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 教学步骤教学步骤教学内容教学内容 设计意图设计意图 表达方式表达方式 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 数字数字电电子技子技术术和模和模拟电拟电子技子技术术的概念的概念 电电子技子技术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 电电 子子 电电 路路 中中 的的 信信 号号 模模拟拟信信号号 数数字字信信号号 幅幅度度随随时时间间连连 续续变变化化的的信信号号 幅幅度度和和时时间间都都 是是离离散散的的信信号号 t V t t V t t V t t V t 模模拟拟信号 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 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 处处理模理模拟拟信号的信号的电电子子电电路称路称为为模模拟电拟电子子电电路路 例如 模拟信号的放大 运算 产生与变换等电路 处处理数字信号的理数字信号的电电子子电电路称路称为为数字数字电电子子电电路路 例如 数字信号的存储 变换 测量等电路 数字数字电电子与模子与模拟电拟电子子电电路的区路的区别别 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 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 此此处处重点重点 介介绍绍 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 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 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 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 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 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 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 数字数字电电子技子技术术和模和模拟电拟电子技子技术课术课程的内容分工程的内容分工 半半 导导 体体 二二 极极 管管 及及 应应 用用 电电 路路 双双 极极 性性 晶晶 体体 管管 及及 放放 大大 基基 本本 电电 路路 场场 效效 应应 管管 及及 基基 本本 放放 大大 电电 路路 多多 级级 放放 大大 与与 集集 成成 运运 算算 放放 大大 电电 路路 放放 大大 电电 路路 中中 的的 反反 馈馈 运运 算算 放放 大大 器器 应应 用用 电电 路路 正正 弦弦 波波 发发 生生 电电 路路 直直 流流 电电 源源 逻逻 辑辑 代代 数数 基基 础础 逻逻 辑辑 门门 电电 路路 组组 合合 逻逻 辑辑 电电 路路 触触 发发 器器 与与 时时 序序 逻逻 辑辑 电电 路路 半半 导导 体体 存存 储储 器器 与与 可可 编编 程程 逻逻 辑辑 器器 件件 硬硬 件件 描描 述述 语语 言言 脉脉 冲冲 波波 形形 产产 生生 和和 整整 形形 数数 模模 与与 模模 数数 转转 换换 电电 路路 电电子子技技术术 模模拟拟电电子子技技术术数数字字电电子子技技术术 半半 导导 体体 二二 极极 管管 及及 应应 用用 电电 路路 双双 极极 性性 晶晶 体体 管管 及及 放放 大大 基基 本本 电电 路路 场场 效效 应应 管管 及及 基基 本本 放放 大大 电电 路路 多多 级级 放放 大大 与与 集集 成成 运运 算算 放放 大大 电电 路路 放放 大大 电电 路路 中中 的的 反反 馈馈 运运 算算 放放 大大 器器 应应 用用 电电 路路 正正 弦弦 波波 发发 生生 电电 路路 直直 流流 电电 源源 逻逻 辑辑 代代 数数 基基 础础 逻逻 辑辑 门门 电电 路路 组组 合合 逻逻 辑辑 电电 路路 触触 发发 器器 与与 时时 序序 逻逻 辑辑 电电 路路 半半 导导 体体 存存 储储 器器 与与 可可 编编 程程 逻逻 辑辑 器器 件件 硬硬 件件 描描 述述 语语 言言 脉脉 冲冲 波波 形形 产产 生生 和和 整整 形形 数数 模模 与与 模模 数数 转转 换换 电电 路路 电电子子技技术术 模模拟拟电电子子技技术术数数字字电电子子技技术术 数字数字电电子技子技术术基基础课础课程的教学目程的教学目标标 掌握逻辑代数理论并能熟练应用 组合逻辑电路的分析和设计方法 时序逻辑电路的分析和设计方法 掌握常用器件功能设计逻辑电路 初步掌握可编成器件的使用方法 具备应用电子系统初级设计能力 数字数字电电子技子技术术基基础础学学习习方法方法 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 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 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 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 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 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 数字数字电电子技子技术术考核方式考核方式 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 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 基数就是在对应进位计数制中可能用到的数码个数 位位权权 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 几种常用的数制几种常用的数制 十十进进制制 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 143 75 D 1 102 4 101 3 100 7 10 1 5 10 2 各各数数位位的的权权是是10的的幂幂 二二进进制制 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 101 11 B 1 22 0 21 1 20 1 2 1 1 2 2 5 75 D 各各数数位位的的权权是是2的的幂幂 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 八八进进制制 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 