数字电路基础知识教案word版.doc
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课时
第1周第1-2课时
课题:
1.1数字电路概述
一、教学目的:
1、了解电子技术的发展与应用
2、
2、掌握数字电路与模拟电路的区别
3、掌握数字电路的分类和学习方法
二、教学重点:
1、掌握数字电路与模拟电路的区别
2、掌握数字电路的分类和学习方法
三、教学难点:
掌握数字电路的分类和学习方法
四、教学方法:
讲授法与课堂学生提问相结合
五、教学用具:
黑板、多媒体计算机、投影仪、CAI课件
六、教学过程:
1.1.1电子技术的发展与应用
1.电子技术的应用
科学研究中,先进的仪器设备;传统的机械行业,先进的数控机床、自动化生产线;通信、广播、电视、雷达、医疗设备、新型武器、交通、电力、航空、宇航等领域;日常生活的家用电器;电子计算机及信息技术。
2.电子技术的发展←→电子器件的改进与创新
1904年发明电真空器件(电子管)——电子管时代。
1948年发明半导体器件——晶体管时代。
20世纪60年代制造出集成电路——集成电路时代。
3.电子技术的分类
电子技术:
研究电信号的产生、传送、接收和处理。
l模拟电子技术
l数字电子技术
1.1.2数字电路与模拟电路
1.基本概念
电信号:
指随时间变化的电压和电流。
模拟信号:
在时间和幅值上都为连续的信号。
数字信号:
在时间和幅值上都为离散的信号。
模拟电路:
处理和传输模拟信号的电路。
数字电路:
处理和传输数字信号的电路。
模拟信号:
时间上连续:
任意时刻有一个相对的值。
数值上连续:
可以是在一定范围内的任意值。
例如:
电压、电流、温度、声音等。
真实的世界是模拟的。
缺点:
很难度量;容易受噪声的干扰;难以保存。
优点:
用精确的值表示事物。
模拟电路:
处理和传输模拟信号的电路。
三极管工作在线性放大区。
数字信号:
时间上离散:
只在某些时刻有定义。
数值上离散:
变量只能是有限集合的一个值,常用0、1二进制数表示。
关通断、电压高低、电流有无。
数字电路:
处理和传输数字信号的电路。
三极管工作在开关状态,即饱和区或截止区。
数字化时代:
Ø音乐:
CD、MP3
Ø电影:
MPEG、RM、DVD
Ø数字电视
Ø数字照相机
Ø数字摄影机
Ø手机
2.数字电路特点(与模拟电路相比)
(1)数字电路的基本工作信号是用1和0表示的二进制的数字信号,反映在电路上就是高电平和低电平。
(2)晶体管处于开关工作状态,抗干扰能力强、精度高。
(3)通用性强。
结构简单、容易制造,便于集成及系列化生产。
(4)具有“逻辑思维”能力。
数字电路能对输入的数字信号进行各种算术运算和逻辑运算、逻辑判断,故又称为数字逻辑电路。
1.1.3数字电路的分类和学习方法
1.数字电路的分类
2.
(1)按电路结构分类
组合逻辑电路:
电路的输出信号只与当时的输入信号有关,而与电路原来的状态无关。
时序逻辑电路:
电路的输出信号不仅与当时的输入信号有关,而且还与电路原来的状态有关
(2)按集成电路规模分类
集成度:
每块集成电路芯片中包含的元器件数目
Ø
小规模集成电路(SmallScaleIC,SSI)
Ø中规模集成电路(MediumScaleIC,MSI)
Ø大规模集成电路(LargeScaleIC,LSI)
Ø超大规模集成电路(VeryLargeScaleIC,VLSI)
Ø特大规模集成电路(UltraLargeScaleIC,ULSI)
Ø巨大规模集成电路(GiganticScaleIC,GSI)
2.数字电路的学习方法
(1)逻辑代数是分析和设计数字电路的重要工具,应熟练掌握。
(2)重点掌握各种常用数字逻辑电路的逻辑功能、外部特性及典型应用。
对其内部电路结构和工作原理不必过于深究。
(3)掌握基本的分析方法。
(4)本课程实践性很强。
应重视习题、基础实验和综合实训等实践性环节。
(5)注意培养和提高查阅有关技术资料和数字集成电路产品手册的能力
3.当前数字电路设计的趋势
越来越大的设计
Ø越来越短的推向市场的时间
Ø越来越低的价格
Ø大量使用计算机辅助设计工具(EDA技术)
Ø多层次的设计表述
Ø大量使用复用技术
IP(IntellectualProperty)
。
七、课后作业
1、什么是数字信号?
与模拟信号有何区别?
2、什么是数字电路?
