电子线路异步二进制计数器教案

理论课授课教案
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
图5-13 3位二进制加法计数器的时序图
状态转换图
图5-14 3位二进制加法计数器的状态转换图
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
8加法计数器。

异步二进制计数器的构成方法可以归纳为：
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
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。

计数原理教案一、教学目标1.了解计数器的基本概念和分类；2.掌握计数器的工作原理和应用；3.能够设计简单的计数器电路。

二、教学内容1. 计数器的基本概念计数器是一种能够按照一定规律进行计数的电路。

根据计数器的计数方式不同，可以将计数器分为同步计数器和异步计数器两种类型。

同步计数器是指所有的计数器都按照同一个时钟信号进行计数，因此同步计数器的计数速度较快，但是需要使用更多的电路元件。

异步计数器是指每个计数器都有自己的时钟信号，因此异步计数器的计数速度较慢，但是可以使用较少的电路元件。

2. 计数器的工作原理计数器的工作原理是利用触发器的状态变化来实现计数。

当计数器接收到时钟信号时，触发器的状态会发生变化，从而实现计数。

例如，一个二进制计数器可以由若干个触发器组成，每个触发器代表一个二进制位。

当计数器接收到时钟信号时，触发器的状态会发生变化，从而实现二进制计数。

3. 计数器的应用计数器广泛应用于数字电路中，例如在时钟电路、频率分频电路、计时电路等方面都有应用。

4. 计数器电路的设计计数器电路的设计需要根据具体的需求进行，例如需要设计一个二进制计数器，可以按照以下步骤进行：1.确定计数器的位数，例如需要设计一个8位二进制计数器；2.根据位数确定需要使用的触发器数量，例如需要使用8个触发器；3.将触发器按照二进制位数的顺序连接起来，例如第一个触发器连接到最低位，第二个触发器连接到次低位，以此类推；4.将时钟信号连接到所有的触发器上，使得所有的触发器都能够接收到时钟信号；5.设计清零电路和载入电路，以便在需要时清零计数器或者载入初始值。

三、教学方法本课程采用讲授、实验和讨论相结合的教学方法。

1.讲授：通过讲解计数器的基本概念、工作原理和应用，让学生了解计数器的基本知识；2.实验：通过实验，让学生亲自动手设计和制作计数器电路，加深对计数器的理解；3.讨论：通过讨论，让学生探讨计数器的应用和设计方法，提高学生的思维能力和创新能力。

