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思维导图在数字电子技术教学中的应用作者：宋婀娜张海宁李娜董翠莲来源：《黑龙江教育·理论与实践》 2019年第1期摘要：文章主要探讨了思维导图在数字电子技术教学中的应用，从整个课程到各个知识点及学习方法等方面阐述了思维导图的建立与应用，并给出了应用的实例，同时分析了思维导图在教学中运用时应注意的问题。
关键词：数字电子；思维导图；教学手段；知识点数字电子技术课程是电气、电信、通信等多工科专业的重要专业技术基础课程之一，在设置课程时也称为“数字电路与逻辑设计”，具有很强的工程性和实践性。
该课程与电路、模拟电子技术等专业基础课程不同，学生在学习的过程中，表面上觉得课程难度不大，但学习却达不到预期效果，难以抓住课程的重点，对课程知识点之间的相关性、与其他专业基础课程、专业课程之间的关联性更是不清晰，以至于影响了学生的专业能力及综合素质的提高。
本文介绍了在课程的学习的过程中，引入思维导图的方法，建立课程知识体系，在教学过程中提高教学质量和教学效果。
1思维导图是课堂教学可视化重要手段1.1思维导图思维是人脑对客观现实间接的概括反映，反映的是事物的本质和事物间规律性的联系，这是人与动物的区别，传统的教学模式把时间主要用在“感知记忆”层面，这是一种训练动物的方式，思维可视化教学重新聚焦在思维层，让教学回归对人的教育。
思维导图也称为“心智图”，是在20世纪60年代由英国心理学家东尼伯赞发明的一种学习方式。
思维导图以直观形象的方式进行表达和思考，非常接近人的自认思维过程，运用全脑思维，进行图像化思考。
现在信息爆炸的时代，思维导入可以通过“核心图文”让人以最直观的方式捕捉和理解关键信息。
在专业知识的学习过程中引入思维导图，使其成为学科思维导图，我们将这种思维方式引入到数字电子课程的教学中。
1.2课堂可视化教学教学不仅要让学生掌握知识的结论，更重要的是理解知识发生和发展的过程。
教学时，教师要善于创设探究情景，诱导学生自己动手操作、动眼观察、动脑思考、动口表达，以形成良好的课堂气氛。
实用数字电子技术项目教程(中职中专电子技术应用专业系列教材)本书坚持“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体的模块化专业课程体系”的总体设计要求，以典型电路的制作、装配和能力测试为基本目标，打破了传统学科体系的思路，紧紧围绕工作任务来选择和组织课程内容，在任务的引领下学习理论知识，让学生在实践活动中掌握理论知识，提高岗位职业能力。
学习项目选取的基本依据是本门课程所涉及的工作领域和工作任务范围，但在具体编写过程中，还根据IT制造类专业的典型产品或服务为载体，使工作任务具体化，从而产生了具体的学习项目。
内容提要本书通过“任务驱动式”教学模式来体现知识、能力目标以及教学方法、手段、模式的改革，以培养学生数字电路知识的应用能力和操作技能为目标，紧密结合国家电子类职业技能认证大纲，通过典型、实用的操作项目以及大量的电路仿真测试和电路实验的形式，使学生从建立初步的感观认识，到学会对操作结果及出现的问题进行讨论、分析、研究，并得出结论，从而获得能力的提高。
全书内容共分5个操作项目，包括声光控制灯电路的制作、8路抢答器电路的制作、电子生日蜡烛的制作、流水彩灯的制作、3 1/2位直流数字电压表的制作等教学单元。
本书可作为职业院校电子技术应用专业、电子信息专业、通信技术专业的教学用书和国家电子类职业技能认证的岗位培训教材，也可作为无线电爱好者自学用书。
本书配有电子教学参考资料包，包括教学指南、电子教案及习题答案，读者可从网址下载。
