教案.第一講緒論與數(shù)制和碼制

1、第一講緒論與數(shù)制和碼制本講重點(diǎn)1. 數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的區(qū)別以及數(shù)字電子技術(shù)特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法；2. 進(jìn)制之間相互轉(zhuǎn)換方法；3幾種常用的二進(jìn)制編碼概念。1.十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制及十六進(jìn)制方法；本講難點(diǎn)2.8421BCD 碼、余三碼、格雷碼的特點(diǎn)。教學(xué)手段本講宜教師講授，用多媒體演示為主、板書為輔。教學(xué)步驟教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)意圖 表達(dá)方式1.提出問利用多媒題，導(dǎo)入1）學(xué)習(xí)電子技術(shù)有何用途；體課件，介第一部分2）什么是數(shù)字電子技術(shù)， 數(shù)字電子電路與模擬電子電路有何區(qū)別；紹問題背“緒論”3 ）數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)目標(biāo)是什么；景，用問題章節(jié)所要4）如何才能學(xué)習(xí)好數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)？激發(fā)學(xué)生講述的內(nèi)們聽課的容。

2、興趣。2.對(duì)提出該部分主問題的逐? 數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)的概念要是讓學(xué)一解答電子技術(shù)是指根據(jù)電子學(xué)的原理，利用電子元器件設(shè)計(jì)和制造生們了解某種特定功能電路，以解決實(shí)際問題的科學(xué)。數(shù)字電子2.1介紹從信號(hào)角度分析，電子電路中處理的可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信技術(shù)的概電子技術(shù)號(hào)，如圖所示。念，并解決概念為什么學(xué)編輯版word2.2模擬信號(hào)和數(shù) 字信號(hào)以 及模擬電 子電路和 數(shù)字電子 電路特點(diǎn) 和概念模擬信號(hào)幅度隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)幅度和時(shí)間都 是離散的信號(hào)j 數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：在時(shí)間和數(shù)值上均具有連續(xù)性，即在任意時(shí)刻有確定的函數(shù)值u或i，并且其幅度是連續(xù)取值。數(shù)字信號(hào)：在時(shí)間和數(shù)值上均具有離散性。

3、模擬電子技術(shù) 一一研究處理模擬信號(hào)的電子技術(shù)； 數(shù)字電子技術(shù) 一一研究處理數(shù)字信號(hào)的電子技術(shù)。 處理模擬信號(hào)的電子電路稱為模擬電子電路。_例如，模擬信號(hào)的放大、運(yùn)算、產(chǎn)生與變換等電路。 處理數(shù)字信號(hào)的電子電路稱為數(shù)字電子電路。例如，數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)、變換、測(cè)量等電路? 數(shù)字電子與模擬電子電路的區(qū)別模擬電路t注重輸入輸出信號(hào)之間的形狀關(guān)系；數(shù)字電路t注重輸入輸出信號(hào)之間的邏輯關(guān)系。 模擬電路t讓晶體管工作在特性曲線的放大區(qū);數(shù)字電路t讓晶體管工作在飽和區(qū)或者截止區(qū)。 模擬電路T采用工程上的等效電路法近似分析;數(shù)字電路T采用布爾代數(shù)邏輯分析法嚴(yán)密分析。 模擬電路T信號(hào)幅度連續(xù)變化抗干擾能力較弱;數(shù)字

4、電路T信號(hào)幅度離散變化抗干擾能力較強(qiáng)。習(xí)該課程 以及如何 學(xué)習(xí)該課 程等問題。此處重點(diǎn) 介紹：模擬 信號(hào)和數(shù) 字信號(hào)的 特點(diǎn)，由此 引出數(shù)字 電子技術(shù) 和模擬電 子技術(shù)的 概念。為了節(jié)約 課時(shí)采用 課件PPT演示方式組織教學(xué)。模擬電路t結(jié)構(gòu)較復(fù)雜集成度低不易程序控制;2.3介紹數(shù)字電子 技術(shù)基礎(chǔ) 課程的教 學(xué)目標(biāo)2.4介紹數(shù)字電子 技術(shù)基礎(chǔ) 學(xué)習(xí)方法 以及考核 方法數(shù)字電路t結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于超大規(guī)模集成和程控。模擬電路t一般適合進(jìn)行信息的在線實(shí)時(shí)處理;數(shù)字電路T既能實(shí)時(shí)處理信息又便于存儲(chǔ)信息。? 數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)課程的內(nèi)容分工放數(shù)邏大模輯電與代路模數(shù)中數(shù)基的轉(zhuǎn)礎(chǔ)反換饋電路電子技術(shù),X模擬

