数字电路教案.doc
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数字电路教案.doc
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《电子技术》教案
课题名称
认知性实践课:
抢答器及举重裁判电路
授课地点
数字电子实验室
教学目标
①让学生对数字电路有感性认识,激发学生学习兴趣。
②通过简单电路的搭建与测试,增强学生学习信心。
教学
重点
举重裁判电路
难点
逻辑图到实际电路的转换
教学基本内容与教学设计
一、初识数字电路
1、数字抢答器功能简介
2、数字抢答器电路简介
3、数字抢答器演示
二、动手做一做——搭建举重裁判电路
1、逻辑问题介绍
2、逻辑图(用与非门实现)
3、74LS00芯片介绍
4、数字实验箱简介
5、学生搭建电路
6、真值表的测试
【归纳总结】
【布置作业】
教学方式方法
实践教学法、讨论法、问题教学法、暗示教学法
教学手段及用具
实物
作业
预习教材P1~P8
教学参考书
杨志忠《数字电子技术》;阎石《数字电子技术基础》
《电子技术》教案
课题名称
模块一数字逻辑基础模块1.1数制与码制1.2逻辑代数基础
授课地点
教室
教学目标
①了解本模块教学内容、教学要求及重点。
②学习数制与码制。
③掌握基本逻辑运算关系。
教学
重点
数制转换及基本逻辑运算
难点
无
教学基本内容与教学设计
课程介绍:
模块化教学、模块化考核、重视实践技能的培养
本模块主要内容、教学要求及重点
【新课】
数字电路概述:
数字电路与模拟电路、数字电子技术的特点、数字电路的分类
1.1数制与码制
1.1.1数制
1.1.2数制转换
1.1.3码制
1.2逻辑代数基础
1.2.1基本的逻辑运算
1.与运算
1)与逻辑
2)逻辑表达式
3)真值表
4)与门逻辑符号
5)基本运算规则:
2.或运算
3.非运算
4.复合逻辑运算
【归纳总结】
【布置作业】
教学方式方法
讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法
教学手段及用具
多媒体
作业
习题1—4;预习教材P9~P13;P19~P20
教学参考书
杨志忠《数字电子技术》;阎石《数字电子技术基础》
模块一数字逻辑基础
主要内容:
教学基本要求:
(1)理解数字电路和数字信号的基本概念;掌握数制及其转换,理解8421BCD码。
(2)熟练掌握逻辑代数的基本逻辑运算和基本定律,熟悉常用门电路的逻辑符号。
(3)熟悉常用逻辑函数的表示方法,掌握表达式、真值表、逻辑图间的相互转换。
(4)熟练掌握公式法和卡诺图法化简逻辑函数的基本方法;
重点:
(1)基本逻辑运算;基本的公式、定律和规则。
(2)逻辑函数的真值表、逻辑式、逻辑图之间的相互转换。
(3)逻辑函数的两种化简方法。
数字电路概述
1.数字电路与模拟电路
电子电路中的信号可分为两类—模拟信号和数字信号。
模拟信号是在时间和幅值上都连续变化的信号,例如温度、压力、磁场、电场等物理量通过传感器变成的电信号,模拟语音的音频信号和模拟图像的视频信号等,如图1.1(a)所示。
对模拟信号进行传输、处理的电子线路称为模拟电路。
数字信号是在时间和幅值上都不连续变化的离散信号,也可以说是由低电平电信号和高电平电信号组成的信号,例如计算机中各部件之间传输的信息、VCD中的音视频信号等,如图1.1(b)所示。
对数字信号进行传输、处理的电子线路称为数字电路,如数字电子钟、数字万用表的电子电路都是由数字电路组成的。
(a)模拟信号波形(b)数字信号波形
图1.1模拟信号和数字信号波形
2.数字电子技术的特点
1)数字电路的特点:
精度高、可靠性强、应用范围广、.集成度高且成本低、功耗低。
2)研究的主要问题:
输入信号的状态(0或1)与输出信号的状态间的逻辑关系。
3)研究数字电路的数学工具:
逻辑代数
3.数字电路的分类
1)按集成度:
小规模(SSI)、中规模(MSI)、大规模(LSI)、超大规模(VLSI)
2)按开关器件类型:
双极性(TTL型)、单极性(MOS型)
3)按有无记忆功能:
组合逻辑电路、时序逻辑电路
1.1数制与码制
1.1.1数制
数制是表示数值大小的各种计数体制,即计数进位制的简称。
1.十进制
1)基数(radix):
10
2)数码:
1,~,10
3)进位规律:
逢十进一
4)权:
,其中
2.二进制
1)基数:
2
2)数码:
1,0
3)进位规律:
逢二进一
4)权:
3.八进制
4.十六进制
数码:
0~9及A、B、C、D、E、F
十进制中的10~15在十六进制中用A、B、C、D、E、F表示
1.1.2数制转换
1、其它进制数十进制数
方法:
加权系数求和法
【例1.1】(11001.011)2=(?
