数字电路基础教案.docx

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数字电路基础教案

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第7章数字电路基础

【课题】

7.1概述

【教学目的】

1.让学生了解数字电子技术对于认知数码世界的重要现实意义，培养学生学习该科目的浓厚兴趣。

2.明确该科目的学习重点和学习方法。

【教学重点】

1.电信号的种类和各自的特点。

2.数字信号的表示方法。

3.脉冲波形主要参数的含义及常见脉冲波形。

4.数字电路的特点和优越性。

【教学难点】

数字信号在日常生活中的应用。

【教学方法】

讲授法，讨论法

【参考教学课时】

1课时

【教学过程】

一、新授内容

7.1.1数字信号与模拟信号

1.模拟信号：

在时间和数值上是连续变化的信号称为模拟信号。

2.数字信号：

在时间和数值上是离散的信号称为数字信号。

讨论：

请同学们列举几种常见的数字信号和模拟信号。

7.1.2脉冲信号及其参数

1.脉冲信号的定义：

在瞬间突然变化、作用时间极短的电压或电流信号。

2．脉冲的主要参数：

脉冲幅值Vm、脉冲上升时间tr、脉冲下降时间tf、脉冲宽度tW、脉冲周期T及占空比D。

7.1.3数字电路的特点及应用

特点：

1.电路结构简单，便于实现数字电路集成化。

2.抗干扰能力强，可靠性高。

（例如手机）

3.数字电路实际上是一种逻辑运算电路，电路分析与设计方法简单、方便。

4.数字电路可以方便地保存、传输、处理数字信号。

（例如计算机）

5.精度高、功能完备、智能化。

（例如数字电视和数码照相机）

应用：

数字电路在家电产品、测量仪器、通信设备、控制装置等领域得到广泛的应用，数字化的发展前景非常宽阔。

讨论：

1.你用过哪些数字电路产品，请列出1~2个较为典型的例子，并就其中一个产品说明它的功能及优点和缺点。

二、课堂小结

1.数字信号与模拟信号的概念

2.脉冲信号及其参数

3.数字电路的特点及应用

三、课堂思考

讨论：

谈谈如何才能学好数字电路课程？

四、课后练习

P143思考与练习题：

1、2、3。

【课题】

7.2常用数制与编码

【教学目的】

1.掌握二进制、十进制、十六进制数的表示方法及数制间的相互转换。

2.了解8421BCD码的表示形式。

【教学重点】

1.二进制、十六进制数的表示方法。

2.数字电路中为什么广泛采用二、十六进制数。

3.为什么要进行不同数制之间的转换。

4.进行二进制、十进制数、十六进制之间的相互转换。

5.8421BCD码。

【教学难点】

十进制数与十六进制数之间的相互转换。

【教学方法】

讲授法

【参考教学课时】

2课时

【教学过程】

一、复习提问

数字电路的特点及应用。

二、新授内容

7.2.1数制

基本概念：

（1）进位制

（2）基数（3）位权

1.十进制：

十进制数有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共10个数码。

十进制数作加法运算时遵循“逢十进一”，作减法运算时遵循“借一当十”的规则。

小提示：

在实际的数字电路中，采用十进制十分不便，因为十进制有十个数码，要想严格地区分开必须有十种不同的电路状态与之相对应，这在技术上实现起来比较困难。

因此，在实际的数字电路中一般不直接采用十进制数。

2.二进制：

二进制数仅有0和1两个不同的数码。

进位规则为“逢二进一”；借位规则为“借一当二”。

小提示：

二进制是数字电路中使用最广泛的一种数制。

因为二进制数只有0、1两个数码，容易通过电路或器件的状态来表示；其次，二进制的运算规则简单。

3．十六进制：

十六进制的进位规律是“逢十六进一”。

7.2.2数制间的转换

1．二进制数转换为十进制数

转换方法是：

写出二进制的权展开式，然后将各数值按十进制相加，即可得到等值的十进制数。

2．十进制整数转换为二进制数

转换方法是：

将十进制整数逐次用2除取余数，一直除到商为零。

其中最先出现的余数为二进制数的最低位数码。

这种转换方法通常称为短除取余倒计法。

3．二进制数转换为十六制数

转换方法是：

将二进制数自右向左每4位分为一组，最后不足4位的一组，高位用零补足；然后写出每一组等值的十六进制数。

