电工电子技术-项目十一 触发器与时序逻辑电路

PAGE14PAGE14PAGE13PAGE13《电工电子技术》

教案课时分配表章序课程内容课时备注1直流电路42正弦交流电路43磁路与变压器44异步电动机65继电接触器控制系统46二极管的认知与应用67三极管的认知与应用68集成运算放大电路49逻辑门电路410组合逻辑电路411触发器与时序逻辑电路6合计52文旌课堂APP

课题认识触发器课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）掌握RS触发器的逻辑功能（2）掌握JK触发器的逻辑功能（3）掌握D触发器的逻辑功能（4）掌握T触发器的逻辑功能（5）能够测试各类触发器的逻辑功能思政育人目标：（1）学习老一辈电工人勇于探索、认真严谨的科研态度（2）锻炼迎难而上、团队合作的意识（3）通过不同类型的触发器学习，增加华为芯片案例的拓展，培养学生的爱国情怀和民族自信心教学重难点教学重点：RS触发器；JK触发器；D触发器；T触发器教学难点：RS触发器；JK触发器教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、万用表教学设计→→→→传授新知（40min）实操练习（35min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家认真预习触发器的相关内容，通过教材和微课学习。【学生】完成课前任务通过课前任务，使学生了解触发器，对疑难问题着重记录考勤

（2min）【教师】通过文旌课堂APP让学生签到【学生】签到，班干部交假条培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况课前复习

（3min）【教师】引领学生回忆上次课教学内容，根据学生反映，检验学生掌握情况。提问学生常用的组合逻辑电路有哪些？回顾组合逻辑电路运算的表达式及电路的逻辑图设计。【学生】聆听、互动、积极回答通过课前复习，检查学生对所学知识的掌握程度，调整课程进度，让学生自行查漏补缺问题导入（5min）【教师】通过视频或PPT图片讲解某机床设备中的一个安全保护电路，当操作人员的身体不慎处于刀具的工作范围时，电路可使电动机停转，从而起到安全保护作用。该电路主要由光电二极管、由或非门组成的基本RS触发器、三极管和、继电器KA等组成，其中触发器R，S端为高电平有效。当机床正常工作时，照明灯对进行照射，保持在低电阻值状态。当操作人员的身体进入刀具的工作范围时，会遮挡照明灯，的电阻值迅速升高，使截止。此时的集电极为高电位，从而将触发器置1。此时将导通，KA线圈通电，其连接在电动机控制电路中的动断触点断开，切断电动机控制电路，使电动机停转。【教师】提出以下问题：你能分析上述电路中触发器的作用及其逻辑功能吗？当操作人员的身体撤出刀具工作范围后，电路有何变化呢？【学生】讨论、举手回答【教师】通过学生的回答引入要讲的知识通过机床设备安全保护电路工作原理的演示，提出触发器的作用及逻辑功能，引入触发器相关知识，激发学生的好奇心传授新知

