高中劳动技术沪科版高二上册第1章1.2数字电路基础非门振荡电路教学设计

一、课题：简单的逻辑电路二、教学目标：知识和技能：1、知道数字电路和模拟电路的概念，了解数字电路的优点。

2、知道“与”门、“或”门以及“非”门电路的特征、逻辑关系及表示法。

3、初步了解“与”门、“或”门以及“非”门电路在实际问题中的应用。

过程与方法：以实验教学为主体的媒体教学为辅的课堂教学模式；以对比教学为主线、联系生活实际为辅线开展课堂教学活动。

情感、态度和价值观：感受数字技术对现代生活的巨大改变；体验物理知识与实践的紧密联系。

三、教学重、难点：三种门电路的逻辑关系以及门电路的实际应用。

实验装置图：我们今天的这节课就是要来探究实验现象产生的原因以及“黑盒子”里的元件。

为此板书设计附：阅读材料模拟信号与数字信号的特点模拟信号的特点：①抗干扰能力较弱；②对模拟信号进行处理；可能产生非线性失真，特别是在信号比较强的情况下；③模拟信号记录载体在记录和重放时都是靠转动机构动转；因此无法避免抖晃现象；④难以压缩。

数子信号的特点：①抗干扰能力强，无噪声积累；②便于加密处理；③与计算机联网，便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换，可使通信网的管理、维护实现自动化、智能化；④设备便于集成化、微型化；⑤便于构成综合数字网和综合业务数字网；⑥占用信道频带较宽。

一路模拟电话的频带为4kHz，一路数字电话约占64kHz，这是模拟通信目前仍有生命力的主要原因。

周期性的模拟信号可以看作是一系列按正弦函数变化的信号的叠加，如图（a）所示。

数字信号是将模拟信号以一定的时间间隔，取出信号的大小，经过采样和处理后(a)模拟信号（b）数字信号集成电路发展“年谱”1906年，美国物理学家德福列斯特研制成功了世界上第一根三极电子管，实现了电子技术的第一次重大突破，1947年，美国人巴丁和布拉塔因一起发明了晶体管，实现了电子技术的第二次重大突破。

1958年9月，美国的杰克基尔发明了第一个锗集成电路，这一发明具有划时代的意义，它揭开了半导体科学与技术史上全新篇章，是人类在20世纪电子技术领域的第三次重大突破，为此，基尔比在2000年获得了诺贝尔物理奖。

数字电路教案本课程理论课学时数为70,实验24学时。

各章学时分配见下表：第一章逻辑代数基础【本周学时分配】本周5学时。

周二1~2节,周四3～5节。

【教学目的与基本要求】1、掌握二进制数、二-十进制数(主要是8421 BCD码）2、熟练掌握逻辑代数的若干基本公式和常用公式。

3、熟练掌握逻辑函数的几种表达形式.【教学重点与教学难点】本周教学重点：1、绪论：重点讲述数字电路的基本特点、应用状况和课程主要内容。

2、逻辑代数的基本运算：重点讲述各种运算的运算规则、符号和表达式.3、逻辑代数的基本公式和常用公式:重点讲述逻辑代数的基本公式与普通代数公式的区别，常用公式的应用背景.4、逻辑函数的表示方法：重点讲述各种表示方法的特点和相互转换方法。

本周教学难点：反演定理和对偶定理：注意两者之间的区别、应用背景和变换时应注意的问题。

【教学内容与时间安排】一、绪论（约0.5学时）1、电子电路的分类。

2、数字电路的基本特点.3、数字电路的基本应用。

4、本课程的主要内容；5、本课程的学习方法和对学生的基本要求。

二、数制与码制（约1.5学时）（若前置课程已学，可作简单复习0。

5学时）1、几种不同进制（二、八、十、十六进制）。

2、几种不同进制相互转换。

3、码制（BCD码）。

三、逻辑代数1、基本逻辑运算和复合逻辑运算：与、或、非运算是逻辑代数的基本运算；还可以形成其他复合运算，常用的是与非、或非、与或非、异或、同或运算。

（约0。

5学时）2、常用公式(18个）（约0。

5学时）3、基本定理(代入定理、反演定理、对偶定理)（约0。

5学时)4、逻辑函数的概念及表示方法（约0。

5学时）5、逻辑函数各种表示方法间的转换：常用的转换包括：函数式←→真值表；函数式←→逻辑图（约1学时）【教学方法与教学手段】采用课堂讲授的方法,可组织学生讨论逻辑代数公式和普通代数公式的相同和不同之处,讨论逻辑函数各种表示方法的特点和相互转换方法。

