资源简介

上课时间 XX年XX月XX日 第1、2课时
课题 寄存器 课型 理论课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 1.了解时序电路的概念和分类情况。 2.理解移位寄存器的工作原理。
教学重点 1.时序逻辑电路的特点。 2.寄存器。
教学难点 移位寄存器的原理。
教学过程
【课前复习】 1.触发器的特点。 2.JQ触发器、D触发器的逻辑功能。 【引入新课】 数字系统中常用的各种数字集成电路，根据原理可分成两大类，即组合逻辑电路和时序逻辑电路。 【新课】 1.时序逻辑电路概述 【特点】电路的输出状态不仅与同一时刻的输入状态有关，而且与电路原有状态有关。触发器是一种功能最简单的时序逻辑电路。 【组成】 组合逻辑门电路。 存储记忆电路——触发器。 【分类】 同步时序电路：存储电路各触发器受同——CP脉冲控制。 异步时序电路：各触发器没有统一的时钟脉冲。 2.寄存器 定义：寄存器的功能是存储数码或信息。 组成：触发器 + 控制电路（门电路）。 3.数码寄存器 数码寄存器是一种能够存放二进制数码的电路，它具有接收、存放和清除原有数码的功能。 图8.2.1是由四个D触发器构成的四位数码寄存器的逻辑图。 图8.2.1 四位数码寄存器 【工作原理】 （1）清除数码 当=0时，Q3Q2Q1Q0=0000，原来的数码被清除，清零后=1。 （2）接收数码 若要输入数码1110，将数码1110加到对应的数码输入端D3、D2、D1、D0，即D3D2D1D0=1110，当CP脉冲上升沿到来时，寄存器的状态Q3Q2Q1Q0=1110，完成了数码的接收。 （3）存放数码 CP脉冲消失后，只要=1，各D触发器的状态就保持不变，当需要这组数据时，可以直接从Q3Q2Q1Q0端读出。 由于该寄存器能同时输入各位数码，同时输出各位数码，又称为并行输入、并行输出数码寄存器。 4.移位寄存器 1）单向移位寄存器 单向移位寄存器分为左移寄存器和右移寄存器两类，它们的工作原理相同，下面以右移寄存器为例来说明。图8.2.2所示是由四个D触发器组成的右移寄存器电路图。 图8.2.2四位右移寄存器 寄存器要先清零，使=0，则Q0Q1Q2Q3=0000，然后置1。 假设输入数码为1011，当第一个CP脉冲上升沿到来时，第一个数码进入FF0，即Q0=1，则Q0Q1Q2Q3=1000；当第二个CP脉冲上升沿到来时，第二位数码进入FF0中，即Q0=1，同时FF0原来的数码进入FF1中，即Q1=1，于是Q0Q1Q2Q3=1100；当第三个CP脉冲上升沿到来时，第三位数码进入FF0中，即Q0=0，同时FF0原来的数码进入FF1中，FF1原来的数码进入FF2中，于是Q0Q1Q2Q3=0110；同理，第四个CP脉冲上升沿到来时，第四位数码进入FF0中，Q0Q1Q2Q3=1011，完成了数码的寄存。上述串行输入数码右移寄存过程，列于表8.2.1中。 表8.2.1 四位右移寄存器状态表 CP顺序输入输出移动过程DSR Q0 Q1Q2Q3000000清零111000右移一位211100右移二位300110右移三位411011右移三位
2）双向移位寄存器 从实用的角度看，移位寄存器大都设计成带移位控制端的双向移位寄存器，即在移位信号的作用下，电路既可以实现右移，又可以实现左移，同时还附有保持、异步清零等功能。 中规模集成寄存器74LS194为四位双向通用寄存器。CT74LS194的引脚排列如图8.2.3所示，S1、S0为工作方式控制端，它们的不同取值决定了寄存器的不同工作方式。表8.2.2为74LS194的功能状态表。 图8.2.3 74LS194引脚排列图 表8.2.2 74LS194的功能状态表 S1S0功能0××清零100保持101右移110左移111并行输入
