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1、计数器工作原理的模式化分析时序逻辑电路是?脉冲与数字电路?这门课程的重要组成局部，计数器是时序逻辑电路根底知识的实际应用，其应用领域特殊广泛。计数器原理是技工学校电工电子专业学生必须重点掌握的内容，也是本课程的考核重点，更是设计计数器或其他电子器件的根底。但近年来技校学生的文化理论根底和理解能力普遍较差，按照教材体系讲授计数器那个章节的知识，超过70%的学生听不明白。我先后为四届学生讲授过这门课，在教学实践中摸索出一套分析计数器的方法模式化分析，即把分析步骤模式化，引导学生按部就班地分析计数器。用这种方法分析，我只要以其中一种计数器如异步二进制计数器为例讲解，学生便能够自行分析其他计数器。教学
2、实践证实，用这种方法讲授计数器知识，学生对比感喜好，觉得条理清楚，易于理解，掌握起来对比轻松。这种方法还有一个好处，不管是同步计数器依旧异步计数器，不管是二进制计数器依旧十进制计数器，不管是简单的计数器依旧复杂的计数器，只要套用这种方法，计数器工作原理迎刃而解。即使是平常根底特不差的学生，只要记住几个步骤，依葫芦画瓢，也能把计数器原理分析出个大概来。一、 明确计数器概念分析计数器因此要先清楚什么是计数器啦。书上的概念是：计数器是数字系统中能累计输进脉冲个数的数字电路。我告诉学生，计数器确实是根基如此一种电子设备：把它放在教室门口，每个进进教室的同学都在一个按钮上按一下，它就能告诉你一共有多少位
3、同学进进教室。其中，每个同学按一下按钮确实是根基给那个设备一个输进信号，N个同学就给了N个信号，这N个信号就构成计数器的输进CP脉冲，计数器要统计应该实是根基那个CP脉冲系列的个数。因此，要是没有接译码器，计数器的输出端显示的是二进制数而非十进制数，比方有9位同学进进教室，它不显示“9，而是显示“1001。随后，我简要介绍了计数器的构成和分类，并强调，计数器工作前必须先复位，即每个触发器的输出端均置零。二、 回忆根底知识分析计数器要用到触发器的相关知识，其中JK触发器最常用，偶然用到T触发器和D触发器。因此，介绍完计数器概念后，我不急于教学生分析其原理，而是先提咨询JK、T、D触发器的相关知识
4、，包括触发器的逻辑符号、特性方程、特性表等。由于计数器的操纵单元由逻辑门电路构成，分析前还要简要回忆一下与、或、非等常用逻辑门电路的相关知识。另外，用模式化方法分析计数器还要用到逻辑代数的运算方法、逻辑函数的化简方法等相关知识。三、 画出解题模板预备工作做完了，下面进进核心局部列出分析计数器的9个步骤：1. 驱动方程即触发器输进端的表达式，注重要化成最简式2. 特性方程即触发器的特性方程，计数器有几个触发器就写出几个特性方程3. 状态方程把1代进2后得到的方程，注重要化成最简式4. 进借位方程即触发器的进位或借位的输出表达式，一般是逻辑门电路的输出端表达式5. CP即触发器CP端的表达式，也确
5、实是根基触发器何时有效，有几个触发器就写出几个CP6. 状态表依据3、4、5写出，包括4个局部：CP个数、各触发器CP是否有效、触发器输出端状态、进位或借位输出端状态7. 状态图依据6画出8. 波形图依据7画出，有几个输出端就画几个波形，包括进位或借位输出的波形9. 功能依据7写出计数器的功能，包括三个局部内容：几进制、同步依旧异步、递增依旧递减或可逆我逐个介绍了每个步骤中要做的工作和本卷须知，具体如括号中所示。我告诉学生，这9个步骤尤如一个模板，计数器的具体内容确实是根基水泥，分析计数器原理的过程确实是根基往模板中浇筑水泥的过程。这时候，我不急于分析实例，而是操纵了一下课堂节奏，停下来让学生
6、默记这9个步骤，要是对其中哪些步骤有不理解的地点马上提咨询。四、 按模板分析实例通过提咨询确认大局部学生差不多记住这9个步骤后，我才进进实例分析。按照由浅进深而且有代表性的原那么，我以异步3位二进制计数器为例。1画模板我请一位同学在黑板左侧写下分析的模板9个步骤，我在黑板右侧画出计数器的电路图如图1所示。图12完成步骤1-5我开始教学生“浇筑水泥。因为第15个步骤不难，只是写方程、代方程和逻辑函数的化简，我让学生来做。要是学生做这项工作有困难，我便写出第一个方程，然后请学生上来写余下的几个，而且一个学生只能上台写一次，让尽量多的学生参与解题，以此调动全班同学的参与积极性。3填写状态表这是用这种