（40min）【教师】提问数字电路的分类？【学生】讨论、举手回答根据逻辑功能的不同特点，数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。【教师提问】组合逻辑电路的含义是什么？什么又是时序逻辑电路？【学生】讨论、举手回答组合逻辑电路（组合电路）：在数字电路中，若电路任意时刻的输出状态仅取决于该电路当时输入各变量的状态组合，而与电路原来的状态无关。时序逻辑电路：若数字电路在任意时刻的输出状态，不仅取决于该电路当时的输入状态，还与电路原来的状态有关。时序逻辑电路具有记忆和存储功能。触发器：为了使存储单元在同一时刻同步动作，在每个存储单元的电路上引入时钟脉冲作为控制信号，来“触发”电路动作，并根据输入信号的不同而改变输出状态，在时钟脉冲触发时才能动作的存储单元电路。触发器分类：触发器按其逻辑功能的不同可分为RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器等类型。RS触发器【教师】通过ppt讲解RS触发器1．基本RS触发器（1）电路结构由与非门组成的基本RS触发器结构：它由两个与非门的输入、输出端交叉耦合而成。其中，R，S端为输入端，Q，端为输出端，Q，的逻辑状态相反。一般规定触发器Q端的状态作为触发器的状态。触发器有两个稳定的状态，即当，时，称触发器处于1状态；当，时，称触发器处于0状态。R，S端平时接高电平，均处于1状态；当加负脉冲后，相应的输入端将由1状态变为0状态。（2）状态转换和逻辑功能分析设为触发器原来的状态（也称为初态）；为加触发信号（正、负脉冲或时钟脉冲）后新的状态（也称为次态）。（1）出1）得；反馈到门，由与非逻辑关系“全1出0”得；再反馈到门，即使此时负脉冲消失、，按与非逻辑关系（有0出1）仍然有。也就是说，此种情况下，无论触发器初态为0还是为1，经触发后它都会保持0状态。（2）当，时：当门的S端加负脉冲后，，由与非逻辑关系分析可知，此种情况下，无论触发器初态为0还是为1，经触发后它都会保持1状态。（3）当，时：R端和S端均未加负脉冲，触发器保持初态不变。（4）当，时：当R端和S端同时加负脉冲时，门和门的输出端都为1，这就达不到Q，逻辑状态相反的要求。此后，如果负脉冲都去除，则次态会由于两个门延迟时间的不同，以及当时所受外界干扰不同等因素而无法判定，即出现不定状态。因此，这种情况在使用中应禁止出现。基本RS触发器的逻辑功能表：RS功能说明000001××不定状态，禁用01010100置0（复位）10100111置1（置位）11110101保持原状态2．同步RS触发器为了使触发器能够按一定的节拍翻转，可在基本RS触发器的基础上，增加一个时钟控制端CP端，只有在CP端出现时钟脉冲时，触发器的状态才能变化。【教师】强调同步触发器的含义同步触发器：具有时钟脉冲控制的触发器，其状态的改变与时钟脉冲是同步的。（1）电路结构同步RS触发器是在基本RS触发器的基础上增加两个控制门，，并加入时钟脉冲输入端CP端构成的。（2）状态转换和逻辑功能分析当时，，的输出均为1。此时相当于，关闭，无论R端和S端的信号如何变化，触发器的状态保持不变。同步RS触发器的逻辑功能：RS功能说明00000101保持原状态01010111置110100100置0111101××不定状态，禁用同步RS触发器的状态转换分别由R，S和CP控制。其中，R，S控制状态转换的方向，即转换为何种次态；CP控制状态转换的时刻，即何时发生转换。同步RS触发器的逻辑表达式为：其中，加入约束条件是因为R和S不能同时为1，因为当R和S同时为1时触发器的状态不确定。利用约束条件将上式化简，于是得到同步RS触发器的特性方程为【教师】强调以下问题同步RS触发器虽然有CP端，但它仍存在一个不稳定的状态，而且在同一个CP脉冲作用期间（即期间），若输入端R和S的状态发生变化，会引起输出状态的变化，由此产生空翻现象（即在一个CP脉冲期间触发器的状态发生多次翻转）。【学生】聆听、理解、记录JK触发器【教师】通过ppt讲解JK触发器JK触发器的分类：主从型和边沿型。1．电路结构与原理边沿JK触发器的逻辑图：在CP端有一个“o”符号，表示CP下降沿有效；若无“o”符号，则表示CP上升沿有效。边沿JK触发器的逻辑图形符号：上升沿JK触发器下降沿JK触发器，分别是置0端、置1端，用来设置触发器的初始状态；J，K为信号输入端；CP为时钟脉冲输入端，高电平有效。JK触发器的逻辑功能表详见教材表11-3。【教师提问】试比较边沿JK触发器与同步RS触发器在逻辑图和逻辑功能上的区别。【学生】讨论、思考、回答2．特性表和特性方程在稳定状态下，用于描述J，K，，之间逻辑关系的JK触发器特性表详见教材表11-4。JK触发器的特性方程为JK触发器消除了RS触发器R，S同时为1时状态不定的问题。