目录序前言项目一声光控制灯电路的制作任务一数字集成电路的识别任务二常用TTL门与cMOS门电路测试任务三声光控制灯的制作与调试项目小结思考与练习项目二 8路抢答器电路的制作任务一用门电路制作简单逻辑电路任务二编码器的逻辑功能测试任务三译码器的逻辑功能测试任务四 8路抢答器的制作与调试项目小结思考与练习项目三电子生日蜡烛电路的制作任务一 RS触发器的逻辑功能测试任务二 JK触发器的逻辑功能测试任务三 D触发器的逻辑功能测试任务四电子生日蜡烛电路的制作与调试项目小结思考与练习项目四流水彩灯的制作任务一同步计数器电路的制作任务二任意进制计数器的制作任务三 555定时器构成振荡器的应用任务四流水彩灯的制作与调试项目小结思考与练习项目五 3 1/2位直流数字电压表的制作任务一 D/A转换电路的功能测试任务二 A/D转换电路的功能测试任务三 3 1/2位直流数字电压表的制作项目小结思考与练习项目1 三人表决器电路设计与装调5专题1 数制与码制51.1.1 数制61.1.2 码制8专题2 逻辑函数91.2.1 常用逻辑关系101.2.2 逻辑代数的基本公式与定律121.2.3 逻辑代数的基本规则141.2.4 逻辑函数的表示方法151.2.5 逻辑函数表示方法之间的转换191.2.6 逻辑函数的化简21专题3 逻辑门电路251.3.1 晶体管开关特性251.3.2 二极管门电路271.3.3 TTL与非门271.3.4 CMOS门电路311.3.5 TTL与CMOS接口电路34任务三人表决器电路的设计与调试35.1.4.1 集成电路的识别与检测351.4.2 电路连接371.4.3 调试与检修37思考与练习38项目2 抢答器电路设计与装调40专题1 RS触发器402.1.1 基本RS触发器412.1.2 同步RS触发器422.1.3 触发器功能表示方法43专题2 JK、D、T、T′触发器442.2.1 JK触发器452.2.2 D、T、T′触发器482.2.3 触发器使用注意事项49任务1 抢答器电路的仿真50任务2 抢答器电路的设计与调试522.4.1 电路功能介绍532.4.2 电路连接与调试53思考与练习55项目3 数码显示电路设计与装调57专题1 组合逻辑电路573.1.1 组合逻辑电路的概念583.1.2 组合逻辑电路的分析方法583.1.3 组合逻辑电路的设计方法593.1.4 加法器62专题2 编码器653.2.1 二进制编码器653.2.2 优先编码器66专题3 译码器703.3.1 二进制译码器703.3.2 二-十进制译码器723.3.3 显示译码器74专题4 数据选择器与分配器763.4.1 数据选择器763.4.2 数据分配器78任务1 数码显示电路的仿真79任务2 译码与显示器应用电路的设计与调试82 3.6.1 设备与元器件823.6.2 项目电路823.6.3 项目设计步骤与要求833.6.4 项目扩展测试训练83思考与练习86项目4 计数分频电路设计与装调88专题1 二进制计数器884.1.1 时序逻辑电路分析方法894.1.2 异步二进制计数器904.1.3 同步二进制计数器92专题2 十进制计数器94专题3 任意进制计数器974.3.1 7490异步集成计数器974.3.2 74161同步集成计数器100专题4 寄存器和移位寄存器1024.4.1 寄存器1034.4.2 移位寄存器103任务1 二十四进制计数器的仿真与测试106任务2 二十四进制计数器的设计与调试1084.6.1 电路功能介绍1094.6.2 电路连接与调试109思考与练习111项目5 触摸式防盗报警电路设计与装调114专题1 555电路1145.1.1 555电路简介1145.1.2 555电路结构及其工作原理115专题2 施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器电路116 5.2.1 555电路构成施密特触发器1165.2.2 555电路构成单稳态触发器1185.2.3 555电路构成多谐振荡器119任务1 触摸式防盗报警电路的仿真121任务2 触摸式防盗报警电路的设计与调试1225.4.1 