【作业】P38 1。

数字电路一、内容结构图二、知识点列表三、重难点分析（一）重点分析1、基本逻辑门电路的逻辑关系、真值表和波形图门电路是构成数字集成电路的基本单元，若将非常复杂的数字电路进行细分解，可以知道都是由与门、或门、非门这三种基本门电路构成的。

门电路的输出数据由输入数据决定，其逻辑关系函数表达式表达了门电路的输出与输入之间的关系，是分析和设计数字电路的基础。

真值表以表格形式反映了输入信号所有变化可能性对应输出信号的关系，是逻辑关系函数表达式的表格化形式，真值表是理解数字电路工作状态的重要依据。

波形图反映了门电路的输入、输出信号电平随时间变化的情况，也是由逻辑关系函数表达式决定的。

逻辑关系函数表达式、真值表和波形图以三种不同形式来表达数字电路的工作状态，其本质都是一样的。

2、TTL型和CMOS型集成电路在电气特性方面的差别数字集成电路有TTL与CMOS两种类型，例如集成与、或、非门也有TTL与CMOS两种类型，TTL主要由NPN型晶体管构成，CMOS主要由场效应管构成，由于使用器件不同，决定了这两种集成电路的结构和电气性能有很大不同，使用时，理解它们的特性非常重要。

由于TTL型和CMOS型集成电路的最大额定电源电压、逻辑电平、延迟时间等参数都有较大的差别，所以TTL型和CMOS型集成电路不能混合使用。

虽然TTL型和CMOS型集成电路在电气特性方面有较大差别，但相同功能电路的逻辑关系是相同的，不影响对电路的逻辑分析。

3、用数字集成电路安装简单的实用电路用数字集成电路构成简单实用电路，是数字集成电路应用和构成较复杂组合数字电路的基础。

学生通过电路安装，可以认识和熟悉电子元器件，初步掌握焊接、安装技巧，体验成功的快乐，培养对电子技术的兴趣。

在教学时可选用与、或、非、与非、或非等集成门构成多谐振荡电路，利用多谐振荡器搭接电子门铃、报警器等简单、有趣电路，有兴趣的学生除了学会安装多谐振荡器外，还可了解多谐振荡器频率的计算方法，以便调节频率、改变音调。

绪论一、数字电路特点1、什么是数字电路电子电路按信号分成二类模拟电路数字电路模拟电路：信号连续分布 举例模拟电路—线性电路 0IV K V = 一次线性方程 线性 非线性数字电路：信号不连续—脉冲数字电路也称脉冲电路数字电路主要应用矩形波正逻辑高电平 1低电平 0“”“”二元码2、数字电路工作状态数字信号0、1表示二个相反的状态，因此原则上凡是能够代表二个相反的状态的任何方法都可以表示为数字信号，典型机械开关 导通“1 断开“0→→所以数字电路也称开关电路3、数字电路抗干扰性强二、数字电路的应用1、数字通讯2、数控装置 计算机控制操作设备3、数字计算机（最广泛、最杰出的应用）算盘1857年，Hill计数器1890年人口普查使用的制表机第二代1951年，IBM开始决定开发商用电脑，聘请冯·诺依曼担任公司的科学顾问，1952年12月研制出IBM第一台存储程序计算机，也是通常意义上的电脑，这是IT历史上一个重要的里程碑。

它叫IBM 701。

第一代1946年启动“埃尼阿克”（ENIAC）计算机1958年8月16日第一个集成电路第三代1964年4月7日，IBM主席Tom Watson,System 360。

Jr.亲自发布System 360。

超级计算机IBM蓝色基因落户德日计算相当于1.5万台PC（ 2006年）第一章逻辑代数基础前面二进制数表示方法不讲，其它学科介绍，本书不用这些概念。

二进制逢二进一1101，110 ++右面给出常用的四位二进制逐一递增的8.4.2.1码。

§1.1 基本概念公式和定理1．1．1 基本和常用逻辑运算一、三种基本逻辑运算1、 与逻辑（与运算、逻辑乘）与逻辑—全部条件具备，事件发生。

下图用机械开关来表示与逻辑运算。

功能表开、关，亮、灭是一个二元状态，可以用0、1码表示 ②真值表 ①赋值合，亮断10，灭→→③与逻辑式 YA B =⋅④逻辑图（符号）多端输入（多个开关） Y ABC =上述逻辑运算的器件称“门” 对应与逻辑称“与门”2、 或逻辑（逻辑加）或逻辑— 一个或一个以上条件具备，事件发生。