JK触发器有以下四个工作状态：为保持状态，即；，为置0状态；，为置1状态；为翻转，即。若将JK触发器的J，K端相连并接高电平，则它的逻辑功能为：次态是初态的反数。此时JK触发器被称为翻转触发器或触发器。D触发器【教师】通过ppt讲解D触发器D触发器：可以将下降沿JK触发器的J端经一个非门与K端相连组成。D触发器的逻辑图和逻辑图形符号为：当，即，时，触发器在CP的下降沿翻转（或保持）为1态；当，即，时，触发器在CP的下降沿翻转（或保持）为0态。某个时钟脉冲到来之后输出端Q的状态和脉冲到来之前D端的状态一致，所以D触发器的特性方程为D触发器的逻辑功能表：D功能000置010101置111T触发器【教师】通过ppt讲解T触发器T触发器的逻辑功能为：当时，每来一个时钟信号它的状态就翻转一次；而当时，时钟信号到达后它的状态保持不变。T触发器通常由其他触发器转换而来，而无单独的产品。例如，将JK触发器的J，K两个输入端连在一起作为T端，就可以构成T触发器。T触发器的逻辑图形符号T触发器的特性表为：T000011101110T触发器的特性方程为【学生】聆听、理解、记录结合所学，教师提问上节课的数字电路分类，调动学生的积极性结合PPT，教师讲解各电路的含义及分类结合PPT，分析RS触发器的结构、原理及逻辑功能具体分析RS触发器的状态转换，并从中总结逻辑功能在RS触发器的基础上，分析同步RS触发器的电路结构、原理及逻辑功能强调同步触发器的含义具体分析同步RS触发器的状态转换和逻辑功能强调同步RS触发器可能造成的现象结合PPT，分析JK触发器的工作原理和逻辑功能，学生重点理解设置讨论环节，学生主动思考，教师总结规律，帮助学生理解结合PPT讲解D触发器的逻辑图、逻辑功能和特性方程结合PPT讲解T触发器的逻辑图、逻辑功能和特性方程实操练习（35min）【教师】讲解和演示基本操作步骤说明双JK触发器74LS73、双D触发器74LS74、四D触发器74LS175，二输入四与非门74LS00，四输入二与门74LS21器件的使用方法和逻辑功能。【教师】重点强调以下问题（1）连接电路时注意芯片的引脚排列。（2）连接电路时注意芯片电源线和地线的连接。（3）测试触发器的功能时注意触发器的触发方式。【学生】聆听、理解、模仿操作操作步骤1.测试基本RS触发器的逻辑功能第一步：查看74LS73的引脚图，研读该芯片的逻辑功能。芯片中有两个下降沿JK触发器。当时JK触发器处于置“0”状态，当时JK触发器处于正常工作状态。第二步：连接电路，根据图11-8所示74LS73的引脚图，任选一个JK触发器接线，，J，K端接电平信号，CP端接单脉冲信号，Q端与端接电平指示灯。2.测试JK触发器的逻辑功能第一步：若电阻仍然很大，则剩下的那只管脚便是基极。第二步：若两次测得的电阻值一大一小，则基极一定是这两只管脚中的一个，须重新选择管脚测量。第三步：按表11-8所示输入信号的要求给JK触发器送入逻辑电平，测试输出端的电平变化，将测试结果填入表11-8中，并加以说明。【教师】经验提醒在测试时，表11-8中的可用置0信号来产生；可通过使，，并在CP端手动送入单脉冲（下降沿有效）来得到。【学生】聆听、理解、检验测量结果3.测试D触发器的逻辑功能第一步：查看74LS74的引脚图，研读该芯片的逻辑功能。该芯片中有两个D触发器。和分别是置“0”和置“1”端，当不需要直接置“0”和置“1”时，端和端都置“1”，这时D触发器处于时钟控制工作状态。。第二步：根据图11-9所示74LS74的引脚图，任选一个D触发器接线，，，D端接电平信号，CP端接单脉冲信号，Q端接电平指示灯。第三步：按表11-9所示输入信号的要求给D触发器送入逻辑电平，测试输出端的电平变化，将测试结果填入表中，并加以说明。【教师】经验提醒表11-9中的“0”与“1”起始状态可通过和端置“0”和置“1”来实现。【学生】聆听、理解、检验测量结果4．测试T触发器的逻辑功能第一步：研读T触发器的构成，选用合适芯片。JK触发器的J，K端连在一起作为T端即可构成T触发器。选用74LS73来测试T触发器的逻辑功能。第二步：根据图11-8所示74LS73的引脚图，任选一个JK触发器接线，将J，K两端相连，然后接电平信号，CP接单脉冲信号，Q与端接电平指示灯。第三步：按表11-10所示输入信号的要求给T触发器送入逻辑电平，测试输出端的电平变化，将测试结果填入表中，并加以说明。【教师】巡堂辅导，及时解决学生遇到的问题教师演示器件的使用步骤重点强调实操练习过程中存在的注意问题，学生认真聆听学生严格按照操作步骤完成RS触发器的逻辑功能的验证学生严格按照操作步骤完成JK触发器的逻辑功能的验证教师巡堂指导过程中，给出经验提醒，帮助学生实现实验验证学生严格按照操作步骤完成D触发器的逻辑功能的验证教师巡堂指导过程中，给出经验提醒，帮助学生实现实验验证学生严格按照操作步骤完成T触发器的逻辑功能的验证课堂小结

