《电子技术基础》数字电路教案张兴龙主编教材.docx
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《电子技术基础》数字电路教案张兴龙主编教材
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学生情况分析
该门课程所授对象是电子20和电子22班，两个班的学生都接近50人，均为二年一期学生。
该批学生已经学习了《电子技术基础》的模拟电路的大部分，对专业都有了较为全面的了解，对专业课的学习方法都有一定的掌握，并学习过《电工基础》课程且有部分同学通过了电工证的考试，还学习过电子技能训练，掌握了基本工具的使用，具备一定的制作能力并有浓厚的兴趣。
他们都还处于入门期，对知识的渴望较高，对专业课的反映很好。
这些都是有利的方面。
不利的方面也是有的，诸如存在学生之间发展不平衡：
有的课外参加过制作培训，甚至有少部分同学对电视机维修都有较好的掌握，而有同学对起码的制作还没入门，更有甚者有学生还不会使用万用表。
还存在班级发展不平衡：
由于电子20班与电子22班在以前的授课中专业老师不一样，各任课教师的侧重点也各不相同，使得班级之间有各方面的差异。
随着《电子技术基础》一年二期的学习，有部分同学产生了畏难情绪，失去了学习兴趣。
这两个班都有少部分同学是从电子23班转入的，在学生不平衡方面就尤为明显。
当然，教学过程本身就是要针对学生的不同状况做出相应的布置，让学生能学有所获。
在对教材处理上，在教学方法上，在教学辅导等等各教学环节上都要有针对性的去解决问题，达到建立学生的学习兴趣，构成学生的知识个性。
使学生能成为社会的中等技术工人，并具备后绪发展能力。
教材分析
该课程选用的由张龙兴主编的《电子技术基础》，由高等教育出版社出版，是教育部规划教材。
全书分两篇，第一篇模拟电路基础，第二篇数字电路基础。
第一篇学生已经在一年二期学习了大部分内容，只有集成运放一节没有学习。
第二篇数字电路包括逻辑门电路、数字逻辑基础、组合逻辑电路、集成触发器、时序逻辑电路、脉冲的产生和整形电路、数模和模数转换、智能化电子系统简介八个章节。
在教学中不可能面面具到，就需要适度的对教材进行处理，只能以部分为重点，根据学生的实际情况和教材内容，在教学中侧重于逻辑门电路（8课时）、数字逻辑基础（10课时）、组合逻辑电路的教学（14课时）、集成触发器（16课时）、时序逻辑电路（16课时）；对脉冲波形的产生和整形电路让学生了解性掌握（4课时）。
对于智能化电子系统简介、数模和模数转换章节由于内容太深，太抽象学生不易掌握，不予讲解，但在大学阶段又有较多的应用，故就鼓励学生进行自学，对于不懂的内容个别辅导。
所授内容共68课时（共需17周），由于时间限制，对其他相关内容只能利用课余时间进行辅导以扩宽学生的知识面。
故要求学生能利用课余时间去阅读相关资料，来达到学以至用的目的。
《电子技术基础》虽然是一门基础课，但他的应用还是相当广泛的，故在教学中也应该认识到这一点，以指导学生利用所学知识灵活运用。
教学措施
在教学中要以设计或者小制作来推动学生的学习，达到建立学生学习兴趣，构造学生知识个性化的目的。
本期以数字钟的设计为主线，辅导学生在课外完成设计产品的制作，以此让学生在课外广泛的阅读资料，并培养学生英文资料的阅读能力。
在教学中对相应内容进行强调，联系并布置适量的任务来达到预期的效果。
（教学设计）
在教学中，要根据不同的课程，用不同的方式去教学。
在教学过程中，要尽量的引入一些新的信息，让学生产生兴趣，并掌握一些手段。
