数字电路的应用教学设计(学案)
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《电子技术基础》数字电路教案(张兴龙主编教材)一、教学目标1. 理解数字电路的基本概念、特点和分类。
2. 掌握逻辑门、逻辑函数及其转换方法。
3. 熟悉常用的逻辑门电路及其应用。
4. 能够分析简单的数字电路系统。
二、教学内容1. 数字电路的基本概念数字信号与模拟信号的区别数字电路的组成与特点数字电路的分类2. 逻辑门与门、或门、非门、异或门、同或门等基本逻辑门的功能和真值表逻辑门的符号表示方法逻辑门的电路实现方法3. 逻辑函数及其转换方法逻辑函数的定义和表示方法逻辑函数的代数化简方法逻辑函数的卡诺图化简方法4. 常用的逻辑门电路及其应用与非门、或非门、与门、或门等电路的原理和应用缓冲器、反相器、多路选择器、编码器等电路的原理和应用5. 数字电路系统分析数字电路系统的组成和特点数字电路系统的设计方法数字电路系统的仿真与测试方法三、教学方法1. 采用讲授法,讲解数字电路的基本概念、逻辑门的功能和应用。
2. 采用案例分析法,分析具体的逻辑函数和逻辑门电路。
3. 采用实践操作法,让学生动手搭建简单的数字电路系统,提高实际操作能力。
四、教学准备1. 教学课件:制作相关的教学课件,图文并茂地展示教学内容。
2. 实验器材:准备数字电路实验板、逻辑门电路芯片等实验器材。
3. 教学软件:准备数字电路仿真软件,用于电路仿真和测试。
五、教学评价1. 课堂参与度:观察学生在课堂上的发言和提问情况,评估学生的参与度。
2. 作业完成情况:评估学生完成作业的质量和速度。
3. 实验报告:评估学生在实验中的操作能力和对实验结果的分析能力。
4. 期末考试:设置相关的试题,评估学生对数字电路知识的掌握程度。
六、教学难点与解决策略1. 教学难点:逻辑函数的化简方法及数字电路系统的设计。
2. 解决策略:通过案例分析和实践操作,让学生反复练习逻辑函数的化简方法,以及数字电路系统的设计步骤。
提供辅导资料和在线解答,帮助学生解决疑难问题。
七、教学进度安排1. 课时:共计40课时,每课时45分钟。
数字电子技术教案一、教学目标1. 知识与技能:(1)理解数字电路的基本概念,包括逻辑门、逻辑函数、逻辑代数等;(2)掌握基本逻辑门电路的原理和应用,包括与门、或门、非门、异或门等;(3)学会使用逻辑门电路实现简单的数字电路功能,如编码器、译码器、半加器等;(4)了解数字电路的设计方法,能够设计简单的数字电路系统。
2. 过程与方法:(1)通过观察、分析逻辑门电路的实物和原理图,培养学生的观察和分析能力;(2)通过动手搭建逻辑门电路,培养学生的实践操作能力;(3)通过设计简单的数字电路,培养学生的创新设计能力。
3. 情感态度与价值观:(1)培养学生对数字电路的兴趣,激发学生学习数字电路的积极性;(2)培养学生团队合作的精神,提高学生沟通协作能力;(3)培养学生勇于探索、严谨治学的科学态度。
二、教学内容1. 数字电路的基本概念(1)逻辑门的概念及其分类;(2)逻辑函数的概念及其表示方法;(3)逻辑代数的概念及其基本运算法则。
2. 基本逻辑门电路(1)与门电路的原理及其应用;(2)或门电路的原理及其应用;(3)非门电路的原理及其应用;(4)异或门电路的原理及其应用。
3. 数字电路的设计方法(1)组合逻辑电路的设计方法;(2)时序逻辑电路的设计方法;(3)数字电路系统的整体设计方法。
三、教学重点与难点1. 教学重点:(1)逻辑门电路的原理及其应用;(2)数字电路的设计方法。
2. 教学难点:(1)逻辑函数的表示方法及其基本运算法则;(2)数字电路系统的整体设计方法。