（3min）【教师】简要总结本节课的要点触发器是时序逻辑电路中常用的存储单元。本节课主要讲解了RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器的逻辑电路结构和逻辑功能，重点掌握触发器的逻辑功能。希望大家课后横向对比四种触发器的逻辑功能，按时完成课后作业，巩固知识。【学生】总结回顾知识点总结知识点，巩固学生对触发器相关知识的学习作业布置

（2min）【教师】布置课后作业请根据课堂知识，完成项目测评中的填空题1-2和解答题1，并撰写实验报告。预习任务二，观看任务二的微课并记录问题。【学生】完成课后任务通过课后复习巩固学到的知识教学反思本次课采用理论讲授与实验验证相结合的方式，将理论知识通过实操练习进行验证，既巩固了知识，又提升了动脑分析问题的能力。

课题时序逻辑电路的分析和设计课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）掌握时序逻辑电路的分析方法（2）掌握时序逻辑电路的设计方法思政育人目标：（1）培养了学生理论联系实际、解决实际问题的能力（2）引导学生从辩证唯物主义角度认识学习过程（3）树立勇于设计的创新意识教学重难点教学重点：时序逻辑电路的分析和设计方法教学难点：时序逻辑电路的设计方法教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、万用表、电流表、电压表教学设计→→→→传授新知（40min）实操练习（35min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家结合触发器知识的学习，预习时序逻辑电路的分析和设计内容，记录预习中存在的疑难问题，学生负责人汇总后反馈教师。【学生】完成课前任务通过课前任务，学生记录疑难点内容，增加学生对疑难问题的好奇心，带着问题上课考勤

（2min）【教师】通过文旌课堂APP让学生签到【学生】签到，班干部交假条培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况课前复习（3min）【教师】引领学生回忆上次课教学内容，检验学生掌握情况。提问常用的触发器有哪些？引导学生共同复述触发器的逻辑功能。【学生】积极互动，给随教师一起回顾内容通过课前复习，检查学生对所学知识的掌握程度，调整课程进度，让学生自行查漏补缺问题导入（5min）【教师】通过图片或生活现象讲解在项目十任务一的知识竞赛中，卡牌的使用与结果组各队的抢答情况都需要老师来判断，若采用电子设备，用逻辑电平开关和数字显示器代替条件组和规则组的卡牌，并为结果组配置抢答器，便可实现比赛的电子化。但此时仍需老师对抢答结果的正确与否进行判断。【教师】提出以下问题：若更进一步，以条件组的开关信号为输入信号，规则组通过控制电路为输入信号匹配对应的逻辑功能器件，从而获得一个输出信号，结果组通过抢答器输入抢答信号。设置一个判断器件来判断抢答信号与输出信号是否一致，以此来判断抢答结果是否正确，这样是否就可以使比赛自动进行呢？如果是，你能设计一个可以满足上述功能的时序逻辑电路吗？【学生】讨论、举手回答【教师】通过学生的回答引入要讲的知识通过问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的积极性，主动讨论传授新知