数字电路有哪些特点?
3、数字电路在生活中有哪些广泛应用?
4、怎样才能学好数字电路?
课时
第1周第3-4课时
课题:
1.2数制与编码
一、教学目的:
1、掌握各种数制的定义
2、掌握各种数制的转换
3、理解编码的原理
二、教学重点:
1、各种数制的转换
2、编码的原理
三、教学难点:
编码的原理
四、教学方法:
讲授法与课堂学生提问相结合
五、教学用具:
黑板、多媒体计算机、投影仪、CAI课件
六、教学过程:
1.2.1数制
数码:
由数字符号构成且表示物理量大小的数字和数字组合。
计数制(简称数制):
多位数码中每一位的构成方法,以及从低位到高位的进制规则。
1、十进制
数字符号(系数):
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9
计数规则:
逢十进一
基数:
10
权:
10的幂
例:
(1999)10=(1×103+9×102+9×101+9×100)10
2.二进制
数字符号:
0、1
计数规则:
逢二进一
基数:
2
权:
2的幂
例:
(1011101)2=(1×26+0×25+1×24+1×23+1×22+0×21+1×20)10
=(64+0+16+8+4+0+1)10
=(93)10
数值越大,位数越多,读写不方便,容易出错!
3.八进制
数字符号:
0~7
计数规则:
逢八进一
基数:
8
权:
8的幂
例:
(128)8=(1×82+2×81+8×80)10
=(64+16+8)10
=(88)10
4.十六进制
数字符号:
0~9、A、B、C、D、E、F
计数规则:
逢十六进一
基数:
16
权:
16的幂
例:
(5D)16=(5×161+13×160)10
=(80+13)10
=(93)10
1.2.2数制转换
1.十进制数转换成二进制
整数部分的转换:
除2取余法。
例:
求(217)10=( )2
解:
∵2∣217…………余1b0
2∣108…………余0b1
2∣54…………余0b2
2∣27…………余1b3
2∣13…………余1b4
2∣6…………余0b5
2∣3…………余1b6
2∣1……………余1b7
0
∴(217)10=(11011001)2
小数部分的转换:
乘2取整法。
例:
求(0.3125)10=( )2
解:
∵0.3125×2=0.625…………整数为0b-1
0.625×2=1.25…………整数为1b-2
0.25×2=0.5…………整数为0b-3
0.5×2=1.0…………整数为1b-4
∴(0.3125)10=(0.0101)2
说明:
有时可能无法得到0的结果,这时应根据转换精度的要求适当取一定位数。
2.二进制与八进制、十六进制之间的转换
(1)二进制与八进制之间的转换
三位二进制数对应一位八进制数。
(6574)8=(110,101,111,100)2
=(110101111100)2
(101011100101)2
=(101,011,100,101)2
=(5345)8
(2)二进制与十六进制之间的转换
四位二进制数对应一位十六进制数。
例如:
(9A7E)16=(1001101001111110)2
=(1001101001111110)2
(10111010110)2=(010111010110)2
=(5D6)16
表1-1几种计数进制数的对照表
1.2.3编码
二进制代码:
具有特定意义的二进制数码。
编码:
代码的编制过程。
1.二—十进制编码(BCD码)
BCD码:
用一个四位二进制代码表示一位十进制数字的编码方法。
表1-2几种常用的BCD码
(1)8421码
(1)
选取0000~1001表示十进制数0~9。
按自然顺序的二进制数表示所对应的十进制数字。
是有权码,从高位到低位的权依次为8、4、2、1,故称为8421码。
l1010~1111等六种状态是不用的,称为禁用码。
例:
(1985)10=(0001100110000101)8421BCD
(2)5421码
选取0000~0100和1000~1100这十种状态。
0101~0111和1101~1111等六种状态为禁用码。
是有权码,从高位到低位的权值依次为5、4、2、1。
(3)余3码
选取0011~1100这十种状态。
与8421码相比,对应相同十进制数均要多3(0011),故称余3码。
2.其它常用的代码
(1)格雷码(又称循环码)
特点:
任意两个相邻的数所对应的代码之间只有一位不同,其余位都相同。
循环码的这个特点,使它在代码的形成与传输时引起的误差比较小。
表1-3四位循环码的编码表
(2)奇偶校验码
具有检错能力,能发现奇数个代码位同时出错的情况。
构成:
信息位(可以是任一种二进制代码)及一位校验位。
校验位数码的编码方式:
“奇校验”时,使校验位和信息位所组成的每组代码中含有奇数个1;
“偶校验”时,使校验位和信息位所组成的每组代码中含有偶数个1。
表1-4奇偶校验码(以8421BCD码为例)
(3)字符码
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