完整版教案第一讲绪论与数制和码制.docx
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完整版教案第一讲绪论与数制和码制
第一讲绪论与数制和码制
本讲重点
1.数字信号与模拟信号的区别以及数字电子技术特点和学习方法;
2.进制之间相互转换方法;
3.几种常用的二进制编码概念。
本讲难点
1.十进制转换为二进制及十六进制方法;
2.8421BCD码、余三码、格雷码的特点。
教学手段
本讲宜教师讲授,用多媒体演示为主、板书为辅。
教学步骤
教学内容
设计意图
表达方式
1.提出问题,导入第一部分“绪论”章节所要讲述的内容。
1)学习电子技术有何用途;
2)什么是数字电子技术,数字电子电路与模拟电子电路有何区别;
3)数字电子技术基础课程的教学目标是什么;
4)如何才能学习好数字电子技术基础?
利用多媒体课件,介绍问题背景,用问题激发学生们听课的兴趣。
2.对提出问题的逐一解答
2.1介绍电子技术概念
2.2模拟信号和数字信号以及模拟电子电路和数字电子电路特点和概念
2.3介绍数字电子技术基础课程的教学目标
2.4介绍数字电子技术基础学习方法以及考核方法
✓数字电子技术和模拟电子技术的概念
电子技术是指根据电子学的原理,利用电子元器件设计和制造某种特定功能电路,以解决实际问题的科学。
从信号角度分析,电子电路中处理的可分为模拟信号和数字信号,如图所示。
模拟信号:
在时间和数值上均具有连续性,即在任意时刻有确定的函数值u或i,并且其幅度是连续取值。
数字信号:
在时间和数值上均具有离散性。
模拟电子技术——研究处理模拟信号的电子技术;
数字电子技术——研究处理数字信号的电子技术。
处理模拟信号的电子电路称为模拟电子电路。
例如,模拟信号的放大、运算、产生与变换等电路。
处理数字信号的电子电路称为数字电子电路。
例如,数字信号的存储、变换、测量等电路
✓数字电子与模拟电子电路的区别
①模拟电路→注重输入输出信号之间的形状关系;
数字电路→注重输入输出信号之间的逻辑关系。
②模拟电路→让晶体管工作在特性曲线的放大区;
数字电路→让晶体管工作在饱和区或者截止区。
③模拟电路→采用工程上的等效电路法近似分析;
数字电路→采用布尔代数逻辑分析法严密分析。
④模拟电路→信号幅度连续变化抗干扰能力较弱;
数字电路→信号幅度离散变化抗干扰能力较强。
⑤模拟电路→结构较复杂集成度低不易程序控制;
数字电路→结构简单易于超大规模集成和程控。
⑥模拟电路→一般适合进行信息的在线实时处理;
数字电路→既能实时处理信息又便于存储信息。
✓数字电子技术和模拟电子技术课程的内容分工
✓数字电子技术基础课程的教学目标
Ø掌握逻辑代数理论并能熟练应用;
Ø组合逻辑电路的分析和设计方法;
Ø时序逻辑电路的分析和设计方法;
Ø掌握常用器件功能设计逻辑电路;
Ø初步掌握可编成器件的使用方法;
Ø具备应用电子系统初级设计能力。
✓数字电子技术基础学习方法
Ø强调基本定理、基本概念的掌握,要养成严密的逻辑思维习惯。
Ø本课程理论性和实践性都很强,必须多做练习且必须注重实践。
要在实践中学会研究性、探究式学习方式。
Ø听与读相结合、勤于思考。
注重逻辑思维和设计能力的培养,而不是具体电路和公式的死记硬背。
Ø掌握基本的分析、设计方法,难度和复杂程度都不是很大,以例题、作业为准。
Ø理解数字集成电路内部工作原理即可,但应注重数字集成电路的外部特性和典型应用。
✓数字电子技术考核方式
考查学生分析问题能力→逻辑分析与逻辑运算;
考查学生解决问题能力→逻辑抽象、器件选择、电路设计;
考查学生解决问题能力→实践能力、动手能力、EDA能力。
该部分主要是让学生们了解数字电子技术的概念,并解决为什么学习该课程以及如何学习该课程等问题。
此处重点介绍:
模拟信号和数字信号的特点,由此引出数字电子技术和模拟电子技术的概念。
为了节约课时采用课件PPT演示方式组织教学。
该部分内容属于电子技术总体介绍,为了节约课时采用课件PPT演示方式组织教学。
该部分内容属于学习方法及考核方式介绍,为了节约课时采用课件PPT演示方式组织教学。
3.小结“绪论”主要内容
1)电子技术概念——解决实际问题的科学;
2)模拟信号/数字信号和模拟电子技术/数字电子技术;
3)数字电子技术课程特点和学习方法——逻辑思维方法。
让学生了解电子技术概念和用途,以及今后学习该课程的方法。
4.提出问题,导入“数制与码制”课程内容。
1)什么是数制;
2)不同数制间如何转换;
3)码制的概念是什么;
4)用二进制表示的常用编码有哪几种?
