教案时序逻辑电路

时序逻辑电路《时序逻辑电路》说课稿我今天课的主题是时序逻辑电路。

内容来自数字电子技术第五章。

下面，我将从课程的设置与定位、教学方法与学法、教学过程、板书设计、本节课评注五部分一一向大家介绍说明。

一、课程的设置与定位1.教材的地位和作用本节的教学内容在教材中起着承上启下的作用。

逻辑门电路和组合逻辑电路是学习本课程的基础。

它也为将来学习脉冲信号的转换和产生以及数字/模拟（D/a转换）和模拟/数字（a/D转换）铺平了道路，时序逻辑电路在实践中得到了广泛的应用。

2.教学目标根据我对教材的分析结合学生的实际情况，我确定以下教学目标：（1）知识目标1.掌握基本RS触发器的工作原理2.掌握基本RS触发器的逻辑功能3.熟悉同步RS触发器（2）能力目标能够使用触发器设计简单的时序逻辑电路（3）质量目标1良好的道德品质2.过硬的职业素质3.高尚的人文素质3.教学重点和难点为了更好地实施新课程的教学理念，根据新大纲基本要求中对《时序逻辑电路》的要求，本人结合具体的教学情境，对本章内容进行了认真分析，特确定教学重点和难点如下：教学重点：基本RS触发器的逻辑图和符号基本rs触发器的工作原理同步rs触发器的工作原理教学难点：基本RS触发器的逻辑功能与RS触发器的逻辑功能同步。

2.教学方法和学习方法。

1.教学理念教、学、做一体化。

“方法”教学与“能力”培养结合，建设“方法、知识、能力”三位一体的教学内容体系，以学生未来职业生活为切入点，贯彻职业教育“必需、够用”的原则，注重授课内容的实用性，构建“方法要点、能力要求、技能训练”实训体系，既突出“方法”的教学，指导学生“学会”，更重视“做”的过程与细小环节的指导，多种形式使学生快速建立起电路板与逻辑表达式之间的联系，把所学的理论知识与实践相结合，融会贯通，增强“教”与“学”的实用性与针对性。

2、学生分析学生的文化基础参差不齐，学习兴趣不同。

教师和学生可以围绕问题进行深入讨论。

教师和学生之间存在双向沟通关系。

一、教学目标1. 知识目标：（1）理解时序逻辑电路的基本概念、特点和分类；（2）掌握时序逻辑电路的基本组成单元，如触发器、计数器、寄存器等；（3）了解时序逻辑电路的分析方法和设计方法。

2. 能力目标：（1）能够分析简单的时序逻辑电路；（2）能够设计简单的时序逻辑电路；（3）能够运用时序逻辑电路解决实际问题。

3. 情感目标：（1）培养学生严谨的科学态度和求实的精神；（2）激发学生对电子技术的兴趣和热情；（3）培养学生的团队协作精神和创新能力。

二、教学内容1. 时序逻辑电路的基本概念、特点和分类；2. 基本组成单元：触发器、计数器、寄存器等；3. 时序逻辑电路的分析方法；4. 时序逻辑电路的设计方法。

三、教学重点与难点1. 教学重点：（1）时序逻辑电路的基本概念、特点和分类；（2）基本组成单元：触发器、计数器、寄存器等；（3）时序逻辑电路的分析方法。

2. 教学难点：（1）时序逻辑电路的分析方法；（2）时序逻辑电路的设计方法。

四、教学方法与手段1. 教学方法：讲授法、讨论法、案例分析法等；2. 教学手段：多媒体课件、实物演示、实验等。

五、教学过程一、导入1. 通过提问、讨论等方式，引导学生回顾组合逻辑电路的相关知识；2. 介绍时序逻辑电路的基本概念，激发学生的学习兴趣。

二、新课讲授1. 时序逻辑电路的基本概念、特点和分类；2. 基本组成单元：触发器、计数器、寄存器等；3. 时序逻辑电路的分析方法：（1）分析电路的结构，确定触发器类型；（2）列出触发器的特性方程；（3）根据输入、输出关系，列出电路的输出方程；（4）根据触发器的特性方程和输出方程，画出状态转移图；（5）分析电路的功能。

