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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