二进制数及数字电路的基本概念教案一、教学目标：1. 让学生了解并掌握二进制数的基本概念及其运算规则。

2. 使学生理解数字电路的基本概念，并能识别常见的数字电路元件。

3. 培养学生运用二进制数进行简单的逻辑运算和分析数字电路的能力。

二、教学内容：1. 二进制数的基本概念：位权、借一当二、逢二进一、借一当二。

2. 二进制数的运算规则：加法、减法、乘法、除法。

3. 数字电路的基本概念：逻辑门、逻辑电路、逻辑函数。

4. 常见的数字电路元件：与门、或门、非门、异或门、半加器、全加器等。

5. 二进制数在数字电路中的应用：编码器、译码器、寄存器、计数器等。

三、教学方法：1. 采用讲授法，讲解二进制数的基本概念、运算规则和数字电路的基本概念。

2. 利用多媒体课件，展示数字电路的原理和常见元件。

3. 结合实际案例，分析二进制数在数字电路中的应用。

4. 开展小组讨论，让学生动手搭建简单的数字电路，加深对二进制数和数字电路的理解。

四、教学步骤：1. 引入二进制数的概念，讲解位权、借一当二、逢二进一、借一当二的规则。

2. 通过例题，演示二进制数的加、减、乘、除运算过程。

3. 介绍数字电路的基本概念，讲解逻辑门、逻辑电路、逻辑函数的关系。

4. 讲解常见数字电路元件的原理和功能，如与门、或门、非门等。

5. 结合实际案例，分析二进制数在编码器、译码器等电路中的应用。

五、教学评价：1. 课后作业：布置有关二进制数运算和数字电路分析的题目，检验学生掌握程度。

2. 课堂问答：提问学生关于二进制数和数字电路的问题，了解学生的理解情况。

3. 小组讨论：评估学生在小组讨论中的表现，考察学生的合作能力和实际应用能力。

4. 实验报告：检查学生搭建的数字电路实验报告，评估学生的动手能力和创新能力。

六、教学活动：1. 开展课堂互动，让学生举例说明二进制数在生活中的应用。

2. 组织小组竞赛，看哪个小组能更快地完成二进制数的运算。

3. 邀请企业工程师来校讲座，分享数字电路在实际工程中的应用经验。

异步二进制计数器【教学目标】教学目的 1、知识目标：（1）理解异步二进制计数器的功能；（2）掌握异步二进制计数器的电路结构；（3）理解异步二进制计数器的工作原理。

2、能力目标：（1）提高实践动手能力；（2）提高思考问题、分析问题的能力。

3、情感目标：激发学习兴趣。

【教学重难点】重点：（1）异步二进制计数器的功能；（2）异步二进制计数器的电路结构；难点：（1）仪器使用、实践技能；（2）异步二进制计数器的工作原理。

【授课方式】理实一体化【教学过程】【复习引入】这节课我们来学习一种常见的时序逻辑电路，叫做计数器。

计数器是怎样构成的，它能实现什么功能呢？今天我们通过做一个实验，让大家从实验中来发现和总结计数器的功能和工作原理。

做实验之前，我们首先来复习一下JK边沿触发器及其逻辑功能：J K Qn 功能0 0 Qn 保持1 1 翻转0 1 0 置01 0 1 置11、观察图中符号，CP脉冲的有效触发边沿是它的什么边沿？（下降沿）2、置0端和置1端是什么电平或脉冲有效？（低电平）触发器正常工作时，置0端和置1端应给予高电平还是低电平？（高电平）3、TTL数字集成电路输入端悬空可视为输入什么？（高电平）4、JK触发器的逻辑功能？填入上表。

特别注意当JK输入都为1时，触发器实现的是什么功能？【新课】一、实践准备：（一）实验器材：异步二进制计数器实验电路板一块、EE1640C函数信号发生器/计数器一台、YJ56-1双路稳压电源一台、万用表一架、导线、电烙铁及焊锡。

（二）认识电路板：1、双JK触发器集成电路74LS112的管脚排列：2、请同学们对照管脚排列图理解元件接线图：（1）电源正极和电源负极接线夹脚及分布线；（2）两个集成块里包含着四个JK边沿触发器：四组JK输入端和直接置1端接高电平；四个直接置0端（直接复位端）相连并与复位开关相连；四个CP脉冲输入的位置；四个Q输出的位置；（3）四个发光二极管及其限流电阻3、电路板实物图：（三）仪器准备：1、调节电源：打开双路稳压电源，取其中一路，用万用表调出准确的5V电源电压。