4．十六进制数转换为二进制数

转换方法是：

只要把每一位十六进制数用相应的四位二进制数代替即可。

7.2.3编码

1．二-十进制代码

常用的二-十进制代码是用4位二进制数表示1位十进制数，也称BCD码。

2.字符代码

三、课堂小结

1．数制

2．数制间的转换

3．编码

四、课堂练习

1.将下列二进制数转换成十进制数：

（1）（101001）2

（2）（10110）2

2.分别求出10~20所对应的二进制数。

3．将下列十进制数用8421BCD码表示：

（1）17

（2）432

五、课后练习

P147思考与练习题：

1、2、3。

【课题】

7.3逻辑门电路

【教学目的】

1.掌握基本逻辑门和常用复合门的逻辑功能及电路符号。

2.了解集成逻辑门的内部结构和常用集成逻辑门的系列品种。

【教学重点】

1.基本逻辑门的逻辑功能。

2.与非门、或非门、与或非门、异或门等复合逻辑门的逻辑功能，会画电路符号，会使用真值表。

【教学难点】

特殊逻辑门的作用和应用。

【教学方法】

讲授法、讨论法及实物展示。

【参考教学课时】

4课时

【教学过程】

一、复习提问

1.简述各数制之间的转换方法。

2.将下列十进制数用8421BCD码表示。

（1）28（2〕3895

二、新授内容

7.3.1基本逻辑门

基本概念：

逻辑关系、逻辑门电路

1.与逻辑门

（1）与逻辑关系：

“只有当决定一件事情（灯亮）的各种条件（开关S1、S2闭合）完全具备时，该事情（灯亮）才发生，否则就不发生”，这样的逻辑关系称为与逻辑关系。

（2）与门电路：

逻辑符号、表达式、真值表

讨论：

联系生活说明有哪些常见的与逻辑。

2．或逻辑门

（1）或逻辑关系：

“在决定一件事情（灯亮）的各种条件（开关S1、S2闭合）中，只要有一个条件具备，该事情（灯亮）就会发生”，这样的逻辑关系称为或逻辑关系。

（2）或门电路：

逻辑符号、表达式、真值表

讨论：

联系生活说明有哪些常见的或逻辑。

3．非逻辑门

（1）非逻辑关系：

“事情的结果（灯亮）与条件（开关闭合）总是呈相反状态”。

（2）非门电路：

逻辑符号、表达式、真值表

讨论：

联系生活说明有哪些常见的非逻辑。

7.3.2复合逻辑门

1．与非门：

逻辑功能、逻辑符号、表达式、真值表

2．或非门：

逻辑功能、逻辑符号、表达式、真值表

3．与或非门：

逻辑功能、逻辑符号、表达式、真值表

4．异或门：

逻辑功能、逻辑符号、表达式、真值表

5.同或门：

逻辑功能、逻辑符号、表达式、真值表（补充）

*7.3.3特殊逻辑门

1.集电极开路与非门（OC门）

（1）OC门的工作原理、逻辑符号、逻辑表达式及逻辑功能

（2）OC门的应用举例

①实现线与

②驱动显示器

③实现电平转换

2.三态门（TSL门）

（1）三态门的逻辑符号及功能

（2）三态输出门的应用举例

①用三态输出门实现数据单向传送

②用三态输出门实现数据双向传送

7.3.4常用集成逻辑门

1.集成门电路的内部结构（教材图7.19）

补充：

双列直插式集成电路

（1）外形封装（实物展示）

（2）引脚的编号辨认

2.集成与门、与非门：

逻辑功能，电路符号

3.集成或门、或非门：

逻辑功能，电路符号

4.常用集成非门

三、课堂小结

1．基本逻辑门的逻辑符号及逻辑功能

2．复合逻辑门的逻辑符号及逻辑功能

3．特殊逻辑门的逻辑符号及逻辑功能

4．常用集成逻辑门

四、课堂练习

1．写出下列各门电路的输出结果：

2.如何判别双列直插式集成电路引脚的编号顺序？

3.在一条长廊中，想用三个开关去控制一盏灯，如奇数个开关合上时，则灯亮；如偶数个开关合上时（0是偶数），则灯熄。

根据该文字描述建立真值表。

五、课后练习

1.P156思考与练习题：

2、3、5。

2.将学过的各种门电路的逻辑功能归总列表。

【课题】

7.4逻辑函数的化简

【教学目的】

掌握逻辑代数的基本定律、常用公式与化简方法。

【教学重点】

1.了解逻辑函数化简和变换的意义。

2.掌握逻辑代数的基本定律和基本公式。

3.理解逻辑表达式化简的标准。

4.用逻辑函数基本公式化简逻辑函数。

【教学难点】

利用配项法进行逻辑函数化简。

【教学方法】

讲授法、讨论法

【参考教学课时】

2课时

【教学过程】