（40min）时序逻辑电路的分类：同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路两类。在同步时序逻辑电路中，起存储作用的各触发器是在同一个时钟源的控制下工作的。在异步时序逻辑电路中，各触发器的状态不是由同一个时钟源控制的。时序逻辑电路的分析方法【教师】通过ppt讲解时序逻辑电路的分析方法以同步时序逻辑电路为例分析分析一个时序逻辑电路的目的是确定该电路的逻辑功能，即确定电路状态及输出状态在输入变量和时钟信号作用下的变化规律。1．分析同步时序逻辑电路的一般步骤第一步：由给定的逻辑图列出每个触发器的驱动方程，即每个触发器输入信号的逻辑表达式。第二步：将得到的驱动方程代入相应触发器的特性方程，即可列出每个触发器的状态方程，从而得到由这些状态方程组成的整个时序逻辑电路的状态方程组。第三步：根据逻辑图和状态方程组列出电路的输出方程。【教师】重点讲解【例11-1】（详见教材）【学生】聆听、讨论、理解2．描述时序逻辑电路状态转换全过程的方法有时，仅凭时序逻辑电路的输出方程并不能完整地描述电路的逻辑功能，此时可用状态转换表、状态转换图和时序图等来描述电路状态转换的全部过程，从而确定电路的逻辑功能。（1）状态转换表将任意一组输入变量及电路初态的取值代入状态方程和输出方程，即可得出电路初态和次态下的输出值；以得到的次态作为新的初态，和这时的输入变量取值一起再代入状态方程和输出方程进行计算，又可得到一组新的次态和输出值。如此继续下去，将所有的计算结果列成真值表的形式，即可得到状态转换表。【教师】重点讲解【例11-2】（详见教材）【学生】聆听、讨论、理解有时也将电路的状态转换表列成如表所示形式。这种状态转换表可以比较直观地体现出在一系列时钟信号作用下电路状态转换的顺序。CP的顺序Y00000100102010030110410005101061101700000111110000经过7个时钟信号后，电路的状态循环变化一次，所以这个电路具有对时钟信号计数的功能。同时，因为每经过7个时钟脉冲作用后输出端输出1个脉冲（由0变1，再由1变0），所以这是一个七进制计数器，Y端的输出就是进位脉冲。（2）状态转换图为了更加形象、直观地显示出时序逻辑电路的逻辑功能，可进一步将状态转换表的内容表示成状态转换图的形式。在状态转换图中，以圆圈表示电路的各个状态，以箭头表示状态转换的方向。同时，在箭头旁注明状态转换前的输入变量取值和输出值。通常将输入变量取值写在斜线以上（无输入变量时无须标注），输出值写在斜线以下。（3）时序图为了便于用实验观察的方法检查时序逻辑电路的逻辑功能，还可以将状态转换表的内容画成时间波形的形式。在输入信号和时钟脉冲序列作用下，电路状态、输出状态随时间变化的波形图称为时序图。时序逻辑电路的设计方法【教师】通过ppt讲解时序逻辑电路的设计方法设计的时序逻辑电路应力求简单。当选用小规模集成电路来设计时，电路最简的标准是所用触发器和门电路的数目最少，而且触发器和门电路的输入端数目也最少。当选用中、大规模集成电路来设计时，电路最简的标准则是使用的集成电路数目最少、种类最少，而且互相间的连线也最少。以同步时序逻辑电路为例，其设计方法一般如下。1．建立电路的状态转换图和状态转换表根据具体的逻辑功能要求建立电路的状态转换图和状态转换表，即将要实现的时序逻辑功能用状态转换图和状态转换表等表示，具体方法如下：（1）明确具体的逻辑功能要求，确定电路的输入变量、输出变量和电路状态的数量和类型。（2）定义输入、输出逻辑状态以及每个状态的含义，并将电路状态按顺序编号。可以先假定一个初始状态，以该状态作为初态，根据输入条件确定电路输出的次态，以此类推，直至确定全部状态。（3）建立状态转换图，并根据状态转换图建立状态转换表。2．状态化简若两个电路状态在相同的输入下有相同的输出，并且转换到同样一个状态去，则称这两个状态为等价状态。将电路的等价状态合并的过程称为状态化简，通过它可以求得最简的状态转换图，使设计出来的电路更简单。3．状态分配状态分配又称状态编码，是为电路的每个状态指定一个特定的二进制代码。时序逻辑电路的不同状态是用不同的触发器状态组合来实现的。状态分配的一般方法如下。（1）确定触发器的数目。n个触发器有种状态组合，因此，为了获得时序逻辑电路所需的M个状态，须取。（2）为电路的每个状态指定对应的触发器状态组合，即指定一个二进制代码。每组触发器的状态组合都是一个二进制代码，当时，从个二进制代码中选取M个来对应电路状态的编码方案会有多种，选择合适的编码方案，可使设计的电路相对简单。状态分配完成后，状态转换图和状态转换表中的字符便可替换成对应的二进制代码。4．选定触发器的类型在设计具体的电路前需选定触发器的类型。选择触发器类型时应考虑到器件的供应情况，并应力求减少电路中使用的触发器种类。5．确定电路的状态方程、驱动方程和输出方程根据状态转换表和状态转换图、分配的状态编码、触发器的类型，可写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程。6．画出逻辑图并检查电路的自启动能力根据电路的驱动方程、状态方程和输出方程，可画出电路的逻辑图。有些同步时序逻辑电路在设计时会出现没有用到的无效状态，通电后，电路可能会陷入这些无效状态而不能退出。因此，在设计出电路的逻辑图后，应检查电路是否能进入有效状态，即是否具有自启动能力。若电路不能自启动，可在电路开始工作时通过预置数将电路的状态设置成有效状态循环中的一种，或者修改设计。【学生】聆听、讨论、理解结合PPT，讲解时序逻辑电路的分类及其含义结合PPT，具体分析时序逻辑电路的分析方法步骤结合具体例题，进行详细讲解分析状态转换全过程的方法结合例题，具体分析电路的状态转换表分析电路的状态转换图分析电路的时序图结合电路图，具体讲解时序逻辑电路的设计方法的一般步骤结合电路，分析状态分配的一般方法实操练习（35min）【教师】讲解和演示基本操作步骤说明数字电路实验系统能够搭建的电路类型及主要性能指标，讲解双JK触发器74LS73，六反相器74LS04，四输入二与门74LS21，二输入四异或门74LS86的使用注意事项。【教师】重点强调以下问题（1）电路接线完毕后，应认真检查接线是否正确、牢固。（2）需要注意时序逻辑电路的设计，要广开思路。（3）万用表使用中要注意正接反接问题【学生】聆听、理解、模仿操作操作步骤1.分析时序逻辑电路第一步：按照图11-3连接同步时序逻辑电路，其中，为两个下降沿触发的JK触发器。（详见教材）第二步：试分析该电路的逻辑功能。2.设计时序逻辑电路设计一个同步时序逻辑电路，要求实现串行数据检测功能，具体为：连续输入3个或3个以上的1时，输出为1；其他情况下输出为0。【教师】巡堂辅导，及时解决学生遇到的问题演示实验器材的使用步骤和方法重点强调实操练习过程中存在的问题，学生认真聆学生严格按照操作步骤完成电路的测试教师随堂指导，学生以小组形式操作，对存在的问题及时咨询教师课堂小结