3）应用举例 图8.2.4所示是用CT74LS194集成电路构成的环形脉冲分配器。 图8.2.4 环形脉冲分配器 【工作原理】 ①工作前，使S1S0=11，=1，此时电路处于并行输入状态，当CP的上升沿到来时，Q0Q1Q2Q3=1000。 ②工作时，使S1S0=01，=1，此时电路处于右移状态，当CP的上升沿到来时，Q0Q1Q2Q3=1000。 第1个CP：Q0Q1Q2Q30100，DSR =Q3=0。 第2个CP：Q0Q1Q2Q30010，DSR=Q3=0。 第3个CP：Q0Q1Q2Q30001，DSR = Q3=1。 第4个CP：Q0Q1Q2Q31000，回到初始状态。 【课堂小结】 1.时序电路的概念和分类情况。 2.数码移位寄存器的工作原理。 3.单向移位寄存器的工作原理。 4.双向移位寄存器的工作原理。 【布置作业】
教学后记
上课时间 XX年XX月XX日 第3、4课时
课题 计数器 课型 理论课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 1.了解计数器的功能。 2.十进制计数器的电路组成原理。。 3.集成十进制计数器的使用常识
教学重点 计数器的工作原理。
教学难点 计数器的工作原理
教学过程
【课前复习】 1.寄存器的工作原理分析。 2.寄存器的功能。 【引入新课】 在数字系统中，往往需要对脉冲的个数进行计数，以实现测量、运算和控制。具有计数功能的电路，称为计数器。 分类： 进位制：二进制计数器、非二进制计数器。 计数增减：加法计数器、减法计数器。 CP：同步计数器、异步计数器。 【新课】 1.二进制计数器 1）异步二进制加法计数器 每输入一个脉冲，就进行一次加1运算的计数器称为加法计数器。图8.3.1为由4个JK触发器组成的异步加法计数器。各触发器的J、K端均悬空，相当于J=K=1，处于计数状态。 图8.3.1 四位二进制异步加法计数器 【工作原理】 在计数脉冲输入前，先在加入负脉冲清零，使Q3Q2Q1Q0=0000。 恢复高电平后，CP每次下降沿到来后，触发器FF0的状态Q0翻转一次；Q0是触发器FF1的时钟脉冲，所以Q0每次下降沿到来后，触发器FF1的状态Q1翻转一次；Q1是触发器FF2的时钟脉冲，所以Q1每次下降沿到来后，触发器FF2的状态Q2翻转一次；Q2是触发器FF3的时钟脉冲，所以Q2每次下降沿到来后，触发器FF3的状态Q3翻转一次。Q0、Q1、Q2、Q3的波形图如图8.3.2所示。 图8.3.2 四位二进制加法计数器波形图 从上图可以看出，每次CP脉冲下降沿过后，Q3Q2Q1Q0的状态就是脉冲个数对应的二进制码。例如，第七个脉冲下降沿后，Q3Q2Q1Q0=0111，从而实现了二进制计数的功能。4位二进制异步加法计数器的计数范围是0000～1111，对应十进制数0～15，共有16种状态，第16个脉冲输入后，计数器又从初始状态0000开始递增计数。 2）同步二进制计数器 为了克服异步计数器计数速度较慢的缺点，设计了同步计数器，同步计数器的特点是，计数器中的各触发器受同一时钟脉冲的控制，各触发器状态的转换与输入时钟脉冲同步，因而计数速度得到提高。 由二进制逢二进一的计数规律可知：计数值每次加一，最低位Q0的状态就翻转一次；当Q0=1时，再来一个脉冲，计数值加一，向高位Q1进位，Q1状态翻转一次；当Q1Q0=11时，再来一个脉冲，计数值加一，向高位Q2进位，Q2状态翻转一次；当Q2Q1Q0=111时，再来一个脉冲，计数值加一，向高位Q3进位，Q3状态翻转一次。也就是说高位触发器翻转的条件是低位触发器状态全为1。图8.3.3是根据以上逻辑关系，用JK触发器和二输入端与门G1、G2组成的四位同步二进制加法计数器。 图8.3.3 四位同步二进制加法计数器 由图可知计数脉冲是同时加到各触发器的脉冲输入C1端，因此个触发器状态变化几乎与计数脉冲同步，从而加快了计数速度。 