四、教学方法1. 讲授法:讲解逻辑门电路的原理、逻辑函数的表示方法及数字电路的设计方法;2. 演示法:展示逻辑门电路的实物和原理图,让学生更直观地理解逻辑门电路;3. 实践操作法:让学生动手搭建逻辑门电路,提高学生的实践操作能力;4. 案例分析法:分析实际应用中的数字电路案例,帮助学生更好地理解数字电路的应用。
五、教学准备1. 教学材料:教材、课件、实验器材(如逻辑门电路模块、导线、连接器等);2. 教学工具:投影仪、电脑、实验桌、示波器等;3. 实验器材:逻辑门电路模块、导线、连接器、开关、灯泡等。
课题:第1章数字电路基础知识1。
1 预备知识1.2 数制和码制目的与要求:了解本门课程的基本内容;了解数字电路的特点及应用、分类及学习方法;掌握二、八、十、十六进制的表示方法及相互转换;知道8421BCD码、余三码、格雷码的意义及表示方法。
重点与难点:重点:数制与码制的表示方法;难点:二、八、十六进制的转换。
复习(提问):什么是模拟信号模拟电路;什么是二进制代码.提纲第1章数字电路基础知识1.1 预备知识1 . 1 . 1 数字信号和数字电路1、数字信号与模似信号2、模拟电路与数字电路1 . 1 。
2 数字电路的分类1、按电路类型分类2、按集成度分类3、按半导体的导电类型分类1 . 1 . 3 数字电路的优点1、易集成化2、抗干扰能力强,可靠性高3、便于长期存贮4、通用性强,成本低,系列多5、保密性好1 .1 。
4 脉冲波形的主要参数1.脉冲幅度Um2.脉冲上升时间3.脉冲下降时间4.脉冲宽度5.脉冲周期6.脉冲频率7.占空比q1。
2 数制和码制1 。
2 。
1 数制一、十进制二、二进制三、八进制和十六进制1 。
2 。
2 不同数制间的转换一、各种数制转换成十进制二、十进制转换为二进制三、二进制与八进制、十六进制间相互转换1 .2 。
3 二进制代码一、二—十进制代码8421码、5421码和余3码二、可靠性代码1.格雷码2.奇偶校验码作业:P42 1.2。
3.4第1章数字电路基础知识1。
1预备知识1 . 1 。
1 数字信号和数字电路电信号—随时间变化的电流或电压。
1、数字信号与模似信号模拟信号—幅度随时间连续变化数字信号—断续变化(离散变化),时间上离散幅值上整量化,多采用0、1二种数值组成又称二进制信号。
举例P1图1.1.1。
2、模拟电路与数字电路模拟电路—传输或处理模拟信号的电路,如:电压、功率放大等;数字电路 - 处理、传输、存储、控制、加工、算运算、逻辑运算、数字信号的电路。
如测电机转速:电机-光电转换-整形-门控—计数器—译码器-显示时基电路1 。
一、教学目标1. 知识目标:(1)使学生掌握数字电路的基本概念、基本原理和基本分析方法;(2)使学生熟悉常用数字电路的基本电路和器件;(3)使学生能够运用数字电路知识解决实际问题。
2. 能力目标:(1)培养学生分析、设计、调试和测试数字电路的能力;(2)培养学生运用数字电路知识解决实际问题的能力;(3)培养学生团队合作和交流沟通的能力。
3. 素质目标:(1)培养学生的创新精神和实践能力;(2)培养学生的严谨求实、团结协作的职业道德;(3)培养学生的社会责任感和国家意识。
二、教学内容1. 数字电路基本概念及基本原理;2. 逻辑门电路;3. 组合逻辑电路;4. 时序逻辑电路;5. 数制及编码;6. 脉冲信号;7. 数模转换与模数转换;8. 数字电路实验。
三、教学方法1. 讲授法:系统讲解数字电路的基本概念、基本原理和基本分析方法;2. 案例分析法:通过典型实例分析,使学生掌握数字电路的应用;3. 实验教学法:通过实验,使学生掌握数字电路的调试和测试方法;4. 互动教学法:鼓励学生积极参与课堂讨论,提高课堂氛围;5. 作业与习题讲解法:通过作业和习题,巩固学生对数字电路知识的掌握。