非门电路应用——振荡电路一等奖创新教案4069非门集成电路应用——振荡电路一、教学说明本课是高二劳技第一章第二节数字电路基础中的内容。

4069非门集成电路是学生学习数字电路时接触的第一个集成电路，它对于学生理解数字逻辑门电路、认识集成电路、将学习重点从模拟电路转换成数字电路都起着重要的作用。

非门电路一输入决定一输出，逻辑关系较为简单，非常适合成为学生学习数字电路的敲门砖。

本课的内容为非门的一个应用电路，该电路将非门和RC充放电电路相结合，形成一个自激振荡电路，能让LED自动进行一定频率的闪烁。

无论是非门的原理还是RC充放电电路原理，都是学生已经学过的知识，因此本节课可以很好地帮助同学巩固非门及RC电路，初步体验数字电路分析的方法，同时用有趣的自动闪烁现象保持学生对电子技术学习的热情。

本课的教学重点为对非门振荡电路工作原理的理解。

在教学设计时，将电路拆分为输出部分、非门部分与RC充放电电路部分，分别进行电路分析。

一来帮助学生巩固这些学过的知识，二来为理解整体电路的原理搭建了合适的“台阶”，有利于学生理解电路工作过程中各点的信号变化，更让学生体验了基于信号分析的数字电路的分析方法，为今后分析更复杂的电路打下基础。

由于学生学习的差异较大，因此在设计制作环节时，通过多层次的任务要求，为不同的学生提供个性化的学习方案，满足不同层次学生的不同学习需求。

二、教学目标知识与技能：知道4069非门振荡电路的电路结构，理解4069非门振荡电路的工作原理。

理解非门振荡电路振荡频率与电容器充放电过程的关系，能改变非门振荡电路的振荡频率。

熟练掌握4069非门集成电路的引脚图及其使用方法，能在电子实验板上制作出非门振荡电路。

了解非门电路输入输出信号的逻辑关系，能分析改进需求中的“非门”逻辑关系，并自主设计制作两个LED交替闪烁效果。

（分层教学）过程与方法：通过将非门振荡电路分解为输出部分、非门部分及RC充放电部分进行信号分析的过程，学会非门振荡电路的分析方法，并初步体验基于信号分析的数字电路分析方法。

第1 章数字逻辑基础1.3 将下列十进制数转换成等值的二进制数、八进制数、十六进制数。

要求二进制数保留小数点后4位有效数字。

（1）（19）D ；（2）（37.656）D ；（3）（0.3569）D解：（19）D＝（10011）B＝（23）O＝（13）H（37.656）D＝（100101.1010）B＝（45.5176）O＝（25.A7E）H（0.3569）D＝（0.01011）B＝（0.266）O＝（0.5B）H1.4 将下列八进制数转换成等值的二进制数。

（1）（137）O ；（2）（36.452）O ；（3）（0.1436）O解：（137）O＝（1 011 111）B（36.452）O＝（11110. 10010101）B（0.1436）O＝（0.001 100 011 11）B1.5 将下列十六进制数转换成等值的二进制数。

（1）（1E7.2C）H ；（2）（36A.45D）H ；（3）（0.B4F6）H解：（1E7.2C）H＝（1 1110 0111.0010 11）B（36A.45D）H＝（11 0110 1010. 0100 0101 1101）B（0.B4F6）H＝（0.1011 0100 1111 011）B1.6 求下列BCD码代表的十进制数。

（1）（1000011000110101.10010111）8421BCD ；（2）（1011011011000101.10010111）余3 BCD ；（3）（1110110101000011.11011011）2421BCD；（4）（1010101110001011.10010011）5421BCD ；解：（1000 0110 0011 0101.1001 0111）8421BCD＝（8635.97）D（1011 0110 1100 0101.1001 0111）余3 BCD ＝（839.24）D（1110 1101 0100 0011.1101 1011）2421BCD＝（8743.75）D（1010 1011 1000 1011.1001 0011）5421BCD＝（7858.63）D1.7 试完成下列代码转换。