數(shù)字電路教案綜述

數(shù)字電路教學(xué)設(shè)計綜述數(shù)字電路教學(xué)設(shè)計綜述58/58數(shù)字電路教學(xué)設(shè)計綜述皖西學(xué)院授課設(shè)計2014-2015學(xué)年第2學(xué)期課程名稱數(shù)字電子技術(shù)授課專業(yè)班級電氣1302-02授課教師張斌職稱副教授教學(xué)單位機(jī)電學(xué)院教研室學(xué)期授課計劃說明課程種類總學(xué)分總學(xué)時56本學(xué)期學(xué)時授課周次周學(xué)時學(xué)時分配解說實驗上機(jī)觀察其他5614456在元器件學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，掌握數(shù)字電路的基礎(chǔ)和邏輯門電路的基礎(chǔ)授課知識；重點掌握組合邏輯電路和時序邏輯電路的解析和設(shè)計方法，特別是目的要求中規(guī)模集成的解析和設(shè)計方法；掌握D/A和A/D變換以及脈沖波形的產(chǎn)生和整形電路；認(rèn)識半導(dǎo)體儲藏器的基本看法和基本知識。重點掌握邏輯門電路的基礎(chǔ)知識，組合邏輯電路和時序邏輯電路的解析和授課設(shè)計方法，特別是中規(guī)模集成的解析和設(shè)計方法。此部分內(nèi)容也是該門課重點難點程的授課難點。采用教材電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）康華光等（第五版），北京：高等教育初版社1．清華大學(xué)電子學(xué)教研組，閻石主編，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，第四版，北京，高等教育初版社，1998。2．李士雄，丁康源主編，數(shù)字集成電子技術(shù)教程，北京：高等教育出主要版社，1993。參照資料3．曹漢房，陳耀奎編著，數(shù)字技術(shù)教程，北京：電子工業(yè)初版社，1995。4．揚暉，張風(fēng)言編著，大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷c數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計，北京：北京航空航天大學(xué)初版社，1998。備注單元教學(xué)設(shè)計知識單元數(shù)字邏輯基礎(chǔ)學(xué)時主題1.1數(shù)字電路與數(shù)字信號1.2數(shù)制授課內(nèi)容1.3二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運算（綱要）1.4二進(jìn)制代碼1.5二值邏輯變量與基本邏輯運算1.6邏輯函數(shù)及其表示方法授課目的要求授課重點難點授課方法手段授課后記