一、复习提问

画出基本逻辑门的逻辑符号并说明其逻辑功能。

二、新授内容

7.4.1逻辑代数的基本定律

7.4.2逻辑函数的代数法化简

补充：

化简在实用中的意义

1．逻辑函数的表示方法

2．逻辑函数化简的基本原则

3．逻辑代数常用公式

4．逻辑函数的化简方法

5.例题讲解

讨论：

通过例题讲解可知，对于比较复杂的逻辑函数式，可用不同的公式和方法进行化简，其结果是相同的，但有繁有简。

我们要善于选择比较精炼的方法来完成。

三、课堂小结

1.逻辑代数的基本定律

2.逻辑函数的代数法化简

四、课堂思考

P159思考与练习题：

1、2。

五、课后练习

1.P159思考与练习题：

3、4、5。

2.在课外资料上寻找有关题目，扩展学生知识面。

【课题】

*7.5数字集成电路的基本使用常识

【教学目的】

1.了解典型TTL、CMOS数字集成电路的主流系列品种、主要特点及使用常识。

2..培养学生应用能力，提高学生的动手能力。

【教学重点】

1.TTL、CMOS集成电路的主流系列品种、主要特点及使用常识，并会测试其逻辑功能。

2.逻辑门闲置引脚的处理方法。

【教学难点】

根据要求，合理选用集成门电路。

【教学方法】

讲授法、举例法

【参考教学课时】

1课时

【教学过程】

一、复习提问

写出各种逻辑门电路的逻辑功能与逻辑表达式。

二、新授内容

7.5.1数字集成电路的分类

1.TTL数字集成电路

2.CMOS数字集成电路

7.5.2数字集成电路的使用注意事项

1.闲置输入引脚的处理

2.集成电路使用应注意的问题

3.TTL数字集成电路应用举例（补充）

图7.1所示为简易逻辑测试笔电路图，可用来检测TTL数字集成电路的逻辑电平值。

说明该电路的工作原理。

（提示：

分析TTL输出电平值为0和1时，发光二极管的发光情况）

图7.1

三、课堂小结

1.数字集成电路的分类

2.数字集成电路的使用注意事项

四、课堂思考

P163思考与练习题：

2、3。

五、课后练习

P163思考与练习题：

1、4

【课题】

实训项目7.1数字电路实训箱的初步使用

【实训目标】

1.认识数字实训箱的结构。

2.掌握数字实训箱的使用。

【实训重点】

数字实训箱的使用。

【实训难点】

实训箱故障的诊断与排除。

【实训方法】

实验实训

【参考实训课时】

1课时

【实训过程】

一、实训任务

任务一认识数字实训箱的结构

1.认识实训箱的结构

2.使用注意事项

任务二实训箱的初步使用

1.观察实训箱插件板的结构。

2.开机后，可以看到操作面板上十六位红色发光二极管点亮，六位数码管显示出初始状态，这时可用万用表测出数码管驱动芯片接Vcc引脚的电平值=V；接GND引脚的电平值=V。

可用万用表检查电源电压=V，看是否符合电路或集成组件的要求，一般TTL电路为5V。

3.测试十六位逻辑开关和十六位发光二极管红、绿灯的显示功能

4.测试单脉冲及连续脉冲的输出功能

二、实训总结

1.数字实训箱的操作面板上包含有哪几部分内容，使用时有哪些注意事项？

2.总结数字实训箱的使用方法。

三、课堂思考

1．数字实训箱的操作面板上包含有哪几部分内容，使用时有哪些注意事项？

四、课后作业

完成实训报告，写出本次实训的体会和收获。

【课题】

实训项目7.2集成逻辑门电路的功能测试

【实训目标】

1.掌握逻辑门电路的逻辑功能测试方法。

2.掌握在实训箱上连接实现数字电路的方法。

【实训重点】

掌握在实训箱上连接实现数字电路的方法。

【实训难点】

集成电路多余输入端的处理方法。

【实训方法】

实验实训

【参考实训课时】

1课时

【实训过程】

一、复习提问

1．基本逻辑门电路的逻辑功能。

2．数字实训箱使用时有哪些注意事项？

二、实训任务

任务一与非门逻辑功能测试

1.测试电路原理

2.操作步骤

任务二用与非门控制信号输出

1.实训电路原理

2.实训内容

三、实训总结

1.画出电路原理图，并标明集成块名称和接线时使用的引脚号。

2.按照实训操作过程记录、整理实训内容和结果，填好测试数据。

四、课堂思考

1．当与非门的一个输入端接脉冲源时，请问其余输入端在什么状态下允许脉冲通过？

什么状态下禁止脉冲通过？

2．如何检测与非门集成电路质量的好坏？

五、课后作业

完成实训报告，写出本次实训的体会和收获