4. 时序逻辑电路的设计方法：（1）分析电路的逻辑功能，确定电路的状态；（2）根据状态，设计触发器的类型；（3）根据输入、输出关系，列出电路的输出方程；（4）根据触发器的特性方程和输出方程，画出状态转移图；（5）化简电路，确定触发器的个数。

第5章时序逻辑电路5.1时序逻辑电路的基本概念1.时序逻辑电路的结构及特点时序逻辑电路在任何时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，还与电路的原状态冇关，触发器就是最简单的吋序逻辑电路，时序逻辑电路中必须含冇存储电路。

吋序电路的基木结构如图5. 1所示，它由组合电路和存储电路两部分组成。

图5. 1 时序逻辑电路框图时序逻辑电路具冇以下特点：（1）时序逻辑电路通常包含组合电路和存储电路两个组成部分，而存储电路要记忆给定时刻前的输入输出信号，是必不可少的。

（2）吋序逻辑电路屮存在反馈，存储电路的输出状态必须反馈到组合电路的输入端，与输入信号一起，共同决定组合逻辑电路的输出。

2.时序逻辑电路的分类（1）按时钟输入方式时序电路按照时钟输入方式分为同步时序电路和异步时序电路两大类。

同步吋序电路屮，各触发器受同一吋钊|控制，其状态转换与所加的吋钟脉冲信号都是同步的；异步时序电路中，各触发器的时钟不同，电路状态的转换有先有后。

同步时序电路较复杂，其速度高于异步时序电路。

（2）按输出信号的特点根据输出信号的特点可将时序电路分为米里（MeMy）型和摩尔（Moore）型两类。

米里型电路的外部输出Z既与触发器的状态0有关，又与外部输入/有关。

而摩尔型电路的外部输出Z仅与触发器的状态0'有关，而与外部输入X无关。

(3)按逻辑功能时序逻辑电路按逻辑功能可划分为寄存器、锁存器、移位寄存器、计数器和节拍发生器等。

3.时序逻辑电路的逻辑功能描述方法描述一个时序屯路的逻辑功能可以采用逻辑方程组(驱动方程、输出方程、状态方程)、状态表、状态图、吋序图等方法。

这些方法可以相互转换，而且都是分析和设计时序电路的基本工具。

5.2时序逻辑电路的分析方法和设计方法1.时序逻辑屯路的分析步骤(1)首先确定是同步还是异步。

若是异步，须写出各触发器的吋钟方程。

(2)写驱动方程。

(3)写状态方程(或次态方程)。

(4)写输出方程。

若电路由外部输出，要写出这些输出的逻辑表达式，即输出方程。

《数字电子技术》教案第5章时序逻辑电路5.1时序逻辑电路的基本概念1．时序逻辑电路的组成结构时序逻辑电路一般包含组合逻辑电路、存储电路和反馈电路。

其中，反馈电路可以将存储电路的输出状态反馈到组合逻辑电路的输入端，与输入信号共同决定整个电路的输出；存储电路则是将组合逻辑电路的输出状态作为输入信号存储到存储器件中。

存储器件是时序逻辑电路的重要组成部分，常用的存储器件主要有触发器、延迟线和磁性器件等。

如图5-1所示为触发器构成的时序逻辑电路结构框图。

图5-1 触发器构成的时序逻辑电路结构框图2．时序逻辑电路的分类：（1）根据电路状态转换情况的不同，时序逻辑电路可分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路。

