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计数器工作原理模式化研究分析.doc
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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部分,计数器是时序逻辑电路基础知识的实际应用,其应用领域非常广泛。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基础。但近年来技校学生的文化理论基础和理解能力普遍较差,按照教材体系讲授计数器这个章节的知识,超过70%的学生听不懂。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,学生便可以自行分析其他计数器。教学实
2、践证明,用这种方法讲授计数器知识,学生比较感兴趣,觉得条理清晰,易于理解,掌握起来比较轻松。这种方法还有一个好处,不管是同步计数器还是异步计数器,不管是二进制计数器还是十进制计数器,不管是简单的计数器还是复杂的计数器,只要套用这种方法,计数器工作原理迎刃而解。即使是平时基础很差的学生,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当然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入脉冲个数的数字电路。我告诉学生,计数器就是这样一种电子设备:把它放在教室门口,每个进入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同学进入教
3、室。其中,每个同学按一下按钮就是给这个设备一个输入信号,N个同学就给了N个信号,这N个信号就构成计数器的输入CP脉冲,计数器要统计的就是这个CP脉冲系列的个数。当然,如果没有接译码器,计数器的输出端显示的是二进制数而非十进制数,比如有9位同学进入教室,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、 回顾基础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,偶尔用到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,而是先提问JK、T、D触发器的相关知识,包括触发器的逻辑符
4、号、特性方程、特性表等。由于计数器的控制单元由逻辑门电路构成,分析前还要简要回顾一下与、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、 画出解题模板准备工作做完了,下面进入核心部分列出分析计数器的9个步骤:1. 驱动方程(即触发器输入端的表达式,注意要化成最简式)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代入2后得到的方程,注意要化成最简式)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
5、就是触发器何时有效,有几个触发器就写出几个CP)6. 状态表(根据3、4、5写出,包括4个部分: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(根据6画出)8. 波形图(根据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(根据7写出计数器的功能,包括三个部分内容:几进制、同步还是异步、递增还是递减或可逆)我逐个介绍了每个步骤中要做的工作和注意事项,具体如括号中所示。我告诉学生,这9个步骤尤如一个模板,计数器的具体内容就是水泥,分析计数器原理的过程就是往模板中浇筑水泥的过程。这时候,我不急于分析实例,而是控制了一下课堂节奏,停下来让学
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