电路连接1225.4.2 装调与检修123思考与练习124项目6 温度检测电路设计与装调126专题1 A/D转换1266.1.1 温度检测电路1266.1.2 A/D转换器1286.1.3 A/D转换Multisim仿真实例1366.1.4 典型芯片ADC0832介绍137专题2 D/A转换1386.2.1 DAC0832 D/A转换器的应用1386.2.2 D/A转换器1436.2.3 D/A转换Multisim仿真实例1456.2.4 典型芯片DAC0832介绍146专题3 知识拓展部分1476.3.1 温度传感器介绍1476.3.2 温度传感器分类1486.3.3 传感器市场前景150思考与练习151项目7 数字钟电路设计与装调152任务1 时钟源1527.1.1 用555集成定时器构成时钟源1537.1.2 用石英晶体振荡器构成时钟源153任务2 计数及译码驱动电路1557.2.1 秒计数器和分计数器的设计1567.2.2 时计数器的设计1587.2.3 译码电路（含驱动）的设计158任务3 校时电路1607.3.1 用单刀双掷开关实现校时1607.3.2 用门电路实现校时161任务4 整点报时电路161任务5 功能器件的装配和检修1627.5.1 功能器件之间的连接1627.5.2 数字钟的装配1637.5.3 故障分析164思考与练习166项目8 用FPGA实现计数器167专题1 存储器1678.1.1 只读存储器1688.1.2 随机存取存储器170专题2 可编程逻辑器件1728.2.1 可编程阵列逻辑1738.2.2 通用阵列逻辑1748.2.3 复杂可编程逻辑器件1768.2.4 现场可编程门阵列177任务计数器的设计1788.3.1 MAX+PLUS Ⅱ的原理图输入1788.3.2 项目编译1808.3.3 项目校验1818.3.4 器件编程/配置183思考与练习187附录188附录A Multisim介绍188附录B 二进制逻辑单元图形符号简介（GB/T 4728.1 2—2008）207附录C 中国半导体集成电路型号命名方法210附录D 常用TTL数字集成电路逻辑功能、名称及型号211附录E 常用CMOS数字集成电路逻辑功能、名称及型号213附录F 常用数字集成电路引脚排列图215附录G 数字钟整体电路图(见书后插页)参考文献222项目1 简单抢答器的制作（5）1.1 工作任务简单抢答器的制作（5）1.2 知识链接1 逻辑代数的基本知识（7）1.2.1 逻辑变量和逻辑函数（7）1.2.2 逻辑运算（8）1.2.3 逻辑函数的表示方法（12）1.2.4 逻辑代数的基本定律（13）1.3 知识链接2 逻辑门电路的基础知识（14）1.3.1 基本逻辑门（14）1.3.2 复合逻辑门（16）1.3.3 TTL集成门电路（17）1.3.4 CMOS集成门电路（22）1.4 技能训练常用集成门电路的逻辑功能测试（24）1.5 知识拓展1 不同类型集成门电路的接口（27）1.5.1 TTL集成门电路驱动CMOS集成门电路（28）1.5.2 CMOS集成门电路驱动TTL集成门电路（29）1.6 知识拓展2 面包板的使用（29）习题1 （30）项目2 产品质量检测仪的设计与制作（33）2.1 工作任务1 产品质量检测仪的制作（33）2.2 知识链接1 逻辑函数的化简方法（36）2.2.1 公式化简法（36）2.2.2 卡诺图化简法（37）2.3 知识链接2 组合逻辑电路的分析与设计（42）2.3.1 组合逻辑电路概述（42）2.3.2 组合逻辑电路的分析（42）2.3.3 组合逻辑电路的设计（43）2.4 工作任务2 产品质量检测仪的设计（44）习题2 （46）项目3 一位加法计算器的设计与制作（47）3.1 知识链接1 数制与编码的基础知识（47）3.1.1 数制（47）3.1.2 不同数制之间的转换（48）3.1.3 编码（49）3.2 知识链接2 