（2）根据电路中输出变量是否和输入变量直接相关，时序逻辑电路可分为米里型电路和莫尔型电路。

3．时序逻辑电路的状态表和状态图状态转换表和状态转换图：为了清晰地了解时序逻辑电路的逻辑功能和工作情况。

1）状态转换表状态转换表类似于组合逻辑电路的真值表，它是将时序逻辑电路的输入变量、现态变量、次态变量和输出变量写入表格而形成的，因此也称为状态转换真值表。

2）状态转换图状态转换图是用来描述时序逻辑电路的输入变量、现态变量、次态变量和输出变量之间关系的图形。

如图5-2所示为状态转换图示例。

图中的圆圈代表时序逻辑电路的状态，带箭头的线表示电路的状态转移关系，线的侧旁X Z是指引起状态转移的输入条件和相应的输出值。

图5-2状态转换图示例5.2时序逻辑电路的分析方法5.2.1基本RS触发器的电路组成及逻辑符号1．同步时序逻辑电路分析法同步时序逻辑电路中所有触发器的时钟是相同的，所以在分析同步时序逻辑电路时可以不考虑时钟条件，分析步骤一般包括以下几点：（1）根据同步时序逻辑电路确定输入信号和输出信号，并列出各类方程：①输出方程：是指同步时序逻辑电路的输出逻辑表达式，一般为触发器的现态函数。

②驱动方程：由存储电路中各触发器输入端的逻辑表达式组合而成。

5.1 时序逻辑电路概述 5.1.1 时序逻辑电路的结构时序逻辑电路是计算机及其他电子系统中常用的一种电路。

它和组合逻辑电路是两种完全不同类型的电路，其特点可以从两个方面区分：1.功能特点组合逻辑电路的输出仅取决于电路当时的输入，而与电路过去的输出状态无关。

时序逻辑电路在任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，还与电路原来的状态有关。

2.电路结构特点由于时序逻辑电路的的输出还与电路原来的输出状态有关，因此在时序逻辑电路内部必然有记忆元件，即触发器，用于记忆与过去输入有关的信息或过去的输出状态。

因此，时序逻辑电由两部分组成：X XZ 1Z m输入输出从电路结构上看，时序电路有如下特点： ①包含存储电路和组合电路；②具有反馈通道，通过反馈通道使电路功能与时序相关。

③存储器状态和输入变量共同决定输出。

5.1.2 时序逻辑电路的分类1.按电路的工作方式不同分类根据时序电路中触发器是否在同一个时钟信号控制下工作分为：同步时序电路与异步时序电路。

同步时序电路：电路中所有触发器的时钟端是连在一起的，所有触发器都在统一时钟脉冲下工作，存储电路的状态更新是在同一时刻同步进行的。

同步逻辑电路通常工作速度较快，电路相对复杂。

异步时序电路：电路中各个触发器的时钟端不是相连的，触发器不在统一的时钟脉冲下工作，存储状态的更新是在不同时刻异步进行的。

异步逻辑电路通常工作速度较慢，电路结构简单。

2.按电路的输出/输入关系不同分类根据时序电路输出信号的特点不同又分为：Mealy （米利）型和Moore （穆尔）型。

Mealy 型：输出信号与不仅取决于输入信号，而且还与存储电路的输出状态有关。

即Z=F （X ，y ），Z 与X ，y 有关。

Moore 型：输出信号仅与存储电路的输出状态有关。

即Z =F （y ），Z 仅与y 有关。

3.按输入信号形式分类按输入信号形式不同分为电平型、脉冲型。

CP 脉冲输入脉冲输入电平5.1.3 时序逻辑电路的功能描述方法与组合逻辑电路一样，时序逻辑电路也有许多描述其逻辑功能的工具。

第 5 章时序逻辑电路5.1时序逻辑电路的基本概念1.时序逻辑电路的结构及特点时序逻辑电路在任何时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，还与电路的原状态有关，触发器就是最简单的时序逻辑电路，时序逻辑电路中必须含有存储电路。

时序电路的基本结构如图 5.1 所示，它由组合电路和存储电路两部分组成。

图 5.1时序逻辑电路框图时序逻辑电路具有以下特点：（1）时序逻辑电路通常包含组合电路和存储电路两个组成部分，而存储电路要记忆给定时刻前的输入输出信号，是必不可少的。