2.十进制计数器 在许多场合，人们习惯使用十进制进行计数，在数字仪表中为了显示读数的方便也常采用十进制。十进制共有0～9共10个数码，由于4位二进制可以表示16个状态，因此可以用4位二进制数表示1位十进制数码，最常用的二-十进制编码是8421BCD码，取16个编码中的前10个状态“0000”～“1001”分别表示十进制的0～9十个数码。十进制数的8421BCD编码如表8.3.1所示，编码名称中的8、4、2、1表示编码中每位数的“权”。二-十进制的编码方式，还有其他类型，如5421BCD编码等。 表8.3.1 8421BCD码表 计数脉冲二进制数码对应的十进制数码Q3Q2Q1Q0000000100011200102300113401004501015601106701117810008910019
如图8.3.4所示为十进制计数器。计数器从初态0000开始计数，一直计数到1001，这其间计数状态中Q3、Q1没有同时为1的情况，所以与非门输出为1，对计数没有影响；当第10个脉冲输入时计数器的状态将变成1010，此时与非门的输入全为1，则输出为0，计数器清零，返回初始状态0000，重新开始计数，同时Q3端形成一个完整的进位脉冲，使高一位的十进制计数器计数。 图8.3.4 十进制加法计数器 在实际应用中已有各种类型的集成计数器可供使用，无需再用触发器来组成计数器，使用十分方便。图8.3.5所示为十进制集成电路74LS160的外形和引脚排列图，该电路具有清零、预置数码、十进制计数以及保持原态等功能，表8.3.2所示为74LS160的主要功能。 （a）外形图 （b）引脚排列图 图8.3.5 74LS160外形及引脚排列图 表8.3.2计数器74LS160逻辑功能表 输入输出0××××××××000010××↑1111↑××××加法计数110××××××保持11×0×××××保持
（1）当=0时，计数器清零，=0000。 （2）当=1、=0时，进行预置数码，若输入数据为d0～d3，则CP上升沿到来后，存入数码，即=。 （3）当==1且==1时，计数器执行加法计数，满十从CO端送出正跳变进位脉冲。 （4）当==1，或中有一个是低电平时，计数器输出保持不变。 一片74LS160只能计一位十进制数，如果要构成一个模为100（计数范围为0～99）的计数器，可以将2片74LS160串联起来，如图8.3.6所示。低位的进位端CO接到高位的和，只有低位片有进位输出，高位片才能计数。同理，若想得到模为1000的计数器，可将3片74LS160串联起来。 图8.3.6 模100计数器连接图 【课堂小结】 1.异步二进制加法计数器。 2.同步二进制加法计数器。 3.十进制计数器。 【布置作业】
教学后记
上课时间 XX年XX月XX日 第5、6课时
课题 寄存器控制彩灯电路的搭建与调试 课型 实训课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 掌握移位寄存器的使用方法，验证其逻辑功能。
教学重点 搭建寄存器控制彩灯电路。
教学难点 验证寄存器的逻辑功能。
教学过程
【实训工具及器材】 （1）焊接工具及材料、连孔板、直流可调电源、万用表、信号发生器等 （2）所需元器件见表8.0.1。 表8.0.1 寄存器控制彩灯电路元器件清单 序号名称图号规格数量1发光二极管LED1，LED2，LED3，LED4，LED5，LED6，LED7，LED8Φ5 红色82拨动开关S0，S123直插电阻R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8510Ω84单排针　1pin 2.54间距105芯片底座DIP-1626集成块U1,U274LS19427防反接线座子和防反线　2pin 2.54间距各1个8单股导线　0.5mm*30mm19连孔板　10cm*6.3cm（技能高考用板）110杜邦线单头4根