编码器（50）3.2.1 二进制编码器（50）3.2.2 二-十进制编码器（51）3.3 知识链接3 译码器（52）3.3.1 二进制译码器（52）3.3.2 二-十进制译码器（53）3.3.3 译码器的应用（54）3.4 技能训练1 译码器逻辑功能测试及应用（55）3.5 知识链接4 数字显示电路（57）3.5.1 数码显示器件（57）3.5.2 显示译码器（58）3.6 技能训练2 计算器数字显示电路的制作（61）3.7 知识链接5 加法器（63）3.7.1 半加器（63）3.7.2 全加器（64）3.7.3 多位加法器（65）3.8 知识链接6 寄存器（66）3.9 工作任务一位加法计算器的设计与制作（67）习题3 （71）项目4 电动机运行故障监测报警电路的制作（73）4.1 工作任务电动机运行故障监测报警电路的制作（73）4.2 知识链接数据选择器与数据分配器（75）4.2.1 数据选择器（76）4.2.2 数据分配器（77）4.3 知识拓展大规模集成组合逻辑电路（78）4.3.1 存储器的分类（78）4.3.2 只读存储器(ROM) 的结构原理（79）4.3.3 可编程逻辑阵列PLA （81）习题4 （82）项目5 由触发器构成的改进型抢答器的制作（84）5.1 工作任务由触发器构成的改进型抢答器的制作（84）5.2 知识链接1 触发器的基础知识（87）5.2.1 基本RS触发器（88）5.2.2 同步RS触发器（89）5.2.3 主从触发器（90）5.2.4 边沿触发器（91）5.3 知识链接2 常用集成触发器的产品简介（91）5.3.1 集成JK触发器（91）5.3.2 集成D触发器（92）5.4 知识拓展触发器的转换（93）5.4.1 JK触发器转换为D触发器（93）5.4.2 JK触发器转换为T触发器和T’ 触发器（94）5.4.3 D触发器转换为T触发器（94）习题5 （95）项目6 数字电子钟的设计与制作（98）6.1 知识链接1 计数器及应用（98）6.1.1 二进制计数器（98）6.1.2 十进制计数器（100）6.1.3 实现N进制计数器的方法（102）6.2 技能训练计数、译码和显示电路综合应用（106）6.3 知识链接2 数字电子钟的电路组成与工作原理（109）6.3.1 电路组成（109）6.3.2 电路工作原理（109）6.3 工作任务数字电子钟的设计与制作（113）习题6 （119）项目7 叮咚门铃的制作（120）7.1 工作任务叮咚门铃的制作（120）7.2 知识链接 555定时器及应用（122）7.2.1 555定时器的电路结构及其功能（123）7.2.2 555定时器构成多谐振荡器（124）7.2.3 555定时器构成单稳态触发器（128）7.2.4 555定时器构成施密特触发器（130）习题7 （133）项目8 数字电压表的设计与制作（135）8.1 工作任务数字电压表的设计与制作（135）8.2 知识链接模/数转换器（A/D转换器）（138）8.2.1 A/D转换器的基本原理（139）8.2.2 并行比较A/D转换电路（140）8.2.3 A/D转换器的主要技术指标（141）8.2.4 三位半集成ADC芯片MC14433 （141）习题8 （143）项目9 锯齿波发生器的设计与制作（145）9.1 工作任务锯齿波发生器的设计与制作（145）9.2 知识链接数/模转换器（D/A转换器）（147）9.2.1 权电阻网络D/A转换电路（148）9.2.2 R-2R倒T形电阻网络D/A转换电路（149）9.2.3 D/A转换器的主要技术指标（151）9.2.4 8位集成DAC芯片DAC0832 （151）习题9 （153）附录（155）附录A 74系列集成芯片型号、名称对照表（155）附录B 常见集成芯片管脚图（158）参考文献（170）[1]。