（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节课主要讲解时序逻辑电路的分析方法和设计，结合具体例题进行电路的综合分析，验证时序逻辑电路的逻辑功能，同学们要能自行分析和理解，大家课下结合习题认真复习，巩固所学。【学生】总结回顾知识点总结知识点，巩固学生对时序逻辑电路分析和设计方法的理解作业布置

（2min）【教师】布置课后作业请根据课堂知识，完成项目测评中的解答题2-3，并撰写实验报告。预习任务三，观看任务三的微课并记录问题。【学生】完成课后任务通过课后作业复习巩固学到的知识教学反思本次课以电路分析方法和设计的步骤为线索，结合实验操作，学生主动思考与教师互动，有效提升了教学水平。

课题认识常用时序逻辑功能器件课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）掌握寄存器时序逻辑功能器件的逻辑图、逻辑功能和工作原理（2）掌握计数器时序逻辑功能器件的逻辑图、逻辑功能和工作原理（3）能够分析和设计简单的计数器逻辑电路思政育人目标：（1）锻炼团队协作、认真细致的工作精神’（2）培养在工程实践中化繁为简的思路和方法，提高学生的科学思维能力（3）通过实习，鼓励学生利用自然规律进行创新改造，提高自主创新能力教学重难点教学重点：寄存器；计数器教学难点：寄存器；计数器教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、万用表教学设计→→→→传授新知（40min）实操练习（30min）→→疑难解答（5min）课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务结合时序逻辑电路的分析和设计，请大家查找资料，预习常用时序逻辑功能器件的相关知识。【学生】完成课前任务通过课前任务，使学生区了解常用时序逻辑功能器件的相关知识，通过自学加深学生对稳压电路的理解考勤

（2min）【教师】通过文旌课堂APP让学生签到【学生】签到，班干部交假条培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况课前复习