此此处强调处强调 电路易实 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 207 04 O 2 82 0 81 7 80 0 8 1 4 8 2 135 0625 D 各各数数位位的的权权是是8的的幂幂 十六十六进进制制 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 2A 7F H 2 161 10 160 7 16 1 15 16 2 42 4960937 D 各各数数位位的的权权是是16的的幂幂 之 之 之 之 之 之 之 之 之 之 之 之 之 之 之 之 之 之 之 之 之 之 之 之 十十进进制制数数 D 二二进进制制数数 B 八八进进制制数数 O 十十六六进进制制数数 H 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 3 不同数制不同数制间间的的转换转换 二二 十十进进制制转换转换 方法 方法 将二进制数按权展开再相加 即可以转换为十进制数 1011 01 B 1 23 0 22 1 21 1 20 0 2 1 1 2 2 11 25 D 1000 B 1 23 0 22 0 21 0 20 8 D 0100 B 0 23 1 22 0 21 0 20 4 D 0010 B 0 23 0 22 1 21 0 20 2 D 0001 B 0 23 0 22 0 21 1 20 1 D 8421 B 对对应应的的权权值值 十十 二二进进制制转换转换 方法 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 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 整整数数部部分分 基基数数连连除除 取取余余数数自自下下而而上上 2 44 余余数数 低低位位 2 22 0 K0 2 11 0 K1 2 5 1 K2 2 2 1 K3 2 1 0 K4 0 1 K5 高高位位 0 375 2 整整数数 高高位位 0 750 0 K 1 0 750 2 1 500 1 K 2 0 500 2 1 000 1 K 3 低低位位 小小数数部部分分 基基数数连连乘乘 取取整整数数自自上上而而下下 合合并并得得到到结结果果为为 44 375 D 101100 011 B 请请把把十十 进进制制数数 44 375 转转换换为为 二二进进制制 数数表表示示 二二 十六十六进进制制转换转换 方法 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 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 200 5E B2 H 十六十六 二二进进制制转换转换 方法 方法 将每位十六进制数用 4 位二进制数表示 1000 1111 1010 1100 0110 B 8 F A C 6 H 八八进进制数制数 二二进进制数的制数的转换转换 方法 方法 按照每 3 位二进制数对应于一位八进制数进行转换 1 1 0 1 0 1 0 0 1 B 152 2 O0 00 3 7 4 2 6 O 011 111 100 010 110 B 十六十六进进制数制数 十十进进制数的制数的转换转换 十六十六 十十进进制数制数转换转换方法 方法 按权展开再相加即可 十十 十六十六进进制数制数转换转换方法 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 二二进进制算制算术术运算运算 二二进进制算制算术术运算的特点运算的特点 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 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 加加法法运运算算 减减法法运运算算 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 乘乘法法运运算算除除法法运运算算 10010101 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 10010101 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 反反码码 补码补码和和补码补码运算运算 原原码码 最高位为符号位 正数为 0 负数为 1 为了节约 课时采用 课件 PPT 演示方式 组织教学 此此处强调处强调 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 此此处强调处强调 二进制加 补码补码 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 1 1001 补 补 1 1011 例例 N 1 0101 1 0101 反 反 1 1010 计计算算9 5 1001 B 0101 B补补码码运运算算例例 舍舍去去舍舍去去 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 补补码码补补码码 补补码码补补码码 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 减减法法变变加加法法减减法法变变加加法法 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 几种常用的几种常用的编码编码 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 码码制 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 Binary Coded Decimal 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 之 之 之 之BCD 之 之 十十进进制制数数 8421 码码 余余 3 码码 格格雷雷码码 2421 码码 5211 码码 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 0000 0001 0010 0011 0100 1011 1100 1101 1110 1111 0000 0001 0100 0101 0111 1000 1001 1100 1101 1111 权权 8421 2421 5211 二二进进制与制与 BCD 码码区区别举别举例 例 100010010011 B D 100010010011 8421BCD D 2195 8 9 3 ASCII 码码 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 此此处处介介绍绍 编码编码特点 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 7位位基基本本ASCII码码表表 DELo O HSSI1111 n N RSSO1110 m M GSCR1101 l L FSFF1100 k K