根据《电子技术基础》的特点，我将尽量的用EWB做一些实验演示，让学生看到波形的产生过程，变换过程，也让学生能够掌握一些电子专业软件的使用。
并能用PROTEL99制作一些电路让学生在课外去做。
以推动学生的纵向和横向发展。
对于各章节练习要辅导学生弄懂，让学生觉得实在学懂了，才会保持较为浓厚的学习兴趣，并强调各章节的学习指导对学习的作用，让学生能真实的感受到进步的存在。
（教学方式）
在教学中，要根据不同的学生提出的不同要求去调整教学方法，去改正教学方式，去完成教学辅导。
要针对学生的实际情况布置学习任务。
不能用一个模式去要求每一个学生，不能用同样的一道题目去要求每一个学生。
应该让学生有选择性的去做自己能做的，当然要对学生有一定的辅导，不能让学生失去信心，要让学生饱有热情。
要让他们看到成长的希望。
要用适合于学生的方式去教学生，要用学生能接受的问题去问学生，要用学生的思想去影响学生。
教育和教学都要体现学生的主体地位，要让学生主导自己的发展，教师只起辅导和监督作用。
总之要用适合于学生的教育去教育学生。
（教学思想）
教学计划
第八章逻辑门电路8课时
第九章数字逻辑基础10课时
第十章组合逻辑电路12课时
其中应用扩展（译码器）（2课时）
第十一章集成触发器16课时
其中应用扩展（D触发器）（4课时）
第十二章时序逻辑电路14课时
其中应用扩展（进制应用）（2课时）
第十三章脉冲小型产生和整形电路4课时
总授课64课时，每周4课时共16周
第十四章数模和模数转换器课外辅导
第十五章智能化电子系统简介课外辅导
二进制计数器的工作波形EWB演示
十进制计数器的工作波形EWB演示
555集成定时器PROTEL图示
“不用编程的数字钟”的制作与分析课外辅导
要达到预期效果，要利用晚自习集中辅导，对典型的问题要提出来讨论。
第一讲 第1、2课时
第一节 数字电路特点
教学目的：
1、让学生对该科产生浓厚的兴趣
2、培养学生的学习个性，建立起学生的发展方向
3、指导好该科目的学习重点与学习方法
教学重点：
如何去学习数字电路及二极管的开关特性
教学难点：
让学生产生学习兴趣
教学方法：
讲授法，讨论法
教学时间：
2课时
教学过程：
要教好这门课程，就必需要让学生产生浓厚的学习兴趣，要达到这一目的光说说是不行的，要让学生知道在生活中的应用，相信数字电路学起来简单，并提供一些切实可行的学习方法，适当提出一些合理化要求。
并就该课程的教法说与同学听，听取学生的意见，争取能用学生喜欢的方式去教育学生，为了学生的一切出发，达到教好这门课程的目的，让学生学有所获。
（学生需求分析调查，以调整教学定位）
一、基础分析：
通过一年的学习，大家已经到了二年级了，有了一定的专业基础，例如电工基础，数学基础，电子基础，识图基础，具备了一定的自我分析能力，能够做好一些简单的制作。
通过电子技术基础的一学期的学期，有部分同学建立起了学习兴趣，达到了一定的水平，但也有一部分同学还没有较好的入门。
（引入学生情况分析）
二、学科分析：
该学科他可以独成一体，学习起来与以前的专业知识联系不大，与数学关系不密切。
应用相当广泛。
在我们生活的方方面面都有应用， 20世纪90年代开始，整个社会进入数字化、信息化、知识化时代，数字技术与国民经济和社会生活的关系日益密切。
计算机、计算机网络、通信、电视及音像传媒、自动控制、医疗、测量等无一不纳入数字技术并获得较大技术进步。
例：
Internet、程控电话、移动通信、可视电话、会议电视、数字电视、数字相机、VCD、DVD、交通灯、广告牌等等。
