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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。
计数器一实验目的1、掌握中规模集成计数器的逻辑功能及使用方法。
2、学习运用集成电路芯片计数器构成N位十进制计数器的方法。
二实验原理计数器是一个用以实现计数功能的时序器件，它不仅可以用来记忆脉冲的个数，还常用于数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。
计数器种类很多，按构成计数器中的各个触发器输出状态更新是否受同一个CP脉冲控制来分，有同步和异步计数器，根据计数制的不同，分为二进制、十进制和任意进制计数器。
根据计数的增减趋势分，又分为加法、减法和可逆计数器。
另外，还有可预置数和可编程功能的计数器等。
目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器芯片。
如：异步十进制计数器74LS90，4位二进制同步计数器74LS93，CD4520，4位十进制计数器74LS160、74LS162；4位二进制可预置同步计数器CD40161、74LS161、74LS163；4位二进制可预置同步加/减计数器CD4510、CD4516、74LS191、74LS193；BCD码十进制同步加/减计数器74LS190、74LS192、CD40192等。
使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列就能正确使用这些器件。
例如74LS192同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入十进制可逆计数功能；异步并行置数功能；保持功能和异步清零功能。
74192功能见表表19.1*表中符号和引脚符号的对应关系：CR = CLR—清零端；LD= LOAD—置数端（装载端）CP U = UP—加计数脉冲输入端CP D = DOWN—减计数脉冲输入端CO——非同步进位输出端（低电平有效）BO——非同步借位输出端（低电平有效）D3 D2 D1 D0 = D C B A—计数器数据输入端Q D Q C Q B Q A—计数器数据输出端根据功能表我们可以设计一个特殊的12进制的计数器，且无0数。
如图19.1所示：当计数器计到13时，通过与非门产生一个复位信号，使第二片74LS192（时十位）直接置成0000，而第一片74LS192计时的个位直接置成0001；从而实现了1——12的计数。
课题：数字电路基础知识课时：2课时教学目标：1. 知识与技能：了解数字电路的基本概念、特点及应用；掌握二进制、十进制、十六进制之间的转换方法；熟悉常见的数字电路元件及其功能。
2. 过程与方法：通过实例分析，培养学生分析问题和解决问题的能力；通过小组讨论，提高学生的合作意识和团队协作能力。
3. 情感态度与价值观：激发学生对数字电路的兴趣，培养严谨求实的科学态度。
教学重点：1. 数字电路的基本概念、特点及应用；2. 二进制、十进制、十六进制之间的转换方法；3. 常见的数字电路元件及其功能。
教学难点：1. 数字电路元件之间的逻辑关系；2. 逻辑电路的设计与应用。
教学过程：一、导入1. 提问：同学们，你们知道什么是数字电路吗？它在我们的生活中有哪些应用？2. 引入课题：今天我们将一起学习数字电路基础知识。
二、新课讲授1. 数字电路的基本概念、特点及应用（1）讲解数字电路的定义、特点和应用领域；（2）通过实例分析，让学生了解数字电路在通信、计算机、家用电器等方面的应用。
2. 数制和码制（1）讲解二进制、十进制、十六进制之间的转换方法；（2）通过实例演示，让学生掌握数制之间的转换；（3）讲解常见的码制，如ASCII码、EBCDIC码等。
3. 常见的数字电路元件及其功能（1）讲解常见的数字电路元件，如门电路、触发器、计数器等；（2）分析各元件的工作原理和功能；（3）通过实例，让学生了解各元件在实际电路中的应用。
