电子教案《数字电子技术》 第五章（教案）第5章 时序逻辑电路 .docx

《数字电子技术》教案 第5章 时序逻辑电路 课程章节 第5章 时序逻辑电路 课时分配 5 教学目标 1.了解时序逻辑电路的基本概念。 2.掌握时序逻辑电路的特点及时序逻辑电路的一般分析方法。 3.掌握典型时序逻辑部件计数器和寄存器的工作原理。 4.掌握典型时序逻辑部件计数器和寄存器的逻辑功能。 5.掌握典型时序逻辑部件计数器和寄存器的集成芯片及其使用方法和典型应用。 6.掌握同步时序逻辑电路的设计方法。 教学重点、难点 1.时序逻辑电路的组成结构。 2.时序逻辑电路的状态表和状态图。 3.同步时序逻辑电路。 4.异步时序逻辑电路。 5.二进制计数器。 6.数码寄存器、移位寄存器。 授课方式 课堂讲授，板书 教学内容 1.时序逻辑电路的基本概念 2.时序逻辑电路的分析方法 3.计数器 4.数码寄存器与移位寄存器 5.同步时序逻辑电路的设计方法 教学过程 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。 ③状态方程：由同步时序逻辑电路中触发器的次态方程组合而成。其中，将驱动方程代入相应触发器的特性方程中，即可得到该触发器的次态方程。 （2）将触发器的现态和外部输入信号的各种取值组合，代入状态方程、输出方程求出相应的次态和输出，并将外部输入信号、现态、次态和输出填入列表，即可得到同步时序逻辑电路的状态转换表。 （3）根据状态转换表画出状态转换图。 （4）对电路的逻辑功能进行分析和说明，为使结果更直观，可用文字、图表等形式。 2．同步时序逻辑电路分析举例 解题步骤： （1）写出电路的输出方程。 （2）写出各触发器的驱动方程。 （3）驱动方程代入触发器的特性方程得到各触发器的次态方程。 （4）列出电路的状态转换表。 （5）根据电路的状态转换表画出状态转换图。 （6）画电路的时序波形图。 （7）逻辑功能分析。 5.2.2基本RS触发器的逻辑功能 1．异步时序逻辑电路分析法 在异步时序逻辑电路中，由于没有统一的时钟脉冲，因此分析时必须写出时钟方程，其他步骤与同步时序逻辑电路的分析步骤一样。 2．异步时序逻辑电路的分析举例 解题步骤： （1）写出电路的各逻辑方程式。 （2）将驱动方程代入D触发器的特性方程，得到各触发器的次态方程。 （3）列出电路的状态转换表。 （4）根据电路的状态转换表画出状态转换图。 （5）画电路的时序波形图。 （6）逻辑功能分析。 5.3计数器 1.计数器的概念 计数器是一种能够记录脉冲数目的装置，是数字电路中最常用的逻辑部件，主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。 2.计数器的分类 （1）按计数进制的不同，计数器可分为二进制计数器和非二进制计数器，非二进制计数器中最典型的是十进制计数器。 （2）按数字增减趋势的不同，计数器可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。 （3）