四、教学过程1. 导入:通过实例引入数字电路的概念,激发学生的学习兴趣;2. 讲解:系统讲解数字电路的基本概念、基本原理和基本分析方法;3. 案例分析:通过典型实例分析,使学生掌握数字电路的应用;4. 实验教学:引导学生完成实验,掌握数字电路的调试和测试方法;5. 课堂讨论:鼓励学生积极参与课堂讨论,提高课堂氛围;6. 作业与习题讲解:通过作业和习题,巩固学生对数字电路知识的掌握;7. 总结:对本节课所学内容进行总结,强调重点和难点。
五、教学评价1. 课堂表现:观察学生在课堂上的发言、讨论和实验操作情况;2. 作业与习题完成情况:检查学生对数字电路知识的掌握程度;3. 实验报告:评估学生在实验过程中的操作能力和分析能力;4. 期末考试:检验学生对数字电路知识的综合运用能力。
数字电路教案一、教学目标本教案旨在让学生掌握数字电路的基本概念、基本原理和基本设计方法,能够熟练运用数字电路的知识解决实际问题。
二、教学内容1.数字电路的基本概念2.数字电路的基本原理3.数字电路的基本设计方法4.数字电路的应用实例三、教学重点1.数字电路的基本概念2.数字电路的基本原理3.数字电路的基本设计方法四、教学难点1.数字电路的应用实例2.数字电路的设计思路五、教学方法1.讲授法2.实验法3.课堂讨论法六、教学过程1. 数字电路的基本概念(1)数字电路的定义数字电路是由数字电子元器件组成的电路,它能够对数字信号进行处理和控制。
(2)数字信号的特点数字信号是一种离散的信号,它的取值只有两种:0和1。
数字信号具有以下特点:•可靠性高•抗干扰能力强•可以进行数字处理(3)数字电路的分类数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两种。
组合逻辑电路是指由多个逻辑门组成的电路,它的输出只与输入有关,与时间无关。
时序逻辑电路是指由多个触发器和逻辑门组成的电路,它的输出不仅与输入有关,还与时间有关。
2. 数字电路的基本原理(1)逻辑门逻辑门是数字电路中最基本的元件,它能够对输入信号进行逻辑运算,得到输出信号。
常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等。
(2)布尔代数布尔代数是一种逻辑代数,它用于描述逻辑运算的规律和方法。
布尔代数的基本运算包括与运算、或运算、非运算等。
(3)卡诺图卡诺图是一种用于化简布尔代数表达式的图形化方法。
卡诺图的基本原理是将布尔代数表达式转化为一个二维的真值表,然后通过对真值表进行分组,得到化简后的表达式。
3. 数字电路的基本设计方法(1)数字电路的设计流程数字电路的设计流程包括以下几个步骤:•确定数字电路的功能要求•选择适当的逻辑门和触发器•组合逻辑电路的设计•时序逻辑电路的设计•电路的仿真和测试(2)数字电路的设计思路数字电路的设计思路包括以下几个方面:•确定数字电路的输入和输出•确定数字电路的功能要求•根据功能要求选择适当的逻辑门和触发器•根据逻辑门和触发器的特性设计电路4. 数字电路的应用实例(1)计数器计数器是一种常见的数字电路,它能够对输入信号进行计数,并输出计数结果。
数字电路基础教案(共5篇)第一篇:数字电路基础教案第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。
电子技术应用《数电》教案一、教学目标1. 知识与技能:(1)了解数字电路的基本概念、特点和分类;(2)掌握逻辑门、逻辑函数及其最小化方法;(3)熟悉常用的逻辑门电路及其应用;(4)理解数字电路的设计方法和工作原理。
2. 过程与方法:(1)通过实例分析,培养学生的动手能力和实际问题解决能力;(2)利用Multisim等仿真软件,进行电路仿真,提高学生的实践能力。
