秒計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)教案及教學(xué)設(shè)計(jì)

1、教師課時(shí)授課計(jì)劃（首頁(yè)）授課對(duì)象：機(jī)電系 14級(jí)機(jī)械制造與自動(dòng)化 科目：電工電子技術(shù)課 題秒計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)授課類型理論課+實(shí)踐授課學(xué)時(shí)2教學(xué)方法講授、啟發(fā)引導(dǎo)、頭腦風(fēng)暴、實(shí)踐操作教學(xué)準(zhǔn) 備教案、實(shí)踐所需設(shè)備及耗材作業(yè)布置課外選題教學(xué)目的與要求1、知識(shí)目標(biāo)1）熟悉計(jì)數(shù)器的功能和分類；2）理解計(jì)數(shù)器的工作原理；3）掌握通用中規(guī)模計(jì)數(shù)器的應(yīng)用。2、能力目標(biāo)。1）能夠在老師的指導(dǎo)下自主探究；2）能夠利用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。3、素質(zhì)目標(biāo)1）培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐素養(yǎng)（學(xué)生自主討論研究設(shè)計(jì)電路并搭連電路）和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力（小組討論制定方案）；2）學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)6S管理培養(yǎng)。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)是集成計(jì)數(shù)器的類型和設(shè)計(jì)流程及

2、要點(diǎn)；難點(diǎn)是如何利用芯片設(shè)計(jì)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。參考資料教材、網(wǎng)絡(luò)資料教學(xué)后記教學(xué)過(guò)程步驟教學(xué)內(nèi)容及能力/知識(shí)目標(biāo)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)時(shí)間任務(wù)通過(guò)項(xiàng)目分析引入本節(jié)任務(wù)。聽、思考分析、討論5資訊掌握計(jì)數(shù)器的相關(guān)知識(shí)講授、提問(wèn)的方式進(jìn)行新知識(shí)傳授聽，思考分析25決策知識(shí)掌握以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力分組、布置內(nèi)容，說(shuō)明要求討論分析，總結(jié)設(shè)計(jì)方案10計(jì)劃知識(shí)掌握以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力巡回指導(dǎo)按照設(shè)計(jì)方案，畫出設(shè)計(jì)電路圖15實(shí)施團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、任務(wù)分配能力、實(shí)踐動(dòng)手能力巡回指導(dǎo)按照設(shè)計(jì)的電路圖完成設(shè)計(jì)電路的連線20檢查評(píng)估計(jì)數(shù)器的相關(guān)知識(shí)以及實(shí)踐操作能力、現(xiàn)場(chǎng)管理的能力等教師提問(wèn)、檢查結(jié)果討論回答、組內(nèi)自查、小組互查15秒計(jì)數(shù)

3、器設(shè)計(jì)一、任務(wù)：秒計(jì)數(shù)器 1、任務(wù)引入：首先提出本課程的一個(gè)項(xiàng)目數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì) （設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)如下：用六位數(shù)碼管顯示時(shí)間，格式為× ×時(shí)：××分：××秒。對(duì)于時(shí)、分、秒可以分別進(jìn)行校正。） 通過(guò)分析該項(xiàng)目，確定該項(xiàng)目包含的四大模塊，即四個(gè)任務(wù)如下：1）譯碼顯示；2）計(jì)數(shù)電路；3）控制電路；4）振蕩電路。調(diào)節(jié)校對(duì) 2、之前學(xué)生仿真結(jié)果展示 通過(guò)仿真結(jié)果展示，讓學(xué)生明白設(shè)計(jì)出的電路的特點(diǎn)。根據(jù)整個(gè)任務(wù)的分析與分割，引出本節(jié)內(nèi)容秒計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)，又由于是學(xué)生完成的結(jié)果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心。 二、資訊（相關(guān)知識(shí)介紹） (一）計(jì)數(shù)器的定義及分