5、電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)A/A? 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)目標(biāo)? 掌握邏輯代數(shù)理論并能熟練應(yīng)用；? 組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法；? 時(shí)序邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法；? 掌握常用器件功能設(shè)計(jì)邏輯電路；? 初步掌握可編成器件的使用方法；? 具備應(yīng)用電子系統(tǒng)初級(jí)設(shè)計(jì)能力。?數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)方法? 強(qiáng)調(diào)基本定理、基本概念的掌握，要養(yǎng)成嚴(yán)密的邏輯思維習(xí)慣。該部分內(nèi) 容屬于電 子技術(shù)總 體介紹，為 了節(jié)約課 時(shí)采用課 件PPT演 示方式組 織教學(xué)。該部分內(nèi)容屬于學(xué) 習(xí)方法及 考核方式 介紹，為了 節(jié)約課時(shí) 采用課件PPT演示? 本課程理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，必須多做練習(xí)且必須 注重實(shí)踐。要在實(shí)踐中學(xué)會(huì)研究

6、性、 探究式學(xué)習(xí)方式。? 聽與讀相結(jié)合、勤于思考。注重邏輯思維和設(shè)計(jì)能力 的培養(yǎng)，而不是具體電路和公式的死記硬背。? 掌握基本的分析、設(shè)計(jì)方法，難度和復(fù)雜程度都不是 很大，以例題、作業(yè)為準(zhǔn)。? 理解數(shù)字集成電路內(nèi)部工作原理即可，但應(yīng)注重?cái)?shù)字集成電路的外部特性和典型應(yīng)用。?數(shù)字電子技術(shù)考核方式考查學(xué)生分析問題能力t邏輯分析與邏輯運(yùn)算；考查學(xué)生解決問題能力t邏輯抽象、器件選擇、電路設(shè)計(jì)；考查學(xué)生解決問題能力t實(shí)踐能力、動(dòng)手能力、EDA能力。方式組織教學(xué)。3小結(jié)“緒 論”主要 內(nèi)容1）電子技術(shù)概念一一解決實(shí)際問題的科學(xué)；2 ）模擬信號(hào)/數(shù)字信號(hào)和模擬電子技術(shù)/數(shù)字電子技術(shù)；3）數(shù)字電子技術(shù)課程特點(diǎn)和

7、學(xué)習(xí)方法一一邏輯思維方法。讓學(xué)生了 解電子技 術(shù)概念和 用途，以及 今后學(xué)習(xí) 該課程的 方法。4.提出問 題，導(dǎo)入“數(shù)制與 碼制”課 程內(nèi)容。1）什么是數(shù)制；2 ）不同數(shù)制間如何轉(zhuǎn)換；3）碼制的概念是什么；4 ）用二進(jìn)制表示的常用編碼有哪幾種？用問題激 發(fā)學(xué)生聽 課的興趣。5.回答什1.數(shù)制使用多媒么是數(shù)制表示數(shù)時(shí)，僅用一位數(shù)碼往往不夠用，須用進(jìn)位計(jì)數(shù)的方法組體直接給問題。丿成多位數(shù)碼。多位數(shù)碼每一位的構(gòu)成以及從低位到高位的進(jìn)位規(guī)則，出，通過講稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡(jiǎn)稱數(shù)制。解使學(xué)生基數(shù)：基數(shù)就是在對(duì)應(yīng)進(jìn)位計(jì)數(shù)制中可能用到的數(shù)碼個(gè)數(shù)。們理解即位權(quán)：進(jìn)位計(jì)數(shù)制中，每一位大小都對(duì)應(yīng)該位數(shù)碼乘上一個(gè)可。固

8、定的數(shù)，這個(gè)固定數(shù)就是這位的權(quán)數(shù)。權(quán)數(shù)是一個(gè)幕。2.幾種常用的數(shù)制對(duì)于十十進(jìn)制進(jìn)制，不難數(shù)碼為：09?；鶖?shù)是10,用字母D表示十進(jìn)制。理解，通過運(yùn)算規(guī)律：逢十進(jìn)一，即：9 + 1=10。十進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式：D- Di x10i。實(shí)例說明(143.75) d=1 X 102+4 X 101+3 X 10+7 X 10-1+5 X 10-21 t t 1 t即可。各數(shù)位的權(quán)是10的冪6.講解幾二進(jìn)制數(shù)碼為：0、1。對(duì)于二種常用的基數(shù)是2，用字母B表示二進(jìn)制。運(yùn)算規(guī)律：逢二進(jìn)一，即：1 + 1=10。進(jìn)制、八進(jìn)數(shù)制及其二進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式：B= Ik X2i。(101.11)b=1 X 22+ 0 X