要求有一定的想象力，要有严谨的思维习惯。
要求同学们要建立起信心，做好准备来学好该科目。
讨论：
如何来学习这门专业课，对老师有哪些要求？
（将结果写好分析表附后页）
三、数字电路的特点及分析方法
数字通信系统：
抗干扰能力强，保密性好，容量大；（例如手机）
数字化测量：
精度高，功能完备，具有数控测试功能：
（例如数字示波器）
数字设备：
精度高、功能完备、智能化。
（扩展讲数字电视和数码照相机）
计算机：
最具代表性的数字系统，具有极强的信息处理和控制能力。
要从生活应用出发来讲数字电路的应用，为了发掘学生的学习积极性，让学生例兴数字电路在生活产品中的应用。
作用：
提高学生的学习兴趣，提升学生的欣赏品位，扩宽学生视野。
四、数字电路学习资料来源（以提高学生的学习兴趣，扩宽知识面）
1、《电子技术基础》不同版本教材（例如康华光主编）
2、《555集成电路应用手册＞
3、《电子报》
4、网络资料（部分参考网址）
1、jytdtest2003-1jsjszdlszdl.，则输入变量不同状态的组合数目为2n，如一个输入变量为21=2种不同状态，两个输入变量为22种不同状态。
2、列表时，输入状态按n列，2n+1行画好表格，（比教材上的行数多1，是因为要有表头一行），再将输入变量从右至左，在第一列中填入0、1、0、1---；在第二列中填入0、0、1、1、0、0、1、1---依次下推，直到填满表格。
然后把每一行中各输入变量状态代入函数式，计算并记下输出状态列入表中。
例题：
9-16详见P178，（突出列表的步骤和分析输出状态的过程）
练习：
画出下列各式的真值表：
（1）Y=AB+AB
（2）Y=ABC+A·BC+A·C
㈡由真值表列逻辑函数
方法如下：
1、从真值表上找出输出为1的各行，把每行的输入变量写成乘积形式；遇到0的输入变量加非号。
2、把乘积各项相加。
例题：
9-17
该例题的讲解以讲解步骤为主，让学生理解解题步骤，掌握方法。
二、逻辑代数在逻辑电路中的应用
根据逻辑功能设计电路时，得到的并非是唯一的电路，有简有繁。
应运用逻辑代数的基本定律进行化繁为简，以得到简单合理的电路。
例题9-18根据Y=AB+AC逻辑函数，设计逻辑电路。
讲解例题时要有创造性的去吸引学生的注意力，在该例题中可以用分步讲解法来讲，先让学生根据逻辑函数画逻辑图，以复习上节课内容，[逻辑函数：
Y=AB+AC；Y=A（B+C）]，再让学生自己看这两个函数的关系，而逻辑电路却不一样，第一个逻辑函数要三个逻辑门电路，而第二个则只要二个逻辑门电路。
（逻辑图见P179图9-3）
例9-19（用练习方式进行）
画出Y=A·B+C+A·C·D+B·C·D和Y=A·B+C+D的逻辑电路图
在数字电路中，由于集成与非门的大量使用，所以把一般函数式变换成只用与非门就能实现的函数式，有较大的实用价值。
这种函数式应包含与、非两种运算，而且每个逻辑乘法上必须有非运算，构成与非—与非表达式。
在实际制作过程中，我们也希望只使用一种集成块。
例题9-20（用理解的方式来讲）
实际上就是逻辑函数的化简，最终的形式要成为与非—与非表达式。
教学重点：
让学生理解何谓与非—与非表达式。
教学方式：
示例讲解。
（从两方面示例，一是逻辑函数，另一个是逻辑电路），要让学生知道如何来化简电路成为与非—与非表达式。
化简方法：
在上面加二个非号，再用反演律化简。
练习：
P196T9－9，
教学方法：
可以让学生来讲练习的过程，以激发学生的学习兴趣，推动学习之间的相互交流。
有利于掌握学生的思想，了解学生的思维方式。
教学重点：