（2）时序逻辑电路中存在反馈，存储电路的输出状态必须反馈到组合电路的输入端，与输入信号一起，共同决定组合逻辑电路的输出。

2.时序逻辑电路的分类（ 1）按时钟输入方式时序电路按照时钟输入方式分为同步时序电路和异步时序电路两大类。

同步时序电路中，各触发器受同一时钟控制，其状态转换与所加的时钟脉冲信号都是同步的；异步时序电路中，各触发器的时钟不同，电路状态的转换有先有后。

同步时序电路较复杂，其速度高于异步时序电路。

（ 2）按输出信号的特点根据输出信号的特点可将时序电路分为米里（Mealy）型和摩尔（Moore）型两类。

米里型电路的外部输出 Z 既与触发器的状态 Q n有关，又与外部输入 X 有关。

而摩尔型电路的外部输出Z 仅与触发器的状态Q n有关，而与外部输入X 无关。

（ 3）按逻辑功能时序逻辑电路按逻辑功能可划分为寄存器、锁存器、移位寄存器、计数器和节拍发生器等。

3.时序逻辑电路的逻辑功能描述方法描述一个时序电路的逻辑功能可以采用逻辑方程组（驱动方程、输出方程、状态方程）、状态表、状态图、时序图等方法。

这些方法可以相互转换，而且都是分析和设计时序电路的基本工具。

5.2时序逻辑电路的分析方法和设计方法1.时序逻辑电路的分析步骤（1）首先确定是同步还是异步。

若是异步，须写出各触发器的时钟方程。

（2）写驱动方程。

（3）写状态方程（或次态方程）。

（4）写输出方程。

《电工电子技术》教案项目十一触发器与时序逻辑电路项目简介：本项目旨在让学生了解和掌握触发器与时序逻辑电路的基本原理和应用。

在项目中，学生将学习触发器的基本概念，包括RS触发器、D触发器、JK触发器等，以及时序逻辑电路的设计与实现。

通过实际的案例分析和实验操作，学生将进一步理解触发器的工作原理与应用场景，并能够独立设计和实现简单的时序逻辑电路。

项目目标：1.了解触发器的基本原理和分类。

2.掌握RS触发器、D触发器、JK触发器等的工作原理和特点。

3.能够设计和实现简单的触发器电路。

4.掌握时序逻辑电路的设计与实现方法。

5.能够使用时序逻辑电路解决实际问题。

项目内容：1.触发器的分类和应用场景介绍（30分钟）1.1触发器的基本概念与特点1.2RS触发器、D触发器、JK触发器的工作原理和特点1.3触发器在数字电路中的应用场景2.触发器电路设计与实验操作（60分钟）2.1RS触发器电路设计与实现（包括门电路和内部实现方式）2.2D触发器和JK触发器电路设计与实现2.3触发器电路的实验验证和性能评估3.时序逻辑电路的设计与实现（60分钟）3.1时序逻辑电路的基本概念与应用场景3.2时序逻辑电路的设计方法与步骤3.3时序逻辑电路的实验设计与实现4.项目总结与展示（30分钟）4.1回顾和总结本项目的学习内容教学方法：本项目采用理论授课和实验操作相结合的教学方法。

在理论授课环节，教师将通过讲解、案例分析和课堂讨论，让学生了解触发器和时序逻辑电路的基本原理和应用。

在实验操作环节，学生将进行触发器电路的设计与实现、实验验证和性能评估，以及时序逻辑电路的设计与实验实现，加深对所学内容的理解和掌握。

教学资源：1.电工电子技术教材2.实验设备和器材：示波器、信号发生器、逻辑门等3.实验指导书和实验报告模板评估方法：1.实验报告评估：根据学生对触发器电路设计、实验操作和实验结果的实验报告进行评估。

2.实际应用案例分析评估：通过学生对时序逻辑电路的设计和实验操作，解决实际应用案例的评估。

第 7 章时序逻辑电路概括时序电路在任何时辰的稳固输出，不单与该时辰的输入信号相关，并且还与电路本来的状态相关。

输X 1 Y1 输入Y m 出X p 组合电路Q1 W1Q t 储存电路W r图时序逻辑电路的构造框图2、时序电路的分类（1）依据时钟分类同步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲同样，即电路中有一个一致的时钟脉冲，每来一个时钟脉冲，电路的状态只改变一次。