3. 情感态度与价值观:(1)培养学生对电子技术的兴趣和好奇心;(2)培养学生团队合作精神,提高沟通与协作能力。
二、教学内容第1课时:数字电路概述1. 数字电路的基本概念2. 数字电路的特点和分类第2课时:逻辑门1. 逻辑门的基本概念2. 逻辑门电路及其符号表示3. 常用逻辑门电路及其功能第3课时:逻辑函数及其最小化1. 逻辑函数的定义及其表示方法2. 逻辑函数的最小化方法(卡诺图法、Karnaugh图法)第4课时:组合逻辑电路1. 组合逻辑电路的定义及其分类2. 常用组合逻辑电路及其应用3. 组合逻辑电路的设计方法第5课时:时序逻辑电路1. 时序逻辑电路的定义及其分类2. 常用时序逻辑电路及其功能3. 时序逻辑电路的设计方法三、教学资源1. 教材:《数字电路》2. 课件:PPT或其他演示文稿3. 实验设备:Multisim等电路仿真软件、逻辑门电路实验板四、教学评价1. 课堂问答:检查学生对基本概念、原理的理解和掌握程度;2. 课后作业:巩固学生对课堂所学知识的理解和应用能力;3. 实验报告:评估学生在实际操作中的动手能力和问题解决能力。
五、教学建议1. 注重基本概念的讲解,让学生理解数字电路的基本原理;2. 通过实例分析和电路仿真,提高学生的实践能力;3. 鼓励学生提问和发表自己的观点,培养学生的思考能力和团队合作精神;4. 及时进行教学评价,调整教学进度和方法,确保教学效果。
六、教学内容第6课时:数字电路的仿真与实验1. 介绍Multisim等电路仿真软件的使用方法2. 利用仿真软件进行逻辑门电路的仿真实验3. 分析仿真实验结果,验证逻辑门电路的功能第7课时:半加器和全加器1. 半加器和全加器的定义及其功能2. 半加器和全加器的电路实现3. 利用仿真软件进行半加器和全加器的仿真实验第8课时:编码器、译码器和多路选择器1. 编码器、译码器和多路选择器的定义及其功能2. 常用编码器、译码器和多路选择器的电路实现3. 利用仿真软件进行编码器、译码器和多路选择器的仿真实验第9课时:数字电路的设计方法与实践1. 组合逻辑电路的设计方法2. 时序逻辑电路的设计方法3. 学生分组进行数字电路设计实践,选取合适的逻辑门和时序元件,完成特定功能的电路设计第10课时:课程总结与拓展1. 对本门课程的主要内容进行总结2. 分析数字电路在实际应用中的重要性3. 提出数字电路在后续课程和实际工程中的应用拓展七、教学方法1. 采用讲授法讲解基本概念和原理,引导学生理解数字电路的基本知识;2. 利用演示法展示逻辑门电路的仿真实验,让学生直观地了解电路的工作原理;3. 采用实验法让学生动手进行数字电路的设计和仿真,培养学生的实践能力;4. 运用讨论法鼓励学生提问和发表观点,激发学生的思考和创新能力。
电子技术应用《数电》教案第一章:数字电路基础1.1 数字电路概述了解数字电路的定义、特点和应用领域熟悉数字电路与模拟电路的区别1.2 数制和码制学习二进制、八进制、十六进制的表示方法掌握不同码制(如ASCII码、BCD码)的转换方法1.3 逻辑门学习与门、或门、非门、异或门等基本逻辑门电路掌握逻辑门的功能和真值表第二章:组合逻辑电路2.1 组合逻辑电路概述了解组合逻辑电路的定义和特点熟悉组合逻辑电路的分类和应用2.2 常用组合逻辑电路学习译码器、编码器、多路选择器、多路分配器等电路掌握组合逻辑电路的设计方法2.3 组合逻辑电路的设计实例设计一个4x1多路选择器设计一个全加器第三章:时序逻辑电路3.1 时序逻辑电路概述了解时序逻辑电路的定义和特点熟悉时序逻辑电路的分类和应用3.2 触发器学习SR触发器、JK触发器、T触发器、CTR触发器等电路掌握触发器的真值表、时序图和功能3.3 时序逻辑电路的设计实例设计一个2位同步计数器设计一个顺序检测器第四章:数字电路仿真4.1 数字电路仿真概述了解数字电路仿真的定义和意义熟悉数字电路仿真工具的使用4.2 