4、類 1、計(jì)數(shù)器定義 用來(lái)計(jì)算輸入脈沖數(shù)目的時(shí)序邏輯電路。它是用電路的不同狀態(tài)來(lái)表示輸入脈沖的個(gè)數(shù)。 2、電路作用： 分頻、定時(shí)、產(chǎn)生脈沖序列、數(shù)字運(yùn)算等。 3、計(jì)數(shù)器的模 計(jì)數(shù)器所能計(jì)算的脈沖數(shù)目的最大值（即電路所能表示狀態(tài)數(shù)目的最大值） 4、分類 按觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)次序，分為同步和異步計(jì)數(shù)器 按進(jìn)位制，分為模二、模十和任意模計(jì)數(shù)器 按邏輯功能，分為加法、減法和可逆計(jì)數(shù)器 按集成度，分為小規(guī)模與中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器 (二)常用計(jì)數(shù)器的邏輯功能 1、集成同步計(jì)數(shù)器74LS161 1）邏輯符號(hào)（內(nèi)部由四個(gè)J-K觸發(fā)器構(gòu)成） 2）功能介紹 2、集成同步計(jì)數(shù)器74LS160 1）邏輯符號(hào) 2）功能介紹 3、同

5、步計(jì)數(shù)器CT74163 （1）外引線排列和CT74161相同 （2）置數(shù)，計(jì)數(shù)，保持等功能與CT74161相同 （3）清零功能與CT74161不同采用同步清零方式。 當(dāng)CR=0時(shí)，只有當(dāng)CP 的上升沿來(lái)到時(shí), 輸出QDQCQBQA 才被全部清零。 4、其他各種類型計(jì)數(shù)器比較 ( 三)集成計(jì)數(shù)器的應(yīng)用 集成計(jì)數(shù)器可以加適當(dāng)反饋電路后構(gòu)成任意模值M計(jì)數(shù)器。通常中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器都有清0、置數(shù)等多個(gè)控制端，因此實(shí)現(xiàn)任意M計(jì)數(shù)的基本方法有兩種： 1、反饋清零法 利用清零輸入端，使電路計(jì)數(shù)到N+1狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生清零操作，越過(guò)后續(xù)MN個(gè)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)模N計(jì)數(shù) 2、同步預(yù)置法 利用計(jì)數(shù)器的置數(shù)功能，通過(guò)進(jìn)位輸出給計(jì)數(shù)器

6、置數(shù)M-N，跳過(guò)0至M-N的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)模N計(jì)數(shù) 3、例：用74161實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 分析：由于74161是M16計(jì)數(shù)器共有16個(gè)狀態(tài)，要實(shí)現(xiàn)M10計(jì)數(shù)，必須跳越（1610）6個(gè)狀態(tài)。共有三種跳躍方法：1）前十個(gè)狀態(tài) 00001001 無(wú)C0；2）中間十個(gè)狀態(tài) 00111100 無(wú)C0；30后十個(gè)狀態(tài) 01101111 有C0. 反饋置數(shù)法是利用/LD=0進(jìn)行同步置數(shù)。74161、74160只有在CP到來(lái)時(shí)才能置數(shù)，CP沒有到來(lái)，不能置數(shù)。 1、前十個(gè)狀態(tài)：計(jì)數(shù)范圍09，預(yù)置數(shù)為0，用9來(lái)反饋。由于74161屬于同步置數(shù)，有CP到來(lái)才能置數(shù)，反饋控制信號(hào)1001狀態(tài)要計(jì)算在主循環(huán)內(nèi)。 2、后十個(gè)

7、狀態(tài): 計(jì)數(shù)范圍615，預(yù)置數(shù)為6，用15來(lái)反饋 3、中間十個(gè)狀態(tài): 計(jì)數(shù)范圍312，預(yù)置數(shù)為3，用12來(lái)反饋。（這個(gè)可以布置下去讓學(xué)生自己課后練習(xí)）。 思考：若計(jì)數(shù)器為同步清零和異步置數(shù)，其反饋清零法和反饋置數(shù)法與上述有何不同。三、決策 1、教師給學(xué)生分組，布置任務(wù)； 2、學(xué)生分析任務(wù)，總結(jié)任務(wù)的要求及注意問(wèn)題； 3、選擇完成任務(wù)所必須的集成電路； 4、討論設(shè)計(jì)方案，并達(dá)成一致。四、計(jì)劃 根據(jù)所討論的方案，每個(gè)小組首先畫出設(shè)計(jì)的電路圖：1）六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（十位）；2）十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（個(gè)位）；3）討論個(gè)位與十位的級(jí)聯(lián)。五、實(shí)施 各小組將之前設(shè)計(jì)好的電路拿到實(shí)驗(yàn)室去進(jìn)行搭線連接，檢查設(shè)計(jì)電路的工作情況。小組組長(zhǎng)分配任務(wù)，各成員按照組長(zhǎng)分配的任務(wù)進(jìn)行操作。最終完成秒