异步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲不一样，即电路中没有一致的时钟脉冲来控制电路状态的变化，电路状态改变时，电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。

（2）依据输出分类米利型时序电路的输出不单与现态相关，并且还决定于电路目前的输入。

穆尔型时序电路的其输出仅决定于电路的现态，与电路目前的输入没关；或许根本就不存在独立设置的输出，而以电路的状态直接作为输出。

时序逻辑电路的剖析方法时序电路的剖析步骤：电路图时钟方程、输出方程、驱动方程状态方程计算状态表（状态图、时序图）判断电路逻辑功能剖析电路可否自启动。

同步时序电路的剖析方法剖析举例： [ 例 7.2.1]异步时序电路的剖析方法剖析举例： [ 例 7.2.3]计数器观点：在数字电路中，能够记忆输入脉冲CP个数的电路称为计数器。

计数器累计输入脉冲的最大数量称为计数器的“模”，用 M表示。

计数器的“模”实质上为电路的有效状态。

计数器的应用：计数、准时、分频及进行数字运算等。

计数器的分类：(1)按计数器中触发器翻转能否同步分：异步计数器、同步计数器。

(2)按计数进制分：二进制计数器、十进制计数器、 N进制计数器。

(3)按计数增减分：加法计数器、减法计数器、加 / 减法计数器。

异步计数器一、异步二进制计数器1、异步二进制加法计数器剖析图由JK触发器构成的4位异步二进制加法计数器。

剖析方法：由逻辑图到波形图（全部 JK 触发器均构成为 T/触发器的形式，且后一级触发器的时钟脉冲是前一级触发器的输出 Q），再由波形图到状态表，从而剖析出其逻辑功能。

课题：时序逻辑电路分析（公开课教案）教学目的：1、掌握时序电路的概念、电路构成与组合电路的区别、分类；2、正确掌握基本概念：时序电路、同步、异步、现态、次态、驱动方程、状态方程、状态转换真值表、状态图、时序图、自启动；3、掌握同步时序电路的分析方法（通过举例说明）。

教学重点：1、同步时序电路的分析方法；2、从状态方程填状态转换真值表的方法；3、基本概念的正确掌握。

教学难点：1、同步时序电路的分析方法；2、从状态方程填状态转换真值表的方法；教学方法：1、多媒体教学、项目引入、引导式教学。

教学过程：一、复习：触发器的逻辑功能的表示方法有哪些？相互转换？特别：与或式→真值表？JK 触发器和D 触发器的特性方程？二、新授1、时序逻辑电路的一般分析方法时序逻辑电路的特点在时序逻辑电路中，任意时刻的输出信号不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态，即与以前的输入和输出信号也有关系。

触发器、计数器、寄存器都是时序电路引例：简单的时序电路分析输出方程、驱动方程、状态方程(1)波形分析：(2)状态表 X Q n Q n+1 Z 0 0 1 10 1 0 11 0 0 10 0 0 1(3)状态图(4)时序图 即工作波形图2、时序逻辑电路的一般分析方法（1）分析逻辑电路组成：确定输入和输出，区分组合电路部分和存储电路部分，确定是同步电路还是异步电路。

（2）写出存储电路的驱动方程，时序电路的输出方程，对于某些时序电路还应写出时钟方程。

（3）求状态方程：把驱动方程代入相应触发器的特性方程，即可求得状态方程，也就是各个触发器的次态方程。

（4）列状态表：把电路的输入信号和存储电路现态的所有可能的取值组合代入状态方程和输出方程进行计算，求出相应的次态和输出。

列表时应注意，时钟信号CP 只是一个操作信号，不能作为输入变量。

在由状态方程确定次态时，须首先判断触发器的时钟条件是否满足，如果不满足，触发器状态保持不变。

（5）画状态图或时序图。

2.二进制计数器(1)异步二进制加法计数器低位触发器的Q端接至高位触发器CP端。

在计数前，Q3Q2Q1Q0=0000；第一个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q0=0001；第二个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q0=0010；第三个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q0=0011，……，第16个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q0=0000，下一个脉冲来时，进入新的计数周期。