三、课堂练习1. 完成课后习题，巩固所学知识；2. 小组讨论，分析实例，解决实际问题。
四、课堂小结1. 回顾本节课所学内容；2. 强调重点、难点；3. 布置课后作业，巩固所学知识。
五、课后作业1. 查阅资料，了解数字电路在生活中的应用；2. 完成课后习题，巩固所学知识；3. 设计一个简单的数字电路，并分析其工作原理。
教学反思：1. 本节课通过实例分析、小组讨论等方式，激发了学生的学习兴趣，提高了学生的合作意识和团队协作能力；2. 在讲解过程中，注重理论与实践相结合，使学生更好地理解和掌握数字电路基础知识；3. 课后作业的设计，旨在巩固所学知识，提高学生的实际应用能力。
实验八计数器一、实验目的1．熟悉由集成触发器构成的计数器电路及其工作原理。
2．熟悉掌握常用中规模集成电路计数器及其应用方法。
二、实验原理和电路所谓计数，就是统计脉冲的个数，计数器就是实现“计数”操作的时序逻辑电路。
计数器的应用十分广泛，不仅用来计数，也可用作分频、定时等。
计数器种类繁多。
根据计数体制的不同，计数器可分成二进制（即2”进制）计数器和非二进制计数器两大类。
在非二进制计数器中，最常用的是十进制计数器，其它的一般称为任意进制计数器。
根据计数器的增减趋势不同，计数器可分为加法计数器—随着计数脉冲的输入而递增计数的；减法计数器—随着计数脉冲的输入而递减的；可逆计数器—既可递增，也可递减的。
根据计数脉冲引入方式不同，计数器又可分为同步计数器—计数脉冲直接加到所有触发器的时钟脉冲（CP）输入端；异步计数器—计数脉冲不是直接加到所有触发器的时钟脉冲（CP）输入端。
1.异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器是比较简单的。
图1.8.1(a)是由4个JK（选用双JK74LS112）触发器构成的4位二进制（十六进制）异步加法计数器，图1.8.1(b)和（c）分别为其状态图和波形图。
对于所得状态图和波形图可以这样理解：触发器FFO（最低位）在每个计数沿（CP）的下降沿（1 → 0）翻转，触发器FF1的C P端接FF0的Q0端，因而当FFO（Q O）由1→ 0时，FF1翻转。
类似地，当FF1（Q1）由1→0时，FF2翻转，FF2（Q2）由1→0时，FF3翻转。
4位二进制异步加法计数器从起始态0000到1111共十六个状态，因此，它是十六进制加法计数器，也称模16加法计数器（模M=16）。
从波形图可看到，Q0 的周期是CP周期的二倍；Q1是Q0的二倍，CP的四倍；Q2是Q1 的二倍，Q0的四倍，CP的八倍；Q3是Q2的二倍，Q1的四倍，Q0的八倍，CP的十六倍。
数字电路中的计数器和移位器在数字电路的设计中，计数器和移位器被广泛应用。
计数器通常用于计算器中，而移位器常用于串行通信和数字信号处理中。
此篇文章将介绍它们的工作原理及示例。
计数器计数器通常包含一个时钟输入，一个或多个输出和一个异步或同步复位输入。
当复位输入为高电平时，计数器的输出将归零。
计数器可以是“递增”或“递减”的，递增计数器会在每个时钟周期中将输出加一，而递减计数器则会将输出减一。
递增计数器通常用于计数操作，而递减计数器通常用于周期性任务。
计数器有许多种类型，包括二进制计数器、十进制计数器和分频器。
二进制计数器是最常见的类型之一，它通常包含一个二进制值，可以从 0 (0000) 到 1111 等值。
十进制计数器通常用于显示器，每个输出代表一个十进制位。
分频器是一种自动减频器，可以将时钟频率分频为较低的频率，以便设计更简单的电路。
以下是一个四位二进制计数器的示例，它显示了最常见的计数器电路图：移位器移位器是一种数字电路，可以将输入的比特串移位一定数量的位置，通常用于数据序列的处理。
移位器可以是“移位寄存器”或“移位暂存器”，具体取决于是否有一个存储器元件来存储输入序列。
在移位寄存器中，每个比特在存储器元件中都会存储一段时间，而在移位暂存器中则不会。
移位器通常包含一个串行输入、一个串行输出和一个移位控制输入。
移位控制输入通常是一个双稳态触发器，它与时钟信号相结合，控制序列的移位方向和距离。