二进制计算器课程设计教案教案标题：二进制计算器课程设计教案教案目标：1. 了解二进制计算器的基本原理和操作方法。

2. 掌握二进制数的加法和减法运算。

3. 培养学生的逻辑思维和问题解决能力。

教学目标：1. 学生能够理解二进制计算器的工作原理，并能正确操作。

2. 学生能够进行简单的二进制数加法和减法运算。

3. 学生能够应用二进制计算器解决实际问题。

教学重点：1. 二进制计算器的工作原理和操作方法。

2. 二进制数的加法和减法运算。

教学难点：1. 学生对二进制数的理解和运算能力。

2. 学生对二进制计算器的操作和应用能力。

教学准备：1. 二进制计算器实物或模拟器。

2. 白板、黑板、彩色粉笔或白板笔。

3. 教学课件或教学辅助工具。

教学过程：一、导入（5分钟）1. 引入二进制计算器的概念和作用，与学生共同探讨二进制计算器的使用场景和意义。

2. 激发学生对二进制计算器的兴趣，引发学生对二进制数的思考。

二、讲解二进制计算器的工作原理（10分钟）1. 介绍二进制计算器的基本组成部分和工作原理，包括输入、运算和输出等环节。

2. 通过示意图或实物演示，让学生直观地了解二进制计算器的工作过程。

三、二进制数的加法运算（15分钟）1. 回顾十进制数的加法运算方法，引导学生将其应用到二进制数的加法运算中。

2. 通过具体的例子，逐步讲解二进制数的加法运算规则和步骤。

3. 给学生提供一些练习题，巩固他们的二进制加法运算能力。

四、二进制数的减法运算（15分钟）1. 引导学生思考如何进行二进制数的减法运算，与学生共同探讨减法运算的规则和方法。

2. 通过具体的例子，逐步讲解二进制数的减法运算规则和步骤。

3. 给学生提供一些练习题，巩固他们的二进制减法运算能力。

五、综合运用与实践（15分钟）1. 设计一些实际问题，要求学生运用二进制计算器解决，如计算二进制数的乘法、除法等。

2. 引导学生分析问题，提出解决方案，并进行实际操作。

3. 鼓励学生分享解决问题的思路和方法，促进学生之间的交流和合作。

异步二进制计数器电路组成及案例说明（1）异步二进制加法计数器图8.44是用四个主从JK触发器组成的四位二进制加法计数器逻辑图。

图8.44 JK触发器组成的异步二进制四位加法计数器图中各触发器的J端和K端都悬空，相当于置1，由JK触发器的真值表知，只要有时钟信号输入，触发器的状态一定发生翻转。

图中低位触发器的Q接至高位触发器的C1端，当低位触发器由1态变为0态时，Q就输出一个下降沿信号，这个信号正好作为进位输出。

R加入负脉冲，使计数器清0。

当计数脉计数器在工作之前，一般通过各触发器的置零端d冲CP输入后，计数器就从Q3Q2Q1Q0=0000状态开始计数。

当第1个CP脉冲下降沿到达时，FF0由0态变为1态，Q0由0变1，Q1、Q2、Q3因没有触发脉冲输入，均保持0态；当第2个CP脉冲下降沿到达时，FF0由1态变为0态，即Q0由1变0，所产生的脉冲负跳变使FF1随之翻转，Q1由0变1。

但Q1端由0变为1的正跳变无法使FF2翻转，故Q2、Q3均保持0态。

依次类推，每输入1个计数脉冲，FF0翻转一次；每输入2个计数脉冲，FF1翻转一次；每输入15个计数脉冲后，计数器的状态为“1111”。

显然，计数器所累计的输入脉冲数可用下式表示：N=Q3×23+Q2×22+Q1×21+Q0×20第16个脉冲作用后，四个触发器均复位到0态。

从第17个CP脉冲开始，计数器又进入新的计数周期。

可见一个四位二进制计数器共有24=16个状态，所以四位二进制计数器可组成一位十六进制计数器。

由于各触发器的翻转时刻不同，所以这种计数器又称为异步计数器。

各触发器状态的变化及计数情况见表8.10所示。

各级触发器的状态可用如图8.45所示的波形图表示。

由图示波形可以看出，每个触发器状态波形的频率为其相邻低位触发器状态波形频率的二分之一，即对输入脉冲进行二分频。

所以，相对于计数输入脉冲而言，FF0、FF1、FF2、FF3的输出脉冲分别是二分频、四分频、八分频、十六频，由此可见N位二进制计数器具有2N分频功能，可作分频器使用。

两个计数原理的应用教学案介绍本文档将介绍两个计数原理的应用教学案，以帮助读者了解这些原理的应用。

1. 二进制计数器的应用教学案1.1 什么是二进制计数器？二进制计数器是一种电子数字电路，用于计算从0到2^n-1的数字。

它通过触发器和逻辑门实现，并且每个触发器都有两个输入端和两个输出端。

1.2 二进制计数器的工作原理当计数器的输入脉冲到达时，触发器的状态会根据触发器的输出以及逻辑门的输入决定新的状态。

触发器的输出也可以作为一个触发器的输入，可以实现串联或并联的计数器。

1.3 二进制计数器的应用案例•时钟：二进制计数器可以用于构建时钟电路，每个触发器表示一个时钟信号，从0到23，循环计数。

•计时器：二进制计数器还可以用于计时器，例如秒表。

每个触发器表示一个时间单位，如秒、分钟、小时等。

2. Gray 码的应用教学案2.1 什么是 Gray 码？Gray 码是一种二进制码，与标准二进制码不同的是，相邻的两个码只有一位不同。

2.2 Gray 码的工作原理Gray 码的生成方法是通过电路实现的。

首先将二进制码的最高位作为 Gray 码的最高位，然后依次按照以下公式计算各位的值：G(n) = B(n) ⊕ B(n-1)，其中 G(n) 是 Gray 码的第 n 位，B(n) 是二进制码的第 n 位。