常用数字电路仿真工具学习Multisim、Proteus等仿真工具的基本操作掌握仿真工具中元器件的选型和连接方法4.3 数字电路仿真实例利用仿真工具验证组合逻辑电路的功能利用仿真工具验证时序逻辑电路的功能第五章:数字电路实验5.1 数字电路实验概述了解数字电路实验的目的和意义熟悉数字电路实验步骤和注意事项5.2 数字电路实验器材和仪器学习数字电路实验所需的器材和仪器使用方法掌握实验器材和仪器的连接和调试方法5.3 数字电路实验实例完成一个组合逻辑电路的实验完成一个时序逻辑电路的实验第六章:数字电路测试与维护6.1 数字电路测试概述理解数字电路测试的目的和方法熟悉测试用例的设计和测试过程6.2 数字电路测试方法学习静态测试和动态测试两种方法掌握测试电路的搭建和测试结果的分析6.3 数字电路维护与故障排除了解数字电路维护的基本原则学习故障排除的步骤和方法第七章:数字系统设计流程7.1 数字系统设计概述理解数字系统设计的基本流程熟悉各个设计阶段的任务和目标7.2 需求分析与规格说明学习如何进行需求分析掌握编写数字系统规格说明书的方法7.3 数字系统设计实现学习数字系统设计的具体步骤掌握硬件描述语言(如Verilog)的使用第八章:数字信号处理器(DSP)8.1 DSP概述理解DSP的定义、特点和应用熟悉DSP与其他处理器的比较8.2 DSP的结构与工作原理学习DSP的内部结构和工作流程掌握DSP的指令集和编程方法8.3 DSP应用实例学习DSP在音频处理、图像处理等领域的应用设计一个简单的DSP应用系统第九章:数字电路与系统的安全与保护9.1 数字电路与系统的安全了解数字电路与系统的安全问题学习加密算法和数字签名技术9.2 硬件安全措施学习物理不可克隆功能(PUF)和硬件安全模块(HSM)掌握安全启动和安全存储的实现方法9.3 系统保护与版权保护了解系统保护的重要性学习数字版权管理(DRM)和软件保护的方法第十章:未来数字电路技术的发展趋势10.1 新兴数字电路技术了解量子计算、神经形态计算等新兴技术学习这些技术对传统数字电路的影响10.2 数字电路设计的未来趋势分析数字电路设计的发展方向探讨可持续发展和环保在数字电路设计中的作用10.3 教育与培训强调终身学习在数字电路技术发展中的重要性探讨在线教育和虚拟实验室在数字电路教学中的应用重点和难点解析一、数字电路基础:理解不同数制和码制之间的转换,以及逻辑门的功能和真值表。
课程名称:数字电路授课班级:电子信息工程1班授课时间:第2周授课学时:2学时教学目标:1. 知识目标:(1)掌握组合逻辑电路的基本概念和特点。
(2)熟悉常用的组合逻辑电路,如逻辑门、编码器、译码器、多路选择器等。
(3)了解组合逻辑电路的设计方法和设计流程。
2. 能力目标:(1)能够分析组合逻辑电路的工作原理。
(2)能够根据实际需求设计简单的组合逻辑电路。
(3)能够运用所学知识解决实际问题。
3. 素质目标:(1)培养严谨的科学态度和良好的学习习惯。
(2)提高学生的团队合作能力和创新能力。
教学重点:1. 组合逻辑电路的基本概念和特点。
2. 常用组合逻辑电路的工作原理。
3. 组合逻辑电路的设计方法和设计流程。
教学难点:1. 复杂组合逻辑电路的设计与优化。
2. 组合逻辑电路在实际应用中的问题分析。
教学内容:一、组合逻辑电路的基本概念和特点1. 组合逻辑电路的定义及特点。
2. 组合逻辑电路的符号表示。
二、常用组合逻辑电路1. 逻辑门电路:与门、或门、非门、异或门等。
2. 编码器:二进制编码器、十进制编码器等。
3. 译码器:二进制译码器、十进制译码器等。
4. 多路选择器:2选1、4选1、8选1等。
三、组合逻辑电路的设计方法和设计流程1. 设计方法:真值表法、逻辑表达式法、卡诺图法等。