（5min）【教师】引领学生回忆前两次课教学内容，根据学生反映，检验学生掌握情况。带领学生回顾时序逻辑电路的分析方法步骤和设计步骤，检验学生的掌握情况。【学生】聆听、互动、积极回答通过课前复习，检查学生对所学知识的掌握程度，调整课程进度，让学生自行查漏补缺问题导入（3min）【教师】通过实物或PPT图片讲解在汽车电路中，可通过测量车轮的转速来计算汽车的实际车速。现有一种方案，将一个圆盘固定在车轮转轴上，圆盘上有一个小孔，当其转至合适位置时，灯光恰好通过小孔照射在光电二极管上。因此，圆盘随车轮旋转一圈，灯光便照射一次光电二极管，光电二极管便产生一个脉冲电压。通过检测光电二极管每秒产生脉冲电压的个数，便可得到车轮的转速。通过脉冲发生器可得到一个宽度为1s的矩形脉冲。因此可以设计一个带有计数器的时序逻辑电路，使电路在这一矩形脉冲的高电平时工作，计数器记入光电二极管产生的脉冲电压个数，经过一定的数值计算便可得到对应的车速，通过连接数字显示器便可将计算后的车速显示出来。【教师】提出以下问题：计数器是典型的时序逻辑功能器件，你能说出计数器的种类及其工作原理吗？根据上述描述，你能设计一个十进制计数器吗？【学生】讨论、举手回答【教师】通过学生的回答引入要讲的知识通过生活中汽车电路中的转速器引入，激发学生的好奇心，提升学生用理论分析生活现象的能力传授新知