7、方法解题的要害环节，同时也是难点。我画出状态表的表头后，在CP脉冲个数一列下方写下0，表示计数器复位，现在三个触发器的输出端全部置0，即Q3Q2Q1=000；三个触发器的CP脉冲C1 C2 C3均无效，用表示；进位输出C=Q3Q2Q1=000=0。如此，状态表的第一行填写完毕。这时的Q3Q2Q1是下一个CP脉冲的原态，即关于下一个CP脉冲来讲，Q3nQ2nQ1n=000。第二行是第1个CP脉冲到来时的状态。由于C1=CP，现在C1有效，用表示，由于Q1n+1=1n，因此Q1n+1=1。由于C2=Q1下落沿有效，现在Q1由01，系上升沿而非下落沿，故C2无效，用表示，Q2维持原状态0。由于C3=
8、Q2下落沿有效，现在Q2由00，非下落沿，故C3无效，用表示，Q3维持原状态0。这时C=Q3Q2Q1=001=0。如此，状态表的第二行也填写完毕。关于下一个CP脉冲来讲，Q3nQ2nQ1n=001。第三行的分析方法与第二行类似，我由根底较好的学生尝试着到台上分析并填写该行，如此一能够让学生通过解题实践更好地理解解题方法，二能够及时发现学生存在的咨询题。如此一直分析下往，直到触发器的输出状态Q3nQ2nQ1n出现重复为止。填写情况如表1所示。4完成步骤7-9这3个步骤也对比简单，我讲明解题要点后，引导学生来完成。其中，状态图从状态表而来，注重要把高位写在前面，即顺序应为Q3Q2Q1，状态图如图2
9、所示。画波形图时，先在CP脉冲的每个下落沿上打下虚线，然后依据状态表或状态图画出相应输出的波形，如图3所示。总结计数器功能时，可由图1直截了当瞧出该计数器是异步计数器，可从图2瞧出计数器共有8个状态，而且是递增的，因此该计数器的功能为：异步8进制或3位二进制递增计数器。该题的解答情况如下：1.驱动方程：F1：J1=K1=1F2：J2=K2=1F3：J3=K3=12.特性方程：Q1n+1=J11n+1Q1nQ2n+1=J22n+2Q2nQ3n+1=J33n+3Q3n3.状态方程：F1：Q1n+1=11n+Q1n=1nF2：Q2n+1=12n+Q2n=2nF3：Q3n+1=13n+Q3n=3n讲明
10、每个触发器的变化规律根基上：来一个CP脉冲就翻转一次4.进位方程：C=Q1Q2Q35CP：F1：C1=CP下落沿10F2：C2=Q1下落沿10F3：C3=Q2下落沿106状态表：表1CP个数CP是否有效触发器输出端状态进位输出状态C3C2C1Q3Q2Q1C0000010010201003011041000510106110071111800007状态图：图28.波形图:图39功能：异步8进制或3位二进制递增计数器五、 稳固练习和作业为了稳固所学知识，同时也让为了锻炼学生的独立解题能力，我让学生在课堂上分析更为简单的同步2位二进制递增计数器，提醒他们注重驱动方程和状态方程的化简。多数学生能分析出
11、来，少数学生在填写状态表时卡了壳，我依据具体情况决定干预学生解题的程度。这次课我布置的作业是：分析同步3位二进制递减计数器的工作原理。从作业情况瞧，学生掌握情况对比理想。但我并没有就此打住，而是在讲评作业后又布置了4道难度稍高的作业：分析4位二进制计数器的工作原理，包括同步递增、同步递减、异步递增、异步递减。超过70%的学生4道题全然正确，讲评后，我选择其中书写较标准的4份作业张贴在班上。单元测试时，我除了测试学生分析计数器的知识外，还在试卷中有意出了一道附加题：分析时序逻辑电路。我给出的电路既不是书上的也不是练习册的，而且分析结果显示计数器的输出状态并不是单纯递增或递减或可逆，而是没有规律的，只是最终能形成闭环。我的意图特不明显：考察学生能否用上述解题方法分析其他时序逻辑电路。结果令我惊喜60%的学生解题思路正确，其中13%的学生解答完全正确。