掌握數(shù)字電路與數(shù)字信號等相關(guān)基本看法。認(rèn)識數(shù)制、碼制的涵義與應(yīng)用范圍。掌握邏輯函數(shù)及其表示方法。邏輯函數(shù)及其表示方法板書結(jié)合多媒體課件分教學(xué)設(shè)計數(shù)字電路與數(shù)字信號授課主題課次1授課方法手段解說結(jié)合多媒體課件學(xué)時2授課目標(biāo)要求掌握數(shù)字電路與數(shù)字信號等相關(guān)基本看法。授課重難點數(shù)字信號的描述授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注1.1.1數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用發(fā)展特點:以電子器件的發(fā)展為基礎(chǔ)電子管時代：電壓控制器件電真空技術(shù)晶體管時代：電流控制器件半導(dǎo)體集成電路：電路設(shè)計方法陪同器件變化從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代a)傳統(tǒng)的設(shè)計方法：采用自下而上的設(shè)計方法；由人工組裝,經(jīng)屢次調(diào)試、考據(jù)、更正完成。所用的元器件很多，電路可靠性差,設(shè)計周期長。b)現(xiàn)代的設(shè)計方法：現(xiàn)代EDA技術(shù)實現(xiàn)硬件設(shè)計軟件化。采用從上到下設(shè)計方法，電路設(shè)計、解析、仿真、校正全經(jīng)過計算機(jī)完成。EDA（ElectronicsDesignAutomation)技術(shù)以計算機(jī)為基本工具、借助于軟件設(shè)計平臺，自動完成數(shù)字系統(tǒng)的仿真、邏輯綜合、布局布線等工作。最后下載到芯片，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。使硬件設(shè)計軟件化。1.1.2、數(shù)字集成電路的分類及特點1、數(shù)字集成電路的分類依照電路的結(jié)構(gòu)特點及其對輸入信號的響應(yīng)規(guī)則的不相同，--數(shù)字電路可分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。從電路的形式不相同，--數(shù)字電路可分為集成電路和分立電路從器件不相同--數(shù)字電路可分為TTL和CMOS電路從集成度不相同--數(shù)字集成電路可分為小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模和甚大規(guī)模五類。2、數(shù)字集成電路的特點1)電路簡單,便于大規(guī)模集成,批量生產(chǎn)2)可靠性、牢固性和精度高,抗攪亂能力強3)體積小,通用性好,成本低.4)具可編程性,可實現(xiàn)硬件設(shè)計軟件化5)高速度低功耗6)加密性好3、數(shù)字電路的解析、設(shè)計與測試(1)數(shù)字電路的解析方法數(shù)字電路的解析:依照電路確定電路輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系。解析工具：邏輯代數(shù)。電路邏輯功能主要用真值表、功能表、邏輯表達(dá)式和波形圖。數(shù)字電路的設(shè)計方法數(shù)字電路的設(shè)計:從給定的邏輯功能要求出發(fā)，選擇合適的邏輯器件，設(shè)計出吻合要求的邏輯電路。設(shè)計方式:分為傳統(tǒng)的設(shè)計方式和基于EDA軟件的設(shè)計方式。1.1.3模擬信號與數(shù)字信號模擬信號時間和數(shù)值均連續(xù)變化的電信號，如正弦波、三角波等2、數(shù)字信號在時間上和數(shù)值上均是失散、幅值只有0和1兩種狀態(tài)的信號。數(shù)字電路和模擬電路：工作信號，研究的對象不相同，解析、設(shè)計方法以及所用的數(shù)學(xué)工具也相應(yīng)不相同分教學(xué)設(shè)計授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注3、模擬信號的數(shù)字表示由于數(shù)字信號便于儲藏、解析和傳輸，平時都將模擬信號變換為數(shù)字信號.→模數(shù)變換。1.1.4數(shù)字信號的描述方法1、二值數(shù)字邏輯和邏輯電平二值數(shù)字邏輯：0、1數(shù)碼表示數(shù)量時稱二進(jìn)制數(shù)，表示事物狀態(tài)時稱二值邏輯。表示方式：a、在電路中用低、高電平表示0、1兩種邏輯狀態(tài)2、數(shù)字波形數(shù)字波形是信號邏輯電平對時間的圖形表示。比特率每秒鐘轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)的位數(shù)(1)數(shù)字波形的兩各種類:歸零型和非歸零型(2)周期性和非周期性(3)實質(zhì)脈沖波形及主要參數(shù)(4)時序圖表示各個數(shù)字信號時序關(guān)系的多重波形圖。課后作業(yè)分教學(xué)設(shè)計數(shù)制、二進(jìn)制的運算邏輯變量與基本邏輯運算授課主題課次2授課方法手段

解說結(jié)合多媒體課件學(xué)時認(rèn)識數(shù)制的種類及其應(yīng)用；掌握邏輯變量與邏輯運算，邏輯函數(shù)的表授課目標(biāo)要求達(dá)方式授課重難點

邏輯變量與邏輯運算，邏輯函數(shù)的表達(dá)方式授課內(nèi)容綱領(lǐng)