2. 设计流程:需求分析、逻辑抽象、逻辑设计、逻辑优化、电路实现。
教学过程:一、导入1. 回顾数字电路的基本概念和特点。
2. 提出本节课的学习目标。
二、新课讲解1. 讲解组合逻辑电路的基本概念和特点。
2. 介绍常用组合逻辑电路的工作原理。
3. 讲解组合逻辑电路的设计方法和设计流程。
三、案例分析1. 分析一个简单的组合逻辑电路。
2. 学生分组讨论,设计一个简单的组合逻辑电路。
四、课堂小结1. 总结本节课所学内容。
2. 提出课后作业。
五、课后作业1. 完成课后习题,巩固所学知识。
2. 设计一个简单的组合逻辑电路,并撰写设计报告。
教学评价:1. 课堂参与度:观察学生在课堂上的参与程度,如提问、回答问题、小组讨论等。
数字电路的应用教材:(凤凰国标教材)普通高中课程标准实验教科书通用技术(选修1)文档内容:数字电路的应用章节:第三章电子控制系统的信息处理第四节数字电路的应用课时安排:共4课时(其中试验3课时)作者:莫志仁(浙江杭州第十四中学)一、教学分析1.教材分析第四节的安排偏重于实践训练。
在第三节中已动于练习过用门电路制作实用电路,但还不足从实现逻辑关系的角度介绍它们的简单应用。
为此教材中分析了一个简单的例子.并让学生通过实践巩固所学的知识,这样做的另一个目的是让学生体会到控制部分逻辑关系的实现与数学模型(此处为逻辑表达式)之间的关系,初步领略数学在电子没计中的重要作用。
另外,触发器在数字电路中用以存储数据,它和门电路一样是数字电路中必不可少的基本元件,尽管标准中未提及,但教科书中还是简单说明了其功能,并用一个例子来类比,使学生心中存此印象,为将来学习数字电子技术做准备。
2.学情分析最后安排了题目作为学生的综合实践,它们的逻辑关系并不复杂,相信学生会感兴趣的。
但因为要做成可以使用的装置,在基本逻辑关系外还要考虑一些实用的逻辑问题,而解决的方法又是多种多样的,这就需要教师引导和启发。
可以这样说,仅仅从电路的基本逻辑关系设计电路还只是理论设计的阶段,只有通过对电路外围逻辑关系完成的设计训练,才能真正地培养学生的实际动手能力。
二、教学目标1.知识与技能目标(1)能够对数字电路进行简单的组合设计和制作,并进行试验。
(2)了解基本触发器在电子控制系统中的作用。
2.过程与方法目标(1)第四节中触发器的内容课标没有要求,但触发器是数字电路中不可缺少的基本元件,教师应该讲解。
(2)本节有电子设计内容,要求让学生体会到数学模型在逻辑关系中的作用,可让学生制作不同作用的表表决器,分组共同研究设计方案,在教师的指导下选购器材并制作。
3.情感态度和价值观目标(1)积极参与数字电路的设计和制作活动,体验对数字电路技术的内在的科学性,深入分析探究,感受解决技术难题和获得成果所带来的喜悦。
(2)在学习中深入了解触发器在电子控制系统中的作用,连续实际以数字控制的理念分析问题,研究问题,以科学的态度解决问题,在设计和制作的过程中深入细致参与试验活动,不断完善研究成果,应用于实际。
三、教学重难点1.重点(1)知道门电路用于实现各种逻辑关系。
(2)了解控制系统数字电路的实现。
2.难点对数字电路进行简单的组合设计和制作,并进行试验。
四、教学策略本节课以多媒体技术为辅助教学手段,通过观察、基本知识的传授、知道门电路用于实现各种逻辑关合设计和制作,并进行试验。
通过学生自主学习构建知识和技术能力。
五、教学准备通用技术专用教室、多媒体、课件六、课时安排2课时七、教学过程(一)新课导入现代技术的应用,促进数字控制技术创新。
高科技数控系统是集成了机械电子、自动化、计算机、通讯等多工程技术学科的高技术产品。
促进高端数控系统的技术创新,缩短在数控系统技术领域与国际先进水平的差距。
数控自动化为现代生产和现代生活提供了方便。