2.3 Gray 码的应用案例•旋转编码器：Gray 码可以用于旋转编码器，这是一种用于测量旋转速度和位置的设备。

•通信系统：Gray 码可以用于减小误码率，在通信系统中具有较好的抗干扰性能。

3. 总结本文介绍了二进制计数器和 Gray 码的应用教学案。

通过学习这些案例，读者可以更好地理解这些计数原理的应用，并将其应用于实际的电子电路设计中。

以上就是两个计数原理的应用教学案的内容。

希望本文可以对读者的学习有所帮助。

二进制数及数字电路的基本概念教案一、教学目标：1. 让学生了解并掌握二进制数的基本概念和表示方法。

2. 使学生理解数字电路的基本原理和应用。

3. 培养学生运用二进制数进行简单计算和分析数字电路的能力。

二、教学内容：1. 二进制数的基本概念：二进制数的定义、数制转换。

2. 二进制数的表示方法：数码、位权、算术运算。

3. 数字电路的基本概念：数字电路的组成、逻辑门、逻辑函数。

4. 逻辑门电路：与门、或门、非门、异或门等。

5. 数字电路的应用：数字电路的设计、常用数字电路器件。

三、教学重点与难点：1. 教学重点：二进制数的基本概念、表示方法，逻辑门电路的原理及应用。

2. 教学难点：二进制数的运算规则，逻辑门电路的设计及分析。

四、教学方法：1. 采用讲授法，讲解二进制数的基本概念、表示方法和逻辑门电路的原理。

2. 通过举例和实际操作，让学生掌握二进制数的运算规则和逻辑门电路的设计。

3. 利用多媒体课件，展示数字电路的图形和原理，增强学生的直观理解。

五、教学准备：1. 多媒体课件。

2. 逻辑门电路实物或模型。

3. 二进制数计算器。

4. 相关教材、练习题。

教案结束。

六、教学过程：1. 引入新课：通过讲解计算机内部数据的表示方式，引出二进制数的概念。

2. 讲解二进制数的基本概念和表示方法，举例说明二进制数的运算规则。

3. 讲解逻辑门电路的原理，通过实物或模型展示逻辑门电路的构造。

4. 讲解逻辑门电路的应用，举例说明如何用逻辑门电路实现简单的逻辑运算。

5. 课堂练习：让学生运用所学知识，进行二进制数的计算和逻辑门电路的设计。

七、教学拓展：1. 讲解其他进制数与二进制数之间的转换方法。

2. 介绍数字电路在计算机中的应用，如微处理器、内存等。

3. 讲解数字电路的设计方法，引导学生思考如何设计复杂的数字电路系统。

八、课堂小结：2. 强调二进制数在计算机科学中的重要性，以及逻辑门电路在数字电路中的应用。

九、课后作业：1. 完成教材上的相关练习题，巩固所学知识。

6.4 异步计数器●本次重点内容：1、异步时序电路的分析方法。

2、异步时序电路的时序图。

●教学过程一、异步二进制计数器1．异步二进制加法计数根据学生的程度，有时也可以从设计的角度，讨论异步二进制加法计数器的设计思想。

复习（提问）：1 怎样由JK F/F、D F/F实现T′F/F？2 二进制加法的进位规则？[必须满足二进制加法原则：逢二进一（1+1=10，即Q由1加1→0时有进位）；各触发器应满足两个条件：每当CP有效触发沿到来时，触发器翻转一次，即用T′触发器。