【实训内容与步骤】 1.清点与检测元器件 根据表8.0.1清理元器件，最好将元器件放在一个盒子内。对元器件进行检查，看有无损坏的元器件，如果有立即进行更换，将元器件的检测结果记录在表8.0.2中。 表8.0.2 元器件检测记录表 序号名称图号元件检测结果1发光二极管LED1，LED2，LED3，LED4，LED5，LED6，LED7，LED8长脚为 极，检测时应选用的万用表挡位是 ，红表笔接二极管 极测量时，可使它可微弱发光。2拨动开关S0，S11、2脚之间的电阻为 ，2、3脚之间的电阻为 。3直插电阻R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8测量值为________Ω，选用的万用表挡位是 。4集成块U1,U2型号是
2.电路搭建 寄存器控制彩灯电路的搭建实物如图8.0.2所示。10个单排针分别装在U1的2、7、12、15脚，U2的2、7、12、15脚，CP和GND。 图8.0.2 寄存器控制彩灯电路装配效果图 3.电路通电 装接完毕，检查无误后，用万用表测量电路的电源两端有无短路，电路正常方可接入5V直流电源。在加入电源时，注意电源与电路板极性一定要连接正确。当加入电源后，观察电路有无异常现象，若有，立即断电，对电路进行检查。 4.电路测试与分析 （1）调节信号发生器使其输出频率2HZ、峰峰值为5V的方波，将其输出信号连接到CP，作为时钟脉冲。拨动开关，用杜邦线完成电路连接，如图8.0.3所示，检测寄存器控制彩灯电路功能是否正常，并将测试结果填写在表8.0.3中。 图8.0.3移位寄存器功能验证 表8.0.3 寄存器控制彩灯电路测试结果 开关状态电路连接 发光二极管的亮灭情况寄存器的工作模式（并行输入/保持/左移/右移）S1=1，S0=1U1的12脚连到U2的2脚，U2的12脚连到U1的2脚S1=0，S0=1U1的12脚连到U2的2脚，U2的12脚连到U1的2脚S1=0，S0=1U2的15脚连到U1的7脚，U1的15脚连到U2的7脚S1=0，S0=0U2的15脚连到U1的7脚，U1的15脚连到U2的7脚
（2）分析电路，回答相关问题。 ①将电路怎样改变，可以实现两个灯亮同时右移或左移？ ②将电路怎样改变，可以实现灯亮从中间往两边移动？ 【实训评价】 寄存器控制彩灯电路装配技能评价如表8.0.4所示。 表8.0.4 寄存器控制彩灯电路装配评价表 项目考核要求/内容配分（分）评分标准得分（分）元器件检测在表8.0.1中填写检测结果20每错一空扣2分，扣完为止电路焊接焊点光滑无毛刺，焊锡量适中10每处扣2分，扣完为止电路布局电路布局美观，无短路，开路10每处扣2分，扣完为止电路功能寄存器控制彩灯电路工作正常24每空3分分析电路分析电路，回答相关问题16每题8分安全文明操作（1）工作台上工具物品排放整齐10分工作台上物品随意摆放、脏乱，扣1——5分（2）严格遵照安全操作规程10违反安全操作规程扣1-5分合计100分实训体会学到的知识学到的技能收获
【课堂小结】 【布置作业】
教学后记
上课时间 XX年XX月XX日 第7、8课时
课题 寄存器控制彩灯电路的搭建与调试 课型 实训课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 1.掌握计数器的使用方法。 2.熟练搭建计数译码显示电路。
教学重点 搭建计数译码显示电路。
教学难点 计数器的使用方法。
教学过程