要让学生中的先进面得到发展，要让学生能够相互学习，借鉴经验。
为了达到以上目的，在学生讲解后要对学生的方式进行点评，指出好的方面，让同学们相互借鉴，同时也要指出一些不足的地方让同学们相互注意。
小结：
该堂课逻辑函数的化间为学生以后从事设计打下基础，也有利于培养学生的分析能力，在教学中要注意教学方法的先择，要结合具体的例子来讲解，让学生能在当堂课中就能理解，在课后要有兴趣去练习，要掌握练习的难度。
在教学中要穿讲有关课外利用与所学内容的联系，以促进学生在课外去练习。
作业：
1、P195T9－7
2、P195T9－8
课外练习：
1、复习今天所学内容，整理笔记。
2、预习卡诺图化简。
3、P195T9-6
（1）gyzxxtykhxt1.（n=…..）,即1，2，4，8，……,不允许3，6，10，12等。
（2）相邻的两项可合并为一项，并消去一个因子；相邻的四项可合并为一项，并消去两个因子；类推，相邻的2n项可合并为一项，并消去n个因子。
将合并的结果相加，即为所求的最简“与或“式。
最小圈可只有一个小方格，不能化简。
在讲课过程中要用适当的例子来说明，要让学生通过实例自己总结出相同的结论。
2、圈方程组时的注意事项
（1）圈的个数应最少，圈内小方格个数应尽可能多。
（2）每圈一个新的圈时，必须包含至少一个在已圈过的圈中未出现过的最小项，否则重复而得不到最简式。
由于卡诺的化简实际上就是圈方程组，因此在这一过程中，不要太快，要让学生在当堂能够接受，故对于上一项要让学生有深刻体会，否则学生是不太易接受的。
（3）每一个取值为“1“的小方格可被圈多次，但不能遗漏。
（4）在卡诺图中，圈的方框不同，则化简的结果也不同，但它们可以相互转换，其结果还是相同的。
只是逻辑式的繁简程度不同。
为了让学生能够看到这一效果，要求学生做一练习，P196的T9－12的第3小题，让发现不同答案的同学，让他们在黑板上做出来，然后进行分析，最终我们用逻辑函数来化简，看各个逻辑函数是不是一个函数。
（5）有时也可采用圈0的方法来化简逻辑函数。
但是函数必须取“反”。
同样我样要用实际的例子来说明这一问题。
我们就从P188的图9－15来说明 ，图a,b在卡诺图中是互补的，我们就可以把空余部分补0再来看就很明显了。
c,d也是一样。
对于复杂的逻辑函数也是一样的。
请同学们在课外用一些例子加以证明。
3、任意项的使用
教学观点：
只要让学生知道有任意项，掌握如何利用任意项，对于在实际中的应用就不多讲，必竟学生还在入门期不能让学生有太多的不知道。
小结：
该堂课的内容较多，要求学生理解掌握的东西较多，所以在讲解中要注意学生的实际掌握情况，要针对学生的情况进行调整，在浅显的讲明化简内容后要以练习为主，让学生在练习中去理解，去建立自己的学习方法。
为了调动学生的学习积极性，在授课中要讲明此类电路的实际应用。
练习：
P196的T9－11及T9－12
作业：
1、.写出图（a）、图（b）电路的逻辑函数表达式，并将结果化为最简与或表达式的形式。
2、提高报警信号的可靠性，在有关部位安置了3个同类型的危险报警器，只有当3个危险报警器中至少有两个指示危险时，才实现关机操作。
试画出具有该功能的逻辑电路。
课后作业：
1、在网上查阅有关资料，了解卡诺图的应用。
建议网站：
1、gyzxxtykhxt1.cgi-binlb5000topic.cgi?
forum=17&topic=438&show=0有一些习题和答案，同学们可以在上面找到一些有用的贴子。
matter_chapter4_3.JXC1zhykch5120neirongfd6.doc
?