控制触发器的CP端，只有当低位触发器Q由1→0（下降沿）时，应向高位CP端输出一个进位信号（有效触发沿），高位触发器翻转，计数加1。

]由JK触发器组成4位异步二进制加法计数器①逻辑电路JK触发器都接成T′触发器，下降沿触发。

②工作原理异步置0端上加负脉冲，各触发器都为0状态，即Q3Q2Q1Q0＝0000状态。

在计数过程中，为高电平。

只要低位触发器由1状态翻到0状态，相邻高位触发器接收到有效CP触发沿，T′的状态便翻转。

③状态转换顺序表所示。

电路为十六进制计数器。

④工作波形（又称时序图或时序波形）输入的计数脉冲每经一级触发器，其周期增加一倍，即频率降低一半。

一位二进制计数器就是一个2分频器，16进制计数器即是一个16分频器。

四位二进制加法计数器状态转换顺序表如下。

由D触发器组成的4位异步二进制加法计数器的逻辑图如下。

由于D触发器用输入脉冲的上升沿触发，因此，每个触发器的进位信号由端输出。

其工作原理类似，让学生课后自行分析。

2．异步二进制减法计数器根据学生的程度，有时也可以从设计的角度，讨论异步二进制减法计数器的设计思想。

[二进制数的减法运算规则：1－1＝0，0—1不够，向相邻高位借位，10－1＝1；各触发器应满足两个条件：每当CP有效触发沿到来时，触发器翻转一次，即用T′触发器。

控制触发器的CP端，只有当低位触发器Q由0→1（上升沿）时，应向高位CP端输出一个借位信号（有效触发沿），高位触发器翻转，计数减1。

异步二进制加法计数器教学目的：让学生掌握加法计数器的分析方法教学重点：加法计数器的分析方法教学难点：加法计数器的工作原理教学方法：讲授法教学时间：2课时教学过程：一、复习引入：复习JK触发器的逻辑功能。

二、新授：(一)、异步三位二进制加法计数器1、电路组成：由三个无空翻的T型触发器逐级串联组成的异步三位二进制加法器(也可以由无空翻的JK型触发器构成.，书上J与K同时接1就是说J=K也就是T触发器)CR2、结构特点：(1) 每个触发顺为T’型,且带直接复位端.(2) 异步工作方式.因为输入计数脉冲只送至触发器最低位F1的CP1端,因此,各触发器的改变与计数输入脉冲不同步.(3) 输出信号取自各Q 端,即Q 2 、 Q 1 、 Q 0.3、 工作原理见波形图(1)、CR 端来低电平时,计数器被清”0”，电路状态为Q 2 Q 1 Q 0=000(2)、随着输入计数脉冲个数的增加,计数器输出端Q 2 Q 1 Q 0的读数从000至111顺序递增,相当于十进制数字从0至7依次递增,所以为加法计数器.(3)、第8个计数脉冲输入后,计数器的状态回到000,这表示了一个循环,以后 每输入8 个脉冲,计数器的状态循环一次.三位二进制加法计数器的计数顺序如表6.2.1所示.4、计数与分频.(1) 从波形图可以看出,每经过一级触发器,脉冲的频率就减少一半,因此, 计数器也称为分频电路或分频器.(2) 、对于一级触发器F 1,每两个计数脉冲作用后, F 1复”0”,同时，输出一个进 位脉冲信号，所以，F 1能记录12 =2个脉冲。

从波形图看出,每2个CP 产生一 个Q 1波形,Q 1信号信号频率是CP 信号频率的1/2,即除2,故将一级(位)二进制计数器又称为2分频电路,也称除2电路.(3) 、对于二级触发器,每四个计数脉冲CP,使电路复原一次,并有并且输出一个进位脉冲信号,所以两级能记录22 =4个计数脉冲.从波形力看出,每4 个CP 产生一个Q 2波形,Q 2信号的频率是CP 频率的1/4,即除4,故将二级二进制计数器又称4分频器. 1 2 3 4 5 6 7 8Q OCP Q 1 Q 2(4)、以此类推,若计数电路由N个触发器组成,那么,可记录n2个计数脉冲，输出进位脉冲的频率是输入计数脉冲频率的1/2 ,又称为n2分频电路5、异步三位二进制加法计数器状态表：练习：把波形图擦掉后再请学生上台画，以检查学生对波形做法掌握的程度小结：计数器波形图的正确做法。