用问题激发学生听课的兴趣。
5.回答什么是数制问题。
1.数制
表示数时,仅用一位数码往往不够用,须用进位计数的方法组成多位数码。
多位数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则,称为进位计数制,简称数制。
✧基数:
基数就是在对应进位计数制中可能用到的数码个数。
✧位权:
进位计数制中,每一位大小都对应该位数码乘上一个固定的数,这个固定数就是这位的权数。
权数是一个幂。
使用多媒体直接给出,通过讲解使学生们理解即可。
6.讲解几种常用的数制及其相互之间的转换问题。
2.几种常用的数制
①十进制
数码为:
0~9。
基数是10,用字母D表示十进制。
运算规律:
逢十进一,即:
9+1=10。
十进制数的权展开式:
D=∑ki×10i。
②二进制
数码为:
0、1。
基数是2,用字母B表示二进制。
运算规律:
逢二进一,即:
1+1=10。
二进制数的权展开式:
B=∑ki×2i。
若在数字电路中采用二进制,只需要有两个电路状态与二个计数码0和1相对应。
在技术上很容易实现。
③八进制
数码为:
0~7。
基数是8,用字母O表示
运算规律:
逢八进一,即:
7+1=10。
八进制数的权展开式:
O=∑ki×8i。
④十六进制
数码为:
0~9以及A~F。
基数是16,用字母H来表示。
运算规律:
逢十六进一,即:
F+1=10。
十六进制数的权展开式:
H=∑ki×16i。
3.不同数制间的转换
①二→十进制转换
方法:
将二进制数按权展开再相加,即可以转换为十进制数。
②十→二进制转换
方法:
基数连除、连乘法。
将整数部分和小数部分单独处理,分别进行转换。
整数部分---基数连除取余;小数部分---基数连乘取整。
合并后即得到结果。
③二→十六进制转换
方法:
将二进制数由小数点开始,整数部分向左,小数部分向右,每4位分成一组,不够4位补零,则每组二进制数便是一位十六进制数。
④十六→二进制转换
方法:
将每位十六进制数用4位二进制数表示。
⑤八进制数←→二进制数的转换
方法:
按照每3位二进制数对应于一位八进制数进行转换。
⑥十六进制数←→十进制数的转换
十六→十进制数转换方法:
按权展开再相加即可。
十→十六进制数转换方法:
先转换成二进制数,再将得到的二进制数转换成等值的十六进制数。
4.二进制算术运算
①二进制算术运算的特点
二进制算术运算和十进制算术运算规则基本相同,区别是“逢二进一”。
②反码、补码和补码运算
原码:
最高位为符号位,正数为0,负数为1。
补码:
最高位作为符号位,正数为0,负数为1。
正数的补码和它的原码相同;负数的补码需先将原码数值逐位求反,然后在最低位加1。
★对于十进制,不难理解,通过实例说明即可。
★对于二进制、八进制、十六进制,借用十进制规律推广讲解即可。
此处强调:
电路易实现二进制。
为了节约课时采用课件PPT演示方式组织教学。
★对于数制间的转换,不难理解,通过实例说明即可。
为了节约课时采用课件PPT演示方式组织教学。
此处强调:
虽然采用基数连除、连乘法,可将十进制数转换为任意的N进制数,但不建议采用,因为这样转换不仅计算麻烦,且易出错。
为了节约课时采用课件PPT演示方式组织教学。
此处强调:
二进制加、减、乘、除都可以用加法运算来实现。
7.回答什么是码制问题。
5.几种常用的编码
我们常用的数字0、1、2、3……9通常有两大用途:
•表示大小:
60分(及格);珠穆朗玛峰8848.45米。
•表示编码:
1402403班;球王贝利编号为10号。
码制:
借用数字进行编码而代表特定对象时,所采用的编码规则称为码制。
我们习惯使用十进制,而计算机硬件是基于二进制的,因此需要用二进制编码表示十进制的0~9十个码元,即BCD(BinaryCodedDecimal)码。
至少要用四位二进制数才能表示0~9,因为四位二进制有16种组合。
现在的问题是要在16种组合中挑出10个,分别表示0~9,怎么挑呢?
不同的挑法构成了不同的BCD码
二进制与BCD码区别举例:
ASCII码:
计算机中常用的字符代码是ASCII码,基本ASCII码是一种7位二进制代码,共有128种状态,分别代表128种代码。
此处介绍编码特点:
权值为8、4、2、1称8421BCD码。
2421码的权值依次为2、4、2、1,5211码同理。
余3码由8421码加0011得到。
格雷码是循环码,其特点是任何相邻的两个码字,仅有一位代码不同。
为了节约课时采用课件PPT演示方式组织教学。
8.小结数制和码制主要内容。
1)几种常用的数制;
2)不同数制间的转换;
3)二进制算术运算——二进制加、减、乘、除都可以用加法运算来实现;
4)码制以及几种常用的二进制方式编码。
通过课堂总结,使学生加深对本节课数制和码制内容的印象。
9.课后讨论与思考
问题:
1.将十六进制数(3BE5.97D)H转换成二进制数。
2.将十进制数(37.65)D转换成二进制数及十六进制数。
3.将十进制数(73)D表示成8421BCD码。
4.详细写出用补码运算计算12-14的运算过程。
让学生思考,利于对该节课内容的掌握。
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