【实训工具及器材】 （1）焊接工具及材料、万用表、单孔板、直流可调电源、信号发生器等 （2）所需元器件见表8.0.5。 表8.0.5数码显示计数器元器件清单 序号名称图号规格数量1轻触开关S1SW-PB12七段数码管DS1,DS2SM4205623直插电阻R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7510Ω74直插电阻R81KΩ15集成块U1CD451816集成块U2CD451117芯片底座dip-1628单排针　2pin 2.54间距39单排针　4pin 2.54间距110单排针　1pin 2.54间距211单股导线　0.5mm*40mm112单孔板　10cm*10cm113杜邦线单头4根
【实训内容与步骤】 1.清点与检测元器件 根据表8.0.5清理元器件，最好将元器件放在一个盒子内。对元器件进行检查，看有无损坏的元器件，如果有立即进行更换，将元器件的检测结果记录在表8.0.6中。 表8.0.6 元器件检测记录表 序号名称图号元器件检测结果1轻触开关S1按下按钮，阻值为 ，松开按钮，阻值为 。2七段数码管DS1,DS2检测时应选用的万用表挡位是 。3直插电阻R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7测量值为________Ω，选用的万用表挡位是 。4直插电阻R8测量值为________Ω，选用的万用表挡位是 。5集成块U1型号是 6集成块U2型号是
2.电路搭建 数码显示计数器装接实物如图8.0.6所示。 图8.0.6 数码显示计数器电装配效果图 3.电路通电 用杜邦线将计数器CD4518的输出Q0～Q3分别连接到显示译码器CD4511的输入A0～A3。装接完毕，检查无误后，用万用表测量电路的电源两端有无短路，电路正常方可接入5V直流电源。在加入电源时，注意电源与电路板极性一定要连接正确。当加入电源后，观察电路有无异常现象，若有，立即断电，对电路进行检查。 4.电路测试与分析 （1）检测数码显示计数器功能是否正常 调节信号发生器使其输出频率2HZ、峰值为5V的方波，将其输出信号连接到CP，作为计数脉冲。数码管显示计数器通电测试的效果如图8.0.7所示。 图8.0.7 数码显示计数器测试 按下按键S1瞬间，U1的7脚变为 电平（高/低），计数值变为 。 观察数码管显示数据，是否从0到9循环计数？ （2）结合所学理论知识，分析该电路的工作过程。 该数码管为 数码管（共阳/共阴）， 电平点亮（高/低）。当计数值为2时，显示译码器CD4511的输入为A3A2A1A0= ，输出YgYfYeYdYcYbYa= ；当计数值为4时，显示译码器CD4511的输入为A3A2A1A0= ，输出YgYfYeYdYcYbYa= 。 【实训评价】 数码显示计数器装配技能评价如表8.0.7所示。 表8.0.7数码显示计数器评价表 项目考核内容配分（分）评分标准得分（分）元器件检测在表8.0.6中填写检测结果10每错一空扣2分，扣完为止电路焊接焊点光滑无毛刺，焊锡量适中15每处扣2分，扣完为止电路布局电路布局美观，无短路，开路15每处扣2分，扣完为止电路功能计数值清零8每空4分计数器正常计数14能实现此功能得14分，不能实现此项不得分电路分析数码显示计数器工作过程分析18每空3分安全文明操作（1）工作台上工具物品排放整齐10 工作台上物品随意摆放、脏乱，扣1——5分（2）严格遵照安全操作规程10违反安全操作规程扣1-5分合计100分实训体会学到的知识学到的技能收获
【课堂小结】 【布置作业】
教学后记
上课时间 XX年XX月XX日 第9、10课时
课题 秒计数器的搭建与调试 课型 实训课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 1.了解两位计数器的级联方法。 2.会使用逻辑门电路改变计数值。
教学重点 搭建秒计数器电路。
教学难点 使用逻辑门电路改变计数模。
教学过程