数字自动售货机的的诞生,大大改善了人们的生活方式。
因此学习数控技术势在必行。
由此引入新课。
第三章 电子控制系统信息的处理第四节 数字电路的应用(二)新课呈现数字电路的基本单元电路是门电路和触发器,触发器又是由门电路构成的;在数字电路中,门电路用于实现各种逻辑关系,触发器用于存储数据:任何复杂的电子控制系统中的控制部分都可用数字电路实现。
1.用门电路实现逻辑关系。
案例分析:普通电子秤上显示的价格的最小单位是“分”。
小明想在秤上加一个四舍五入的电路,能自动对电子秤显示的“分”值作四舍五入处理,使显示的最小值为“角”。
请你帮他设计此电路。
设计数字电路的步骤是:(1) 对电路的输入端、输出端的名称及其所代表的逻辑含义加以指定;(2) 根据能使输出为1的条件,分析其辅出与输入之间的逻辑关系;(3) 将上述逻辑关系用逻辑表达式表示;(4) 选择合适的数字集成电路和其他有关器件搭接此电路。
按上述步骤,对该案例设计步骤的前两步分析如下:第一步:由于在电子秤中,每1位十进制数是用4位二进制数表示的,所以电路应有4个输入C8、C4、C2、C1,它们对应的十进制数为N 。
电路应有1个输出C0,它代表“分”向“角”的进位。
当N ≤4时,C0为0;当N ≥5时,C0为1。
数字自动售货机自动取款机自动售货机自动咖啡机第二步:从表中可以看出,能使输出C0为1的条件有3种情况;(1)只要C8为1,如N = 8和N = 9时,C0一定为l;(2)若C4和C1同为1,如N = 5和N = 7时, C0 = 1;(3)若C4和C2同为1,如N = 6和N = 7时,C0 = 1。
请按设计步骤完成第三、四步设计。
其中,输入信号可照右图方法用一个单刀双掷开关获得;输出可用发光二极管作指示,F =1时,发光二极管发光。
2.触发器及其在电子控制系统中的作用。
在数字电路中常常需要将某个信号(电平)保持一段时间。
例如本章第二节三人表决器案例中.若A、B、C是用按钮开关产生的,由于按忸按下的时间通常较短.使得A、B、C输入的电平保持时间较短,Ll和L2保持的时间电就较短.这样表决的结果便一闪而过,无法观察清楚,因此,在一个控制系统中,必须包含能将这些信号记住的记忆元件。
2 触发器及其在电子控制系统中的作用在数字电路中常常需要将某个信号(电平)保持一段时间。
基本触发器的记忆作用触发器(能够存储1位二值信号的基本单元电路统称为触发器)基本触发器逻辑图基本触发器波形基本触发器的记忆作用:触发器(能够存储1位二值信号的基本单元电路统称为触发器)基本触发器逻辑图基本触发器波形数字电路中能将二进制数据记忆住的基本单元电路称为触发器.其中最简单阶—种称为基本触发器,通常由2只或非门(或2只与非门)交又连接构成。
任何触发器都有2个输出端Q和Q,正常情况下Q和Q总是反相的,即不是(Q = 0 ,Q = 1)就是(Q = 1,Q = 0),(Q = 0 ,Q = 1)称为O状态, (Q = 1,Q = 0)称为1状态。
基本触发器有2个输入端S和R。
S(set)称为置位端或置1端.R(reset)称为复位端或置0端。
若S端加触发信号(高电平),R端不加触发信号,即S=1,R=O,基本触发器被置于1状态。
此过程称为置1;若R端加触发信号(高电平),S端不加触发信号.即S=0,R=1,基本触发器被置于O状态.此过程称为置0。
触发器的分析方法:介绍前一定要先复习或非门的逻辑关系,即“有高出低”,“全低出高”,然后将触发器的两个或非门用两个式子描述:为分析方便.用X代表Q Y代表Q.则上面二式变为:1.设输入是S=1和R=0,对于④式,根据“有高出低”的原则,其输出应为Y=1+X=0,将此结果代入③式,则根据“全低出高”可得X=0+0=1,所以在此输入情况下,触发器处于1状态。