)10
解:
(11001.011)2=1×24+1×23+0×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2+1×2-3
=16+8+0+0+1+0+0.25+0+0.125=(25.375)10
2、十进制数其它进制数
方法:
1)整数部分:
除基数取余法(倒序)
2)小数部分:
乘基数取整法
【例1.2】(50.75)10=(110010.11)2
3、二进制八进制十六进制
方法:
分组转换法
【例1.3】(11001.11)2=(31.6)8=(19.C)16
1.1.3码制
数码不仅可以表示大小,也可以表示事物,这种表示不同事物代号的数码叫代码。
编制代码遵循的规则称为码制。
二—十进制编码又称为BCD(BinaryCodedDecimal)码,即用二进制代码表示十进制的十个数码0~9。
至少要用四位二进制数才能表示0~9,而四位二进制有16种组合,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,如:
8421码、2421码、余3码、格雷码等。
1.8421BCD码(恒权码)用自然二进制的0000~1001来分别表示十进制数的0~9十个数码的,从高位到低位的权分别为8、4、2、1。
()(801.93)10=(100000000001.10010033)8421BCD
注意:
8421BCD码≠四位二进制数
2.5421BCD码(恒权码)
3.余三码(无权码)余三码中每位的数码没有固定的权,它可由8421码加3得到。
余三码组成的四位二进制数比它代表的十进制数码多三。
1.2逻辑代数基础
1.2.1基本的逻辑运算
1.与运算
1)与逻辑:
只有决定某个事件的全部条件同时具备时,这件事才发生,这种因果关系叫做与逻辑。
2)真值表
3)逻辑表达式Y=A·B
4)与门逻辑符号
5)基本运算规则:
2.或运算
1)或逻辑:
在决定某个事件的各个条件中,只要有一个具备,这件事情就会发生,这种因果关系叫做或逻辑。
2)真值表
3)逻辑表达式Y=A+B
4)或门逻辑符号
5)基本运算规则:
3.非运算
1)非逻辑:
只要条件具备了,事件就不会发生;而当条件不具备时,事件一定发生,这种互相否定的因果关系叫做非逻辑,也叫做逻辑求反。
2)真值表
3)逻辑表达式
4)非门逻辑符号
5)基本运算规则:
4.复合逻辑运算
1)与非运算
①表达式
②逻辑符号
2)或非运算
①表达式
②逻辑符号
3)与或非运算
①表达式
②逻辑符号
4)异或运算
①表达式
②逻辑符号
③真值表
5)同或运算
①表达式
②逻辑符号
③真值表
【归纳总结】
《数字电子技术》教案
课题名称
模块一1.2.2逻辑代数的公式、定理和规则1.3逻辑函数的建立及其表示方法
授课地点
教室
教学目标
①理解逻辑代数的公式、定理和规则。
②理解逻辑函数的建立过程。
③理解逻辑函数的表示方法,掌握主要表示方法间的转换。
教学
重点
逻辑函数的建立及其表示方法
难点
逻辑函数的建立
教学基本内容与教学设计
【复习引入】
逻辑变量与逻辑函数的二值特性;基本的逻辑运算。
【新课】
1.2.2逻辑代数的公式、定理和规则
1.逻辑代数的公式和定理