備注1.2.1十進(jìn)制(N)DKi10i一般表達(dá)式:i各位的權(quán)都是10的冪。(N)rKiri任意進(jìn)制數(shù)的一般表達(dá)式為:i二進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)只有0、1兩個數(shù)碼，進(jìn)位規(guī)律是：“逢二進(jìn)一?！倍M(jìn)制的優(yōu)點：（1）易于電路表達(dá)0、1兩個值，可以用管子的導(dǎo)通或截止，燈泡的亮或滅、繼電器觸點的閉合或斷開來表示。（2）二進(jìn)制數(shù)字裝置所用元件少,電路簡單、可靠。（3）基本運算規(guī)則簡單,運算操作方便。1.2.3二-十進(jìn)制之間的變換（自學(xué)）1)、十進(jìn)制數(shù)變換成二進(jìn)制數(shù)：整數(shù)的變換:“輾轉(zhuǎn)相除”法:將十進(jìn)制數(shù)連續(xù)不斷地除以2,直至商為零，所得余數(shù)由低位到高位排列，即為所求二進(jìn)制數(shù)。小數(shù)的變換:將十進(jìn)制小數(shù)每次除去前一次所得積中的整數(shù)再乘以2，直到滿足誤差要求進(jìn)行“四舍五入”為止，即可完成由十進(jìn)制小數(shù)變換成二進(jìn)制小數(shù)。1.2.4十六進(jìn)制和八進(jìn)制1.十六進(jìn)制十六進(jìn)制數(shù)中只有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A、B、C、D、E、F十六個數(shù)碼，進(jìn)位規(guī)律是“逢十六進(jìn)n一1”。各位的權(quán)均為16的冪。(N)Hai16i一般表達(dá)式：im2、二--十六進(jìn)制之間的變換二進(jìn)制變換成十六進(jìn)制：由于16進(jìn)制的基數(shù)16=24，所以，可將四位二進(jìn)制數(shù)表示一位16進(jìn)制數(shù)，即0000～1111表示0-F。十六進(jìn)制變換成二進(jìn)制：將每位16進(jìn)制數(shù)張開成四位二進(jìn)制數(shù)，排列次序不變即可。3.八進(jìn)制（略）二進(jìn)制的算術(shù)運算（自學(xué)）無符號二進(jìn)制的數(shù)算術(shù)運算有符號二進(jìn)制的數(shù)算術(shù)運算二進(jìn)制代碼碼制:編制代碼所要依照的規(guī)則二—十進(jìn)制碼進(jìn)制碼(數(shù)值編碼)(BCD碼BinaryCodeDecimal）用4位二進(jìn)制數(shù)來表示一位十進(jìn)制數(shù)中的0~9十個數(shù)碼。從4位二進(jìn)制數(shù)16種代碼中,選擇10種來表示0~9個數(shù)碼的方案有很多種。每種方案產(chǎn)生一種BCD碼。1.4.1二-十進(jìn)制碼（1）幾種常用的BCD代碼8421碼2421碼5421碼余3碼余3循環(huán)碼（2）各種編碼的特點有權(quán)碼：編碼與所表示的十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)算簡單余３碼的特點:當(dāng)兩個十進(jìn)制的和是10時，相應(yīng)的二進(jìn)制正好是16，于是可自動產(chǎn)生進(jìn)位信號,而不需修正.0和9,1和8,..6和4的余３碼互為反碼,這對在求對于10的補碼很方便。余3碼循環(huán)碼：相鄰的兩個代碼之間僅一位的狀態(tài)不相同。按余3碼循環(huán)碼組成計數(shù)器時，每次變換過程只有一個觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，譯碼時不會發(fā)生競爭－冒險現(xiàn)象。(3)求BCD代碼表示的十進(jìn)制數(shù)對于有權(quán)BCD碼，可以依照位權(quán)張開求得所代表的十進(jìn)制數(shù)。(4)用BCD代碼表示十進(jìn)制數(shù)對于一個多位的十進(jìn)制數(shù)，需要有與十進(jìn)制位數(shù)相同的幾組BCD代碼來表示。格雷碼格雷碼是一種無權(quán)碼。編碼特點是：任何兩個相鄰代碼之間僅有一位不相同。ASCII碼(字符編碼)ASCII碼即美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼。它共有128個代碼，可以表示大、小寫英文字母、十進(jìn)制數(shù)、標(biāo)點符號、運算符號、控制符號等，寬泛用于計算機(jī)的鍵盤指令輸入和數(shù)據(jù)等。二值邏輯變量與基本邏輯運算邏輯運算:當(dāng)0和1表示邏輯狀態(tài)時，兩個二進(jìn)制數(shù)碼依照某種特定的因果關(guān)系進(jìn)行的運算。邏輯運算使用的數(shù)學(xué)工具是邏輯代數(shù)。在邏輯代數(shù)中，有與、或、非三種基本的邏輯運算。邏輯運算的描述方式:邏輯代數(shù)表達(dá)式、真值表、邏輯圖、卡諾圖、波形圖和硬件描述語言（HDL)等。1．與運算與邏輯:只有當(dāng)決定某一事件的條件全部具備時，這一事件才會發(fā)生。這種因果關(guān)系稱為與邏輯關(guān)系。與邏輯符號：邏輯表達(dá)式：L=AＢ·=AB２、或運算只要在決定某一事件的各種條件中，有一個或幾個條件具備時，這一事件就會發(fā)生。這種因果關(guān)系稱為或邏輯關(guān)系。或邏輯符號邏輯表達(dá)式：L=A+Ｂ非運算事件發(fā)生的條件具備時，事件不會發(fā)生；事件發(fā)生的條件不具備時，事件發(fā)生。這種因果關(guān)系稱為非邏輯關(guān)系。非邏輯符號邏輯表達(dá)式：幾種常用復(fù)合邏輯運算1)與非運算邏輯表達(dá)式:2)或非運算邏輯表達(dá)式：3)異或邏輯:若兩個輸入變量的值相異，輸出為1，否則為0。分教學(xué)設(shè)計授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注邏輯表達(dá)式：說明：任何一個變量與0做異或運算獲取的是其變量自己，與1做異或運算獲取的是該變量的反變量。4)同或運算邏輯表達(dá)式：邏輯函數(shù)的建立及其表示方法真值表表示:邏輯抽象，列出真值表2、邏輯函數(shù)表達(dá)式表示邏輯表達(dá)式是用與、或、非等運算組合起來，表示邏輯函數(shù)與邏輯變量之間關(guān)系的邏輯代數(shù)式。邏輯圖表示方法用與、或、非等邏輯符號表示邏輯函數(shù)中各變量之間的邏輯關(guān)系所獲取的圖形稱為邏輯圖。將邏輯函數(shù)式中全部的與、或、非運算符號用相應(yīng)的邏輯符號代替，并依照邏輯運算的先后次序?qū)⑦@些邏輯符號連接起來，就獲取圖電路所對應(yīng)的邏輯圖波形圖表示方法用輸入端在不相同邏輯信號作用下所對應(yīng)的輸出信號的波形圖，表示電路的邏輯關(guān)系。課后作業(yè)分教學(xué)設(shè)計授課主題課次授課方法手段解說結(jié)合多媒體課件學(xué)時2授課目標(biāo)要求授課重難點授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(可增加頁)分教學(xué)設(shè)計授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(續(xù)前頁)課后作業(yè)單元教學(xué)設(shè)計知識單元數(shù)字邏輯基礎(chǔ)學(xué)時主題授課內(nèi)容（綱要）授課目的要求授課重點難點授課方法手段授課后記分教學(xué)設(shè)計授課主題課次授課方法手段解說結(jié)合多媒體課件學(xué)時2授課目標(biāo)要求授課重難點授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(可增加頁)分教學(xué)設(shè)計授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(續(xù)前頁)課后作業(yè)知識單元主題授課內(nèi)容（綱要）授課目的要求授課重點難點授課方法手段