2.设轴人为S=O和R=1,对于③式,根据“有高出低”的原则,其插出应为x=1+Y=0,将此结果代入④式,则根据“全低出高”,可得Y=0+0=1所以在此输入情况下,触发器处于0状态。
3.设输人为S=0和R=0,则无论原来处于X=0,Y=1状态还是K=1,Y=0状态,代入上面二式都会发现状态不变。
对触发器虽然只用翘翘板来类比,但对波形图要很好讨论,方可使学生真正理解什么是记忆作用。
弄懂触发器的记忆作用后,就用触发器搭试一个实际电路,加深对触发嚣记忆作用的理解。
无论置1还是置0,当触发信号结束后,即S和R的输入都是低电平时,基本触发器的状态保持不变。
由此可见,基本触发器具有记忆作用(也称存储作用),能存储1位二进制信息(即能存锗一个1或0)。
[思考]如图所示的基本触发器在我们观察的时刻之前曾在哪一端加过触发信号?基本触发器的两个输入端通常不应都加触发信号(高电平),基本触发器输出与输入之间的关系如右表所示。
小试验试验目的:熟悉基本触发器的功能。
试验准备:CT74LS00 1片,电位器1只,电阻6只,发光二极管1只。
试验过程:按电路图搭接电路,调节Ui使其由0变大,观察发光二极管的发光情况,并记录发光二极管状态变化时的Ui值。
当发光二极管状态变化后,再将Ui由大变小,观察发光二极管的发光情况,并记录发光二极管状态改变时的Ui值。
试验记录:初始状态(Ui=O),发光二极管状态。
发光二极管状态改变时的Ui 。
发光二极管状态再次改变时的Ui 。
试验总结:1.该电路是如何体现基本触发器功能的?2.该电路有何用途?[分析结果]Ui由小到大时.状态改变时的Ui约为3.2V,灯灭,以后一直保持灭,直至Ui=6V。
Ui由大到小时,状态改变时的Ui约为1.6V,灯亮,直至Ui回到Ui=0V。
1.Ui<1.6V时,触发器置1,Ui>3.2V时,触发器置0。
2.当1.6V<Ui,<3.2V,触发器处于保持(记忆)状态。
经过改造可用于有上、下限控制要求的水位、温度等控制电路中,如水位低于某值进水,水位高于某值停止进水等。
阅读用两个与非门构成的基本触发器。
用两个与非门构成的基本触发器的触发信号是低电平,即用0来触发。
当置1端S加触发信号,置0端R不加触发信号,即S=0,R=1时,基本触发器置1;当置0端R加触发信号,置1端S不如触发信号,即R=0,S=1时,基本触发器置0;当两输入瑞皆不如触发信号,即S=1,R=1时,基本触发器状态不变,处于记忆状态。
用两个与非门构成的基本触发器的功能表和波形图都不同于用或非门构成的基本触发器,但它们在电子控制系统中的作用是一样的。
常用集成触发器常用集成触发器是由基本触发器加控制电路构成的,最常用的两种集成触发器是D触发器和JK触发器。
D触发器有两个输入端D和C,D是数据输入端,被存储的数据加在此处;C是时钟输入端,控制数据的存储操作:通常在c端加时钟信号CP(clock pulse)。
下图所示触发器逻辑符号的时钟输入端有一个“>”符号,表示将数据存入触发器的操作是在时钟信号的上升沿(即由0变1的时刻)发生的,如图中的t1时刻,时钟信号由0变1,此时加在D端的信号为l,则触发器的状态变为1,数据1就被存进了触发器。
在下一个时钟信号的上升沿(t2时刻)到达以前,无论加在D端的信号有何变化,触发器的状态都保持不变,体现了触发器的记忆功能。
在t2时刻,CP信号又一次由0变1,此时加在D端的信号值为0,因而触发器的状态变为0,数据0被存进了触发器。
由此可见,D 触发器的状态每个时钟周期变化一次,根据前一周期(第n 周期)结束时,即时钟脉冲上升沿到来前瞬间的D 值,确定下一周期(第n+1周期)的状态Q。
阅读JK 触发器的输入端J 和K ,其作用类似基本触发器的s 和R ,是确定触发器状态的依据。