2019.1~2黑龙江教育·理论与实践数字电子技术课程是电气、电信、通信等多工科专业的重要专业技术基础课程之一,在设置课程时也称为“数字电路与逻辑设计”,具有很强的工程性和实践性。
该课程与电路、模拟电子技术等专业基础课程不同,学生在学习的过程中,表面上觉得课程难度不大,但学习却达不到预期效果,难以抓住课程的重点,对课程知识点之间的相关性、与其他专业基础课程、专业课程之间的关联性更是不清晰,以至于影响了学生的专业能力及综合素质的提高。
本文介绍了在课程的学习的过程中,引入思维导图的方法,建立课程知识体系,在教学过程中提高教学质量和教学效果。
1思维导图是课堂教学可视化重要手段1.1思维导图思维是人脑对客观现实间接的概括反映,反映的是事物的本质和事物间规律性的联系,这是人与动物的区别,传统的教学模式把时间主要用在“感知记忆”层面,这是一种训练动物的方式,思维可视化教学重新聚焦在思维层,让教学回归对人的教育。
思维导图也称为“心智图”,是在20世纪60年代由英国心理学家东尼伯赞发明的一种学习方式。
思维导图以直观形象的方式进行表达和思考,非常接近人的自认思维过程,运用全脑思维,进行图像化思考。
现在信息爆炸的时代,思维导入可以通过“核心图文”让人以最直观的方式捕捉和理解关键信息。
在专业知识的学习过程中引入思维导图,使其成为学科思维导图,我们将这种思维方式引入到数字电子课程的教学中。
1.2课堂可视化教学教学不仅要让学生掌握知识的结论,更重要的是理解知识发生和发展的过程。
教学时,教师要善于创设探究情景,诱导学生自己动手操作、动眼观察、动脑思考、动口表达,以形成良好的课堂气氛。
思维导图是可视化教学的一种重要方法,有“一图胜千言”的说法,思维是有效学习的先决条件,思维导图将教学内容、教学重点等内容直观地呈现在学生面前,帮助学生建立了知识架构,训练学生作者简介:宋婀娜(1973-),女,河北滦南人,副教授,研究方向:电气类相关专业技术基础课程的理论和实践教学。
实用数字电子技术项目教程绪论数字逻辑基础•一、数字电路的特点•二、数制和编码•三、逻辑代数基础一、数字电路的特点信号一般可分为两类：一类在时间上和幅度上是连续变化的，称为模拟信号。
另一类在时间上和幅度上是离散变化的，称为数字信号。
两类信号的波形如下图所示。
用来处理模拟信号的电路称为模拟电路，例如放大器、稳压电路等。
用来处理数字信号的电路称为数字电路，例如门电路、触发器、译码器等。
在数字电路中，电位的高、低是相互对立的逻辑状态，可用逻辑1和逻辑0分别表示。
有两种不同的表示方法，规定如下：若将高电平用逻辑1表示，低电平用逻辑0表示，称为正逻辑。
反之，若将低电平用逻辑1表示，高电平用逻辑0表示，称为负逻辑。
两种逻辑的表示方法如下图所示。
数字电路中的运算是逻辑运算，它采用“0”和“1”表示两种对立的逻辑关系和逻辑结果。
由于数字电路分析的是信号之间的逻辑关系，只要能区别出表示逻辑状态的高、低电平即可，可以忽略高、低电平的具体数值。
实际的高、低电平都不是一个固定的值，通常有一个允许的范围。
在实际应用中，若高电平太低或低电平太高，都会使逻辑1和逻辑0这两种状态区分不清，从而破坏原来确定的逻辑关系。
因此，规定了高电平的下限值U SH和低电平的上限值U SL，两者应满足U H≥U SH，U L≤U SL，如下图所示。
数字电路比较简单，且抗干扰性强、精度高、便于集成，因而在无线电通信、自动控制系统、测量设备、电子计算机等领域得到了日益广泛的应用。
二、数制和编码（一）数制数制就是进位计数制，即用进位的方式来计数。
同一个数可以采用不同的数制来计量，如十进制、二进制、八进制、十六进制等。
在日常生活中，我们习惯用十进制数，而在数字电路中一般采用二进制数，但二进制数有时位数太多，表示起来不太方便，所以还经常采用十六进制数。
常用数制的比较如表0-1所示。
其中，N表示任意一个数，D 表示十进制，B表示二进制，H表示十六进制。
每一位数码处于不同位置时，它所代表的数值是不同的。
