二进制加法计数器 ② 工作原理 ： ③ 计数器的状态转换表   教 学 过 程 和 内 容 时间分配 与教法 表5-5 3位二进制加法计数器状态转换表 CP顺序 Q2 Q1 Q0 等效十进制数 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 2 3 0 1 1 3 4 1 0 0 4 5 1 0 1 5 6 1 1 0 6 7 1 1 1 7 8 0 0 0 0       ④ 时序图 图5-13  3位二进制加法计数器的时序图 ⑤ 状态转换图 图5-14  3位二进制加法计数器的状态转换图 ⑥  结论 如果计数器从000状态开始计数，在第八个计数脉冲输入后，计数器又重新回到000状态，完成了一次计数循环。所以该计数器是八进制加法计数器或称为模8加法计数器。 异步二进制计数器的构成方法可以归纳为： ① N位异步二进制计数器由N个计数型（T′）触发器组成。 ②若采用下降沿触发的触发器 加法计数器的进位信号从Q端引出 减法计数器的借位信号从Q端引出  若采用上升沿触发的触发器 加法计数器的进位信号从Q端引出 减法计数器的借位信号从Q端引出  N位二进制计数器可以计2N个数，所以又可称为2N进制计数器。   教 学 过 程 和 内 容 时间分配 与教法 异步二进制计数器的优点：电路较为简单。 缺点：进位（或借位）信号是逐级传送的，工作频率不能太高； 状态逐级翻转，存在中间过渡状态 。 状态从111→000的过程？ 111→110 →100 → 000 2、同步二进制计数器  同步计数器中，各触发器的翻转与时钟脉冲同步。 同步计数器的工作速度较快，工作频率也较高。 1）．同步二进制加法计数器 （1）思想： ① 所有触发器的时钟控制端均由计数脉冲CP输入，CP的每一个触发沿都会使所有的触发器状态更新。 ② 应控制触发器的输入端，可将触发器接成T触发器。 当低位不向高位进位时，令高位触发器的T＝0，触发器状态保持不变； 当低位向高位进位时，令高位触发器的T=1，触发器翻转，计数加1。 （2）当低位全1时再加1，则低位向高位进位。 1＋1＝1 11＋1＝100 111＋1＝1000 1111＋1＝10000 可得到T的表达式为： T0=J0=K0=1 T1=J1=K1= Q0            T2=J2=K2= Q1Q0 T3=J3=K3= Q2Q1Q0 表5-7  　4位二进制加法计数器的状态转换表 （100页）   教 学 过 程 和 内 容 时间分配 与教法   小结 1、异步二进制计数器电路组成、原理、特性                3min 2、同步二进制计数器电路组成、原理、特性 作业 习题册                                                  2min 课后 教学 回顾 基本能理解异步二进制计数器及同步二进制计数器电路组成、原理、特性