2.逻辑代数的基本规则
【例1】证明逻辑等式
1.3逻辑函数的建立及其表示方法
1.3.1逻辑函数的建立
【例2】三人多数表决电路
1.3.2逻辑函数的表示方法
1.3.3逻辑函数的最小项表示法
【例3】将展开成最小项表达式。
1.3.4逻辑函数不同表示方法间的转换
1.真值表表达式
【例4】写出例2真值表的逻辑函数表达式。
【例5】写出例3逻辑函数表达式的真值表。
2.逻辑图表达式
【例6】写出下图所示逻辑图的逻辑函数表达式
【归纳总结】
【布置作业】
教学方式方法
讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法
教学手段及用具
多媒体
作业
习题5、12;预习教材P14~P17
教学参考书
杨志忠《数字电子技术》;阎石《数字电子技术基础》
【复习引入】
基本的逻辑运算:
【新课】
1.2.2逻辑代数的基本公式、定理和规则
1.逻辑代数的基本公式
1)逻辑常量运算公式
2)逻辑变量与常量运算公式
0-1律:
互补律:
重叠律(自等律):
双重否定律(还原律):
3)逻辑代数的基本定理
交换律:
结合律:
分配律:
反演律(摩根定律):
吸收律:
2.逻辑代数的三个基本规则
利用这三个规则,可以得到更多的公式,也可扩充公式的应用范围。
1)代入规则
任何一个含有变量A的等式,如果将所有出现A的位置都用同一个逻辑函数代替,则等式仍然成立。
例如,已知等式,用函数Y=AC代替等式中的A,根据代入规则,等式仍然成立,即有:
据此可以证明n个变量的摩根定律成立。
2)反演规则
对于任何一个逻辑表达式Y,如果将表达式中的所有“·”换成“+”,“+”换成“·”,“0”换成“1”,“1”换成“0”,原变量换成反变量,反变量换成原变量,那么所得的表达式就是函数Y的反函数(或称补函数)。
这个规则称为反演规则。
利用反演规则可以很容易地求出一个函数的反函数。
注意:
①逻辑运算的优先顺序不变;②不是单个变量的反号保持不变。
3)对偶定理
对于任何一个逻辑表达式Y,如果将表达式中的所有“·”换成“+”,“+”换成“·”,“0”换成“1”,“1”换成“0”,而变量保持不变,则可得到一个新的函数表达式Y',Y'称为函数Y的对偶函数,这个规则称为对偶规则。
例如:
对偶规则的意义在于:
如果两个函数相等,则它们的对偶函数也相等。
【例1】证明逻辑等式:
1.3逻辑函数的建立及其表示方法
1.3.1逻辑函数的建立
【例2】三人多数表决电路
设定变量,状态赋值;列些真值表
1.3.2逻辑函数的表示方法
常用的逻辑函数表示方法有:
1.逻辑表达式(不唯一)
2.真值表(唯一性)
3.卡诺图(唯一性)
4.逻辑图(不唯一)
5.波形图(不唯一)
1.3.3逻辑函数的最小项表示法
1.最小项:
所有变量都以原变量或以反变量的形式出现一次,并只出现一次的与项(乘积项)
2.编号表示法:
mi
3.性质:
1)n个变量的逻辑函数有2n个最小项。
2)任意一个最小项,只有一组变量取值可使其值为1。
3)任意两个不同最小项的乘积必为0。
4)全部最小项的和必为1。
4.逻
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