计数器所累计的输入脉冲个数是：N=Q3⨯23+Q2⨯22+Q1⨯21+Q0⨯20由于上述计数器在计数过程中各触发器是由低位到高位逐级翻转，因此计数速度受到限制。

(2)同步二进制加法计数器每个触发器的状态转换均与输入脉冲同步，因此计数速度较快。

在计数脉冲输入时，各触发器在J 、K都为0时，输出状态不变；J、K都为1时，每输入一个脉冲，输出状态改变一次。

3. 并行输入、并行输出寄存器四个触发器的时钟输入端连在一起，受时钟脉冲的同步控制；D0~D3是寄存器并行的数据输入端，输入四位二进制数；Q0~Q3是寄存器并行的输出端，并行输出四位二进制数码。

CP上升沿出现时，Q0Q1Q2Q3 = D0D1D2D3，二进制数存入寄存器中。

n位二进制数是同时输入到寄存器的输入端，在输出端同时得到n位二进制输出数据。

因此称为并行输入、输出寄存器。

【课堂小结】组合逻辑电路的电路的输出状态只由同一时刻的电路输入状态决定，与电路的原状态无关。

时序逻辑电路的电路的输出状态不仅与同一时刻的输入状态有关，也与电路原状态有关。

二进制计数器分为异步二进制加法计数器和同步二进制加法计数器。

并行输入、并行输出寄存器的四个触发器的时钟输入端连在一起，受时钟脉冲的同步控制。

【布置作业】课后习题193页第10题板书设计教学随笔1. 时序逻辑电路的概念组合逻辑电路时序逻辑电路同步时序电路异步时序电路2.二进制计数器3. 并行输入、并行输出寄存器。

时序逻辑电路应用（160分钟）本次课的教学内容属于课程标准中工作任务6：时序逻辑电路。

一、教学说明1、要完成本次课的教学，教师应准备如下材料：教材、多媒体课件、多孔板、多谐振荡器电路元器件、电源、万用表。

2、学生应具备的基础：1）掌握组合和时序逻辑电路的特点；2）掌握触发器的功能和应用；3）掌握面包板的使用方法；4）掌握集成电路的的测试方法。

二、教学目的通过本次课的学习，要求学生达到以下知识和能力目标。

1、知识目标1）能识记集成寄存器；2）能理解同步计数器的工作原理；3）能描述异步计数器的工作过程；4）能识记集成计数器。

2、能力目标1）通过对同步计数电路的分析,能对典型时序电路进行读图识图；2）通通过对555集成块的测试,会正确使用万用表测试时序逻辑电路数字集成块；3）通过分析和设计一个N进制电路,能分析和设计时序逻辑电路；4）通过对多谐振荡器的制板,能按照规范正确装接时序逻辑数字电路；5）通过测试多谐振荡器电路,能按照规范对时序逻辑数字电路进行测试。

3、素质目标1）具备查阅资料的能力；2）具备独立工作或团队合作的能力；3）具备精益求精、严谨求实的工作态度；4）具备良好的职业道德和素质。

三、教学重点和难点分析1、教学重点同步计数器。

同步计数器是时序逻辑电路中应用最广泛的一种电路，也是生活中比较常见的，在上次课程中我们对时序电路的内部单元触发器进行的详细的讲授，此次课程中我们将引入触发器构成的电路同步计数器，我们会详细的讲解电路的内部结构、连接方式和分析的过程，并且介绍常用的集成电路，以加深学生的认识。

2、教学难点计数器的分析工具。

在分析计数器电路时，将用到状态转换表、驱动方程、特性方程、状态方程等内容，这些内容对于学生来说经常会混淆，需要对触发器和方程运算等内容有一定的基础。

在分析异步计数器更要注意脉冲方程在整个分析过程中起到的主导作用。

四、教学思想本次课通过介绍同步和异步计数器的分析过程，让学生掌握时序逻辑电路的工作状态转换，并在每种电路后面介绍实际集成电路，包括74LS161、74LS290等，能让学生理论联系实际。