t_res_id=113&teacher
第二十七讲
课题：
T触发器
教学目的：
让学生掌握T触发器的逻辑功能
教学重点：
T触发器的逻辑功能
教学难点：
T触发器的工作原理分析
教学方法：
讲授法
教学时间：
2课时
教学过程：
一、复习引入：
复习D触发器的逻辑功能。
二、新授：
（一）电路的形式：
就是让K端与J端接在一起，那么输入端就是在JK触发器的基础上变化得来的，那么他的逻辑功能也就是JK触发器的一个部分。
（二）工作原理：
CP=0时，触发器不工作，处于维持状态，控制信号让输入端无效，不用考虑输出的状态。
CP=1时，触发器的功能如下：
（重点）
T=0时，次态=现态；
T=1时，次态与现态相反：
触发器翻转，完成计数功能。
关于Ｔ触发器和Ｔ’触发器电路主要说明下列几点：
（１）这两种触发器都是从主从ＪＫ触发器通过不同接线而来的，对这两种触发器的工作原理分析可借助主从ＪＫ触发器电路进行。
（２）当Ｔ’＝１时，这两个触发器具有相同的功能。
Ｔ’触发器在Ｔ’＝０时，它的输出状态不变。
例1.已知T触发器的CP脉冲、T的输入波形，试画出输出波形。
（如下左图）
触发器的逻辑功能是指触发器次态Qn+1和输入信号及现态Qn之间的逻辑关系。
可以用功能表、特性方程、状态转换图（状态图）等方法来描述。
按照逻辑功能的不同，一般把触发器分成RS、JK、D、T四种类型。
表6.1示出了四种类型触发器功能描述方法。
表6.1
小结：
通过这堂课要求学生能够区分各种触发器的逻辑功能，掌握各自的用途，找到有效的学习方法，能够达到举一反三的效果。
作业：
1. 用JK触发器接成T触发器，正确接法是将输入端JK并联。
（P187）
2. 要使JK触发器实现Qn+1=Qn的功能，应使J=1，K=1。
3. JK触发器具有置0、置1、保持和计数翻转功能。
4. D触发器具有置0和置1功能。
5. 仅具有置1和置0功能的触发器称为D触发器。
6. TTL型触发器正常工作时，异步置位（SD）、复位（RD）端的正确接法是接1。
7. 要使触发器异步置位，应使SD=0、RD=1；要使触发器异步复位，应使
SD=1、RD=0。
第二十八讲
课题：
数码寄存器
教学目的：
让学生掌握时序逻辑电路的分析方法
教学重点：
寄存器的分析方法
教学难点：
寄存器的工作原理
教学方法：
讲授法
教学时间：
2课时
教学过程：
一、复习引入：
复习D触发器的逻辑功能。
二、新授：
1、D触发器的基本知识：
1D触发器的工作原理复习
2用波形法来分析D触发器的工作过程
A、找到电路工作的有效点，看控制信号是上跳变有效还是下跳变有效。
B、找到输出与输入的对应关系。
输出的现在等于D端的次态。
最好用波形法来说明，用二种不同情况加以说明，一个是D与CP信号不是同时跳变的情况，一种是D与CP同时跳变的情况，这样有利于学生能够认清D触发器的工作情况。
用步进法来推动学生的思考积极性，让学生自己总结知识结论，采用推断性的方式来教学，使学生易于接受。
]
2、由D触发器来分析数码寄存器
分析书上P230图12-2图的模式与D触发器的联系
下图是由D触发器组成的四位数码寄存器。
分析电路的工作波形：
01234567891011
3、总结出电路的功能：
CP脉冲
D3、D2、D1、D0
Q3、Q2、Q！
、Q0
0
1011
0000
1
1111
1011
2
0000
1111
3
1011
0000
4
1111
1011
5
1111
1111
6
0110
1111
7
0000
0110
8
1111
0000
9
0101
1111
10
0001
0101
11
0000
0001
输出端的信号是上一次输入端的情况。
就是把数码进行了寄存器。
数码寄存器:
在数字系统中,常要把二进数码0和1暂
时存放起来.能存放数码的电路称为数码寄存器.
种类:
1.双拍接收方式:
所谓双拍就是两步.因此,嗓拍接收方式是两步完成接收数码过程.
2.单拍接收方式:
所谓单拍,就是一步.因此,单拍接收方式是一步完成接收数码过程.
（一）双拍接收方式
四位双拍数码寄存器如图:
1.是由四个基本RS触发器和四控制门（“与非”门）组成.
2.四个触发器由高向低依次排列为F4F3F2F1.
3.四位数码由高向低依次排列为D4D3D2D1.
4.每个触发器和复位端R连接起来,接”0”负脉冲,其目的是
送数前,使个触发器清零,即置”0”状态.
5.触发器的各置位端S受各控制门输出端的控制.