9、 21 + 1 X 20+1 X 2-1 + 1 X 2-2 =(5.75)d制、十八進(jìn)相互之間t t 1 r 1各數(shù)位的權(quán)是2的幕制，借用十的轉(zhuǎn)換問若在數(shù)字電路中米用二進(jìn)制， 只需要有兩個(gè)電路狀態(tài)與二個(gè)計(jì)進(jìn)制規(guī)律題。數(shù)碼0和1相對(duì)應(yīng)。在技術(shù)上很容易實(shí)現(xiàn)。八進(jìn)制推廣講解數(shù)碼為：07?；鶖?shù)是8，用字母0表示即可。運(yùn)算規(guī)律：逢八進(jìn)一，即：7 + 1=10。八進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式：O= IiX8i。rLlz方|、日帛彳田.(207.04)O=2 X 82+0X 耳+7 X 羊+0 X 甲+4 X 辛2 =(135.0625)D此處強(qiáng)調(diào)：電路易實(shí)各數(shù)位的權(quán)是8的幕十八進(jìn)制現(xiàn)二進(jìn)制。數(shù)碼為：09以及AF。為

10、了節(jié)約 課時(shí)采用 課件PPT演示方式 組織教學(xué)?；鶖?shù)是16，用字母H來表示。運(yùn)算規(guī)律：逢十六進(jìn)一，即：F+仁10。十六進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式：H=丞i X16i。10-1 -2A,11卜各數(shù)位的權(quán)是16的冪十進(jìn)制數(shù)D二進(jìn)制數(shù)B八進(jìn)制數(shù)0十六進(jìn)制數(shù)H00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F幾種進(jìn)制數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(2A.7F) h=2 X16+1OX 160+7 X 估+15X 16 2= (

11、42.4960937)D3. 不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 二t十進(jìn)制轉(zhuǎn)換方法：將二進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開再相加，即可以轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。(1011.01)b = 1 X23 +0X 22 +1 X 21+1 X20+0X 2-1 +1 X 2-2=(11.25)d(1000)b=1 X23+0X 22 +0X 21+0X 20=(8)d (0100)B =0X23 +1 X 22 +0X 21 +0X 20=(4)d (001 0)b=0x 23 +0X 22 +1 X 21+0X 20=(2)d (0001 )b=0x 23 +0X 22 +0X 21+1 X 20=(1)D (8421)b -對(duì)應(yīng)的權(quán)值。 十

12、t二進(jìn)制轉(zhuǎn)換方法：基數(shù)連除、連乘法。將整數(shù)部分和小數(shù)部分單獨(dú)處理，分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換。整數(shù)部分-整數(shù)部分:基數(shù)連除，小數(shù)部分：基數(shù)連乘,取余數(shù)自下而上。取整數(shù)自上而下。244余數(shù)低位0.3752220=K01請(qǐng)把十X 2整數(shù)2110=K1j進(jìn)制數(shù)0.750 0.750- 0=K-1:44.375251=K2i轉(zhuǎn)換為X 21.500 - 1=K-222 1*3i二進(jìn)制0.500210=K4：數(shù)表示。X 20仁K5高位1.000 - 1=K-3合并得到結(jié)果為：(44.375)d =(101100.011)B高位低位基數(shù)連除取余；小數(shù)部分-基數(shù)連乘取整。合并后即得到結(jié)果。對(duì)于數(shù) 制間的轉(zhuǎn) 換，不難理 解，

13、通過實(shí) 二t十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換方法：將二進(jìn)制數(shù)由小數(shù)點(diǎn)開始， 整數(shù)部分向左，小數(shù)部分向 右，每4位分成一組，不夠4位補(bǔ)零，則每組二進(jìn)制數(shù)便是一位十 六進(jìn)制數(shù)。(01 0 l| 1 1 1 0. 1 0 1 1 0 0 10 ) =(5E.B2 )h 十六t二進(jìn)制轉(zhuǎn)換方法：將每位十六進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制數(shù)表示。(8FA . C6 )HIIi II=(1000 1111 1010. 1100 0110) B 八進(jìn)制數(shù)-二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法：按照每3位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)于一位八進(jìn)制數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。(0 01 1 0 1| 0 1 0 .| 0 1 0 )b = (152.2)。(374.26)o1II 11=(011