在递进移位中，位在左侧的比特会被移到右侧，而在回退移位中，位在右侧的比特会被移到左侧。
以下是一个移位器的电路图示例，它能够将输入序列每次移位一个比特，以实现数据传输：结论计数器和移位器都在数字电路中发挥着重要的作用。
计数器可以用于许多计数操作，如分频器，而移位器则经常用于数据序列的处理。
此篇文章简要介绍了它们的工作原理及示例。
虽然它们可能在数字电路的应用中是用于特定任务，但它们具有广泛的实际应用，如电子学、通信和计算机科学。
数字电路中的计数器和移位寄存器在数字电路中，计数器和移位寄存器是两个常用的元件，用于实现不同的功能。
计数器可以用于计算输入信号的频率、计数场合和控制电路等。
移位寄存器则用于数据的移位和存储。
本文将详细介绍计数器和移位寄存器的原理、应用以及设计注意事项。
一、计数器计数器是一种重要的数字电路元件，广泛应用于各种电子设备中。
计数器按照工作原理的不同，可以分为同步计数器和异步计数器。
1. 同步计数器同步计数器是一种在时钟信号的控制下进行计数的计数器。
它使用时钟信号来同步所有的触发器，保证在时钟边沿进行计数操作。
同步计数器的输入信号可以是来自外部的信号，也可以是内部产生的。
同步计数器通常由触发器级联构成，每一个触发器代表计数器中的一个位。
当所有的触发器都到达最大计数值时，计数器就会归零重新开始计数。
2. 异步计数器异步计数器是一种不需要时钟信号进行计数的计数器。
它的计数操作是以输入信号的变化边沿触发的。
异步计数器通常由触发器和门电路组成，输入信号的变化会通过门电路产生控制信号，触发器根据控制信号进行计数操作。
异步计数器在工作时需要特别注意输入信号的稳定性和时序关系，以确保计数的准确性。
二、移位寄存器移位寄存器是一种可以实现数据的移位和存储的元件。
移位寄存器可以分为串行移位寄存器和并行移位寄存器两种。
1. 串行移位寄存器串行移位寄存器是一种将数据逐位进行移位操作的寄存器。
它可以将输入数据从一个端口输入，并从另一个端口输出。
串行移位寄存器通常由触发器和移位电路组成，触发器用于存储数据，移位电路用于实现数据的移位操作。
串行移位寄存器的移位操作可以是向左移位或向右移位。
2. 并行移位寄存器并行移位寄存器是一种同时对多个数据位进行移位操作的寄存器。
它可以将输入数据从一个端口输入，并从另一个端口输出。
并行移位寄存器通常由多个触发器构成，每个触发器用于存储一个数据位。
通过控制信号，可以将输入数据同时存储到各个触发器中，并且可以同时从各个触发器中读取数据。
电路基础原理数字电路中的计数器与触发器电路基础原理——数字电路中的计数器与触发器作为电子技术的基础，数字电路在现代科技中扮演着重要的角色。
在数字电路中，计数器与触发器是两个非常重要的组件。
它们的存在使得数字电路可以进行计数和存储信息的工作。
本文将深入探讨计数器与触发器的原理及其在电路设计中的应用。
一、计数器的工作原理计数器是一种能够按照一定的规律对输入信号进行计数的电路。
它通常由触发器、逻辑门和计数控制线构成。
1.触发器触发器是计数器的核心组件之一。
它可以存储和传输二进制信息。
常见的触发器有RS触发器、D触发器和JK触发器。
其中JK触发器最为常用，因为它既可以实现同步计数，也可以实现异步计数。
2.逻辑门逻辑门负责对输入信号进行逻辑运算和控制。
常见的逻辑门有与门、或门、非门和异或门等。
通过逻辑门的组合运算，可以实现复杂的计数器功能。
3.计数控制线计数控制线是计数器的输入线路，它负责控制计数器的计数规律。
比如，一个4位二进制计数器就需要4根计数控制线。
计数器工作的关键在于通过逻辑门控制触发器的状态改变。
比如，在一个2位计数器中，当第一个触发器的输出为1时，第二个触发器根据逻辑门的运算结果决定是否要翻转输出。
二、计数器的应用计数器在数字电路中有着广泛的应用。
下面以一个简单的例子来说明计数器在数码显示器中的应用。
数码显示器是一种能够显示数字的设备，它通常由七段数码管构成。
每个数码管有七根输入线，通过控制输入线的电平可以显示不同的数字。
在一个4位数码显示器中，可以通过一个4位二进制计数器来控制显示的数字。
当计数器按照规律计数时，通过逻辑门的控制，将对应的输出信号传递给数码管，就可以显示从0到9的数字。