（40min）寄存器【教师】通过ppt讲解寄存器寄存器：主要用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。寄存器组成：由触发器组成，一个触发器可存放1位二进制数码，用n个触发器便可组成一个n位二进制寄存器。对于寄存器中的触发器，只要求它们具有置1、置0的功能即可，因而无论是电平触发的触发器，还是边沿触发的触发器，都可以组成寄存器。寄存器的分类：可分为数码寄存器和移位寄存器两类。1．数码寄存器数码寄存器：用来暂时存放数码。4位数码寄存器的组成：由4个D触发器组成，～为数据输入端，～为数码输出端，时钟脉冲CP同时加在各个触发器的CP端。数码寄存器的功能：（1）清0在数码寄存器的端加负脉冲，可使各触发器清零，即。清零后应接高电平，以允许数码寄存。（2）并行数据输入接高电平时，可通过发出一个存数正脉冲CP，将要存入的数据分别加到数据输入端，在CP脉冲下降沿的作用下数据将被并行存入数码寄存器。（3）记忆保持接高电平时，若CP无下降沿，则各触发器将保持原状态不变，寄存器处在记忆保持状态。（4）并行输出当需要取出数据时，可发出一个取数正脉冲，使4个与门打开，原来存入的4个数码将同时并行输出。2．移位寄存器移位寄存器：除了存放数码外，还具有移位的功能。所谓移位，就是寄存器里存储的代码能在移位脉冲的作用下向右或向左移一位。移位寄存器广泛应用于计算机中。4位左移寄存器的组成:由4个D触发器组成的。右侧触发器的Q端依次接至左侧相邻触发器的D端。当待移位的数码从高位开始依次输入到端，在移位脉冲CP的作用下数码将从～依次向左移动。【教师】结合例题，分析寄存与移位的功能若要寄存数码1011，设寄存的初始状态为0000。第一个待寄存的数码为1，即，当第一个移位脉冲作用时，，移位寄存器的状态为0001。第二个待存数码为0，即，，当第二个移位脉冲作用时，，，移位寄存器的状态为0010。同理，在第三个移位脉冲的作用下，移位寄存器的状态为0101。经过第四个移位脉冲的作用后，移位寄存器的状态为1011，待存数码1011便自右向左存入了移位寄存器中。【学生】聆听、理解、记录左移寄存器的状态转换表：移位脉冲数寄存器中的数码移位过程00000清零10001左移一位20010左移二位30101左移三位41011左移四位并行输出：从4个触发器的Q端直接读取数码的输出方式。串行输出：若只能从端取数码，就必须再输入4个移位脉冲，使所存的数码从端由高位至低位逐位输出的输出方式。【教师】拓展右移寄存器和双向移位寄存器右移寄存器的工作原理与左移寄存器类似，只是输入数码的顺序与上面的相反，即先输入低位，再逐一输入高位。将左移寄存器和右移寄存器组合起来，然后引入一组输入控制端，便可组成双向移位寄存器。【学生】聆听、理解、记录计数器【教师】通过PPT讲解计数器计数器：一种累积输入脉冲个数的时序逻辑电路，它以具有记忆功能的触发器作为基本计数单元。计数器的分类：按照计数规律的不同，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；按照计数数制的不同，可分为二进制计数器和十进制计数器等。以二进制计数器和十进制计数器为例进行介绍。1．二进制计数器二进制计数器包括同步二进制计数器、异步二进制计数器、集成同步二进制计数器、集成异步二进制计数器等类型。（1）同步二进制计数器将计数脉冲的输入端与各触发器的CP端相连，在计数脉冲的触发下，所有能翻转的触发器同时动作，这种结构的计数器称为同步计数器。用4个T触发器作为基本计数单元，可组成一个4位同步二进制加法计数器，其逻辑图为：触发器的驱动方程为T触发器的特性方程得电路的状态方程为电路的输出方程为：电路的状态转换表详见教材表11-14。【教师】带领学生绘制状态转换图和时序表【学生】主动思考、积极绘制4位同步二进制加法计数器的状态转换图为4位同步二进制加法计数器的时序图为若计数脉冲的输入频率为，则，，和端输出脉冲的频率依次为，，和。这种具有分频功能的计数器也称分频器。此外，在上述电路中，每输入16个计数脉冲，计数器工作一个循环，并在输出端C产生一个进位输出信号，所以这种计数器又称十六进制计数器。计数器中能计的最大数称为计数器的容量，n位二进制计数器的容量等于。（2）异步二进制计数器4位异步二进制加法计数器的组成：由4个下降沿JK触发器作为基本计数单元组成。每个触发器的J，K端悬空，相当于接高电平，各位触发器的清零端受清零信号的控制，每来一个CP脉冲，在其下降沿触发器将翻转一次，并且以低位触发器的输出作为高位触发器的CP脉冲。在计数脉冲输入前，在端加负脉冲使计数器清零，当第一个计数脉冲加到触发器的CP端时，在该脉冲的下降沿翻转得到的波形，而又作为触发器的CP脉冲，在的下降沿发生翻转，得到波形。总结：每个触发器都是每输入两个脉冲输出一个脉冲，即逢二进一。计数器的时序图为：（3）集成同步二进制计数器集成同步二进制计数器的品种很多，如74LS160，74LS161，74LS162等。以74LS161为例，分析集成4位同步二进制加法计数器。4位同步二进制加法计数器的功能表详见教材表11-15，引脚图为：第一步：当复位端时，，即实现清零功能。第二步：当，预置控制端，且CP处于上升沿时，，计数器可实现同步预置数功能。第三步：当且时，保持不变。第四步：当，且CP处于上升沿时，计数器开始计数。（4）集成异步二进制计数器它由4个T触发器作为4个基本计数单元组成，其中，在T端信号的上升沿有效，～在T端信号的下降沿有效，是清零控制门，用正脉冲清零，是脉冲控制门。当时，，此时，计数器清零；清零后，使，则各触发器可进行计数。其计数功能的实现过程为：端的计数脉冲经门反相后，在上升沿（即的下降沿）加给的T端，因此FF0在的每个下降沿翻转一次，得到状态。又为的T端计数信号，在每个的下降沿翻转一次，得到状态。以此类推，即可完成计数功能。2．十进制计数器（1）同步十进制加法计数器同步十进制加法计数器结构：由T触发器组成，在同步二进制加法计数器的基础上略加修改而成的。同步十进制加法计数器的逻辑图与同步二进制加法计数器相比，在第10个脉冲到来时电路的输出由1001恢复为0000，而不是变为1010。电路的驱动方程为电路的状态方程为电路的状态转换表详见教材表11-16。电路的状态转换图为：（2）异步十进制加法计数器在4位异步二进制加法计数器的基础上进行适当修改，使4位二进制计数器在计数过程中跳过从1010到1111这6个状态，即可得到异步十进制加法计数器。典型异步十进制加法计数器的J，K端悬空相当于接高电平。终为1，即电路工作在T触发器的状态，工作过程和异步二进制加法计数器相同。在此期间虽然的输出脉冲送给了，但每次的下降沿到达时由于，所以一直保持在0状态。当第8个计数脉冲输入时，由于，所以的下降沿到达后由0变为1，同时也变为0状态。当第9个技术脉冲到达后，电路状态变为1001。当第10个计数脉冲到达后，翻转为0，同时的下降沿使置0，于是电路从1001返回到0000，而跳过1010～1111这6个状态，成为