14、111 100 . 010 110) B 十六進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換卜六T十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換方法：按權(quán)展開再相加即可。十T十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換方法： 先轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，再將得到的二 進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成等值的十六進(jìn)制數(shù)。4. 二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算例說明即 可。為了節(jié)約 課時(shí)采用 課件PPT演示方式 組織教學(xué)。二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算的特點(diǎn)二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算和十進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算規(guī)則基本相同，區(qū)別是“逢加法運(yùn)算1 0 0 1+ 0 1 0 11 1 1 0乘法運(yùn)算1 0 0 1X 0 1 0 11 0 0 10 0 0 01 0 0 10 0 0 00 1 0 1 1 0 1反碼、補(bǔ)碼和補(bǔ)碼運(yùn)算原碼：最高位為符號(hào)位，正數(shù)為補(bǔ)碼：最高位作為符號(hào)

15、位，正數(shù)為 和它的原碼相同； 低位加1。減法運(yùn)算1 0 0 1-0 1 0 10 1 0 0除法運(yùn)算1.1 1 0101 10 010 1 0 11 0 0 00 1 0 10 1 1 00 1 0 10 0 1 00,負(fù)數(shù)為1。0，負(fù)數(shù)為1。正數(shù)的補(bǔ)碼然后在最負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼需先將原碼數(shù)值逐位求反,此處強(qiáng)調(diào)： 雖然采用 基數(shù)連除、 連乘法，可 將十進(jìn)制 數(shù)轉(zhuǎn)換為 任意的N 進(jìn)制數(shù)，但 不建議采 用，因?yàn)檫@例：N=1 0101, 1 0101反=1 10101 1001補(bǔ)=1 1011補(bǔ)碼運(yùn)算例： 計(jì)算9-5=(1001)b-(0101)b補(bǔ)碼10 0 1H0 10 0 1補(bǔ)碼-0 1 0 1 ,+

16、11 0 1 10 1 0 0減法變加法0一-.舍去樣轉(zhuǎn)換不 僅計(jì)算麻 煩，且易出 錯(cuò)。為了節(jié)約 課時(shí)采用 課件PPT 演示方式 組織教學(xué)。此處強(qiáng)調(diào)：二進(jìn)制加、 減、乘、除 都可以用 加法運(yùn)算 來實(shí)現(xiàn)。7.回答什 么是碼制5.幾種常用的編碼我們常用的數(shù)字0、1、2、39通常有兩大用途：?表示大小：60分（及格）；珠穆朗瑪峰 8848.45米。?表示編碼：1402403班；球王貝利編號(hào)為10號(hào)。問題。碼制：借用數(shù)字進(jìn)行編碼而代表特定對(duì)象時(shí)，所采用的編碼規(guī)則稱為碼制。我們習(xí)慣使用十進(jìn)制， 而計(jì)算機(jī)硬件是基于二進(jìn)制的， 因此需要用二進(jìn)制編碼表示十進(jìn)制的09十個(gè)碼元，即 BCD (BinaryCode

17、d Decimal)碼。至少要用四位二進(jìn)制數(shù)才能表示 09,因?yàn)樗奈欢M(jìn)制有 16 種組合?，F(xiàn)在的問題是要在 16種組合中挑出10個(gè)，分別表示0 9，怎么挑呢？不同的挑法構(gòu)成了不同的 BCD碼常用BCD碼十進(jìn)制數(shù)8421 碼余3碼格雷碼2421 碼5211 碼UUUU0011000000000000100010100000100010001200100101001100100100300110110001000110101401000111011001000111501011000011110111000601101001010111001001701111010010011011100810

18、001011110011101101910011100110111111111權(quán)842124215211二進(jìn)制與BCD碼區(qū)別舉例：(100010010011)3= ( 2195)D(100010010011)842ibcd = ( 8 9 3 )dASCII碼：計(jì)算機(jī)中常用的字符代碼是ASCII碼，基本ASCII碼是一種7位二進(jìn)制代碼，共有128種狀態(tài)，分別代表128種代碼。此處介紹編碼特點(diǎn)： 權(quán)值為8、4、 2、 1 稱8421BCD碼。2421碼的權(quán)值依次為 2、4、2、1 , 5211 碼同理。余3碼由8421碼加0011得到。格雷碼是 循環(huán)碼，其 特點(diǎn)是任 何相鄰的 兩個(gè)碼字， 僅有一位 代碼不同。dq0d 位32 10d6d5