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。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 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。 数字电子技术基础学习方法 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。 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. 几种常用的数制十进制数码为：09。基数是10，用字母D表示十进制。运算规律：逢十进一，即：91=10。十进制数的权展开式：D=ki10i。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：11=10。二进制数的权展开式：B=ki2i。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。八进制数码为：07。基数是8，用字母O表示运算规律：逢八进一，即：71=10。八进制数的权展开式：O=ki8i。十六进制数码为：09以及AF。基数是16，用字母H来表示。运算规律：逢十六进一，即：F1=10。十六进制数的权展开式：H=ki16i。3.不同数制间的转换二十进制转换方法：将二进制数按权展开再相加，即可以转换为十进制数。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。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。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。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。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”。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、39 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09十个码元，即BCD (Binary Coded Decimal) 码。至少要用四位二进制数才能表示09，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09，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