这只是计数器应用的一个简单例子。
在实际应用中，计数器还可以用于时序控制、分频器、频率测量等方面。
三、触发器的工作原理触发器是一种能够存储和传输信号的电路，它有两种状态：SET和RESET。
触发器通常由几个门电路组成，比如RS触发器由两个与非门组成，D触发器由与门和非门组成。
数字电路计数器使用方法数字电路计数器是一种广泛应用于数字电路中的计数器，用于实现各种数字电路的控制和计数功能。
本文将介绍数字电路计数器的原理、分类、使用方法和实际应用。
一、计数器原理计数器是一种能够进行数字运算的逻辑电路，其原理基于二进制数的进位原则。
计数器可以用于实现各种数字电路的控制和计数功能，例如定时器、分频器、发生器等。
计数器的位数决定了电路的分辨率，即能够表示的不同状态的数量。
二、计数器分类计数器按照不同的进位原则可以分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。
加法计数器在一个时钟周期末尾进行加法运算，减法计数器和可逆计数器则分别在时钟周期的末尾进行减法运算或逆向运算。
计数器按照结构还可以分为级联式、同步式和同步二进制模计数器等。
三、计数器使用方法1. 设计计数器电路：根据需求设计计数器的电路结构和逻辑关系，确定计数器的位数和进位原则。
2. 连接时钟信号：将时钟信号连接到计数器的时钟输入端，控制计数器的时钟周期。
3. 初始化计数器：在开始计数前，将计数器的值设置为0或1，以便开始计数。
4. 启动计数器：启动计数器开始计数，通常通过一个启动信号或一个时钟周期来实现。
5. 停止计数器：停止计数器继续计数，通常通过一个停止信号或一个时钟周期来实现。
6. 读取计数器值：在每个时钟周期末尾读取计数器的值，以获取当前计数的结果。
四、计数器实际应用1. 时钟发生器：计数器可以用于生成各种时钟信号，例如频率可调的时钟发生器。
2. 定时器：计数器可以用于实现定时器功能，例如定时中断、定时延时等。
3. 分频器：计数器可以用于实现分频器功能，将输入信号分频为特定的频率。
数字电路中的计数器和时序电路设计数字电路中的计数器和时序电路设计是电子工程中非常重要的一部分。
通过设计和实现计数器和时序电路，我们能够实现各种数字计数和定时功能。
本文将介绍计数器和时序电路的基本原理，并讨论它们的设计过程和常见应用。
一、计数器的原理和设计计数器是一种能对输入脉冲进行计数的电路。
它由触发器、输入脉冲信号和控制电路组成。
计数器根据输入脉冲信号的数量来确定输出的状态，可以实现多种功能，如二进制计数、十进制计数、循环计数等。
1. 二进制计数器二进制计数器是最简单的计数器类型，它的输出状态按照二进制数进行变化。
例如，一个4位二进制计数器可以从0000计数到1111，然后重新开始。
设计二进制计数器时，我们可以使用触发器和逻辑门来构建。
2. 十进制计数器十进制计数器是一种特殊的计数器，它的输出状态按照十进制数进行变化。
一个4位的十进制计数器可以从0计数到9，然后重新开始。
设计十进制计数器时，可以使用二进制计数器和BCD（二进制编码十进制）转换器来实现。
3. 循环计数器循环计数器是一种特殊的计数器，它可以按照任意给定的计数序列进行循环计数。
例如，一个循环计数器可以按照1、2、3、1、2、3的序列进行计数。
设计循环计数器时，一种常见的方法是使用状态转换图来确定触发器和逻辑门的连接。
二、时序电路的原理和设计时序电路是一种能实现定时功能的电路。
它包括时钟信号源、触发器和控制电路。
时序电路可以用于各种应用，如定时器、频率分频器、状态机等。
1. 定时器定时器是一种能够按照给定的时间间隔产生定时脉冲信号的电路。
它通常由可编程的触发器和计数器组成。
定时器的设计需要确定计数器的初始值和触发器的工作模式，并设置适当的控制电路。
2. 频率分频器频率分频器是一种能够将输入信号的频率分频为较低频率的电路。
它通常使用计数器和触发器来实现。
频率分频器的设计要考虑到分频比例和触发器的连接方式。
3. 状态机状态机是一种能够根据特定的状态转换规则改变输出状态的电路。