【实训工具及器材】 （1）焊接工具及材料、单孔板、直流可调电源、万用表、信号发生器等 （2）所需元器件见表8.0.8。 表8.0.8 秒计数器元器件清单 序号名称图号规格数量1轻触开关S1SW-PB12七段数码管DS1，DS2SM4205623直插电阻R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R10，R11，R12，R13，R14510Ω144直插电阻R151KΩ15集成块U1CD451816集成块U2，U3CD451127集成块U474LS0818芯片底座dip-1639芯片底座dip-14110单股导线　0.5mm*30mm111单孔板　10cm*10cm212杜邦线单头11根13单排针　2pin 2.54间距714单排针　4pin 2.54间距215单排针　1pin 2.54间距4
【实训内容与步骤】 1.清点与检测元器件 根据表8.0.8清理元器件，最好将元器件放在一个盒子内。对元器件进行检查，看有无损坏的元器件，如果有立即进行更换，将元器件的检测结果记录在表8.0.9中。 表8.0.9 元器件检测记录表 序号名称图号元器件检测结果1轻触开关S1按下按钮，阻值为 ，松开按钮，阻值为 。2七段数码管DS1，DS2检测时应选用的万用表挡位是 。3直插电阻R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R10，R11，R12，R13，R14测量值为________Ω，选用的万用表挡位是 。4直插电阻R15测量值为________Ω，选用的万用表挡位是 。5集成块U1型号是 。6集成块U2，U3型号是 。7集成块U4型号是 。
2.电路搭建 秒计数器装接实物图如图8.0.9所示。 （a）秒计数器个位装接实物图 （b）秒计数器十位装接实物图 图8.0.9 秒计数器装接实物图 装接完毕，检查无误后，用万用表测量电路的电源两端有无短路，电路正常方可接入5V直流电源。在加入电源时，注意电源与电路板极性一定要连接正确。当加入电源后，观察电路有无异常现象，若有，立即断电，对电路进行检查。调节信号发生器，使其输出频率为1HZ、峰值为5V的方波，将其输出信号连接到1clock（U1的1脚），作为秒计数脉冲。 4.电路测试与分析 （1）电路功能验证 ： 观察数码管显示数据，秒计数器个位显示是否正常？ （是/否），秒计数器十位显示是否正常？ （是/否）。 （2）结合所学理论知识，分析该电路的工作过程。 输入第25个脉冲过后，CD4518第一组计数器输出Q3Q2Q1Q0= ，CD4518第二组计数器输出Q3Q2Q1Q0= ，与门U4输入信号分别为 、 ，输出为 ，计数器U1计数是否清零？ （是/否） 输入第60个脉冲过后，CD4518第一组计数器输出Q3Q2Q1Q0= ，CD4518第二组计数器输出Q3Q2Q1Q0= ，与门U4输入信号分别为 、 ，输出为 ，计数器U1计数是否清零？ （是/否） 【实训评价】 秒计数器装配技能评价如表8.0.10所示。 表8.0.10秒计数器装配评价表 项目考核要求/内容配分（分）评分标准得分（分）元器件检测在表8.0.9中填写检测结果10每错一空扣2分，扣完为止电路焊接焊点光滑无毛刺，焊锡量适中15每处扣2分电路布局电路布局美观，无短路，开路15每处扣2分电路功能秒计数器功能正常20个位、十位计数显示均正常得20分，有一位不正常扣10分秒计数器电路工作过程分析20每错一空扣2分，扣完为止安全文明操作（1）工作台上工具物品排放整齐10工作台上物品随意摆放、脏乱，扣1——5分（2）严格遵照安全操作规程10违反安全操作规程扣1-5分合计100分实训体会学到的知识学到的技能收获
【课堂小结】 【布置作业】
教学后记

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