6.输入数码经控制门存在各触发器的输出端
小结：
该堂课的目的主要在于培养学生的分析电路的能力，注重于方法的讲解，有利于以后进行教学，将方法系统化有助于学生较好的掌握知识。
作业：
1、画出数码寄存器的电路图
2、用波形法分析出电路的工作过程。
课外作业：
1、复习数码寄存器
2、预习移位寄存器的内容
在下列网址查找相关内容，扩充知识面，有利于培养学生的学习兴趣。
bandaoti2323-1.kejiandiangongnetpagesd22_2_1.#1
第二十九讲
课题：
移位寄存器
教学目的：
让学生掌握时序逻辑电路的分析方法
教学重点：
寄存器的分析方法
教学难点：
寄存器的工作原理
教学方法：
讲授法
教学时间：
2课时
教学过程：
一、复习引入：
复习D触发器的逻辑功能。
二、新授：
种类:
单向数码移位寄存器:
左移寄存器和右移寄存器
双向移位寄存器:
寄存器的数码即能向左移动,又能向右移动
工作方式:
移位寄存器按数码输入和输出方式分为四种工作方式
串行输入---串行输出.串行输入--并行输出,并行输入---串行输出,
并行输入--并行输出.
四位单向移位寄存器74LS195和双向移位寄存器74LS194
1、移位的概念
在数字系统中，常常要将寄存器中的数码按时钟的节拍向左移或右移一位或多位，能实现这种移位功能的寄存就称为移位寄存器。
移位寄存器是数字装置中大量应用的一种逻辑部件，例如在计算机中，进行二制数的乘法和除法都可由移位操作结合加法操作来完成。
移位寄存器的每一位也是由触发器组成的，但由于它需要有移位功能，所以每位触发器的输出端与下一位触发器的数据输入端相连接，所有触发器公用一个时钟脉冲，使它们同步工作。
一般规定右移是向高位移，左移是向低位移，而不管看上去的方向如何。
例如一个移位寄存器中的数码是
高位低位
原数据1001
右移：
串出1001X串入
原数据1001
左移：
串入X1001串出
在移位的过程中，移出方向端口处触发器的数据将移出寄存器，称为串行输出，简称串出；在寄存器另一端口处的触发器将有数据X移入寄存器，称为串行输入，简称串入。
如果连续来几个时钟脉冲，寄存器中是数据就会从串行输出端一个一个送出，于是可以将寄存器中的数据取出，同时有新的数据从串入端一个一个进入寄存器。
从寄存器中取出数据还有另一种方式，前面已经提过，就是从每位触发器的输出端引出，这种输出方式称并行输出，简称并出，同理送入数据有并入的方式，见图23-1-1。
2、双向移位寄存器
下面介绍几种移位寄存器电路，一般移位寄存器在应用中，需要有左移、右移、保持和并行输入数据等多种功能。
。
图23-1-2是一个双向移位寄存器，它可实现右移、左移、并入、并出、串入和串出等操作，即能右移又能左移，故称双向移位寄存器。
3、74LS194型通用多功能移位寄存器
74LS194的逻辑图符号见图10-1-3，这是一种具有并行输出、并行输入、左移、右移、保持等多种功能的移位寄存器。
逻辑符号中的SRG4（ShiftRegister4）是四位移位寄存器的缩写。
74LS194的功能表见表10-1，国标逻辑符号见图23-1-3。
下面结合
74LS194的功能表和逻辑符号来说明该电路的逻辑功能。
小结：
该堂课的主要任务是用波形法分析出移位寄存器的功能，教学中要多让学生利用已有的步骤来分析，不要让学生看到有太多的新内容。
能够让学生在复习中学习，轻松的掌握新内容。
作业：
1、画出左移寄存器的电路图
2、分析出左移寄存器的工作原理。
课外作业：
1、复习移位寄存器的工作过程
2、预习计数器的工作原理。
第三十讲
课题：
异步二进制计数器
教学目的：
让学生掌握计数器的分析方法
教学重点：
计数器的分析方法
教学难点：
计数器的工作原理
教学方法：
升级会员 