單元教學(xué)設(shè)計數(shù)字邏輯基礎(chǔ)學(xué)時授課后記分教學(xué)設(shè)計授課主題課次授課方法手段解說結(jié)合多媒體課件學(xué)時2授課目標(biāo)要求授課重難點授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(可增加頁)分教學(xué)設(shè)計授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(續(xù)前頁)課后作業(yè)單元教學(xué)設(shè)計知識單元數(shù)字邏輯基礎(chǔ)學(xué)時主題授課內(nèi)容（綱要）授課目的要求授課重點難點授課方法手段授課后記分教學(xué)設(shè)計授課主題課次授課方法手段解說結(jié)合多媒體課件學(xué)時2授課目標(biāo)要求授課重難點授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(可增加頁)分教學(xué)設(shè)計授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(續(xù)前頁)課后作業(yè)知識單元主題授課內(nèi)容（綱要）授課目的要求授課重點難點授課方法手段

單元教學(xué)設(shè)計數(shù)字邏輯基礎(chǔ)學(xué)時授課后記分教學(xué)設(shè)計授課主題課次授課方法手段解說結(jié)合多媒體課件學(xué)時2授課目標(biāo)要求授課重難點授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(可增加頁)分教學(xué)設(shè)計授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(續(xù)前頁)課后作業(yè)單元教學(xué)設(shè)計知識單元數(shù)字邏輯基礎(chǔ)學(xué)時主題授課內(nèi)容（綱要）授課目的要求授課重點難點授課方法手段授課后記分教學(xué)設(shè)計授課主題課次授課方法手段解說結(jié)合多媒體課件學(xué)時2授課目標(biāo)要求授課重難點授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(可增加頁)分教學(xué)設(shè)計授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(續(xù)前頁)課后作業(yè)知識單元主題授課內(nèi)容（綱要）授課目的要求授課重點難點授課方法手段

單元教學(xué)設(shè)計數(shù)字邏輯基礎(chǔ)學(xué)時授課后記分教學(xué)設(shè)計授課主題課次授課方法手段解說結(jié)合多媒體課件學(xué)時2授課目標(biāo)要求授課重難點授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(可增加頁)分教學(xué)設(shè)計授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(續(xù)前頁)課后作業(yè)單元教學(xué)設(shè)計知識單元數(shù)字邏輯基礎(chǔ)學(xué)時主題授課內(nèi)容（綱要）授課目的要求授課重點難點授課方法手段授課后記分教學(xué)設(shè)計授課主題課次授課方法手段解說結(jié)合多媒體課件學(xué)時2授課目標(biāo)要求授課重難點授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(可增加頁)分教學(xué)設(shè)計授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(續(xù)前頁)課后作業(yè)知識單元主題授課內(nèi)容（綱要）授課目的要求授課重點難點授課方法手段

單元教學(xué)設(shè)計數(shù)字邏輯基礎(chǔ)學(xué)時授課后記分教學(xué)設(shè)計授課主題課次授課方法手段解說結(jié)合多媒體課件學(xué)時2授課目標(biāo)要求授課重難點授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(可增加頁)分教學(xué)設(shè)計授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(續(xù)前頁)課后作業(yè)分教學(xué)設(shè)計授課主題課次授課方法手段解說結(jié)合多媒體課件學(xué)時2授課目標(biāo)要求授課重難點授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(可增加頁)分教學(xué)設(shè)計授課內(nèi)容綱領(lǐng)備注(續(xù)前頁)課后作業(yè)分教學(xué)設(shè)