课题序号

1

授课班级

联五211机电

授课课时

2

授课形式

新授

授课章节

名   称

§5-1  数字电路概述  §5-2  数制

使用教具

教案

教学目的

知道什么是模拟信号、数字信号和脉冲信号，熟练数制之间的相互转换

教学重点

数制之间的相互转换

教学难点

数制之间的相互转换

更新、补

充、删减

内   容

无

课外作业

教材 P122-1，2

教学后记

授课主要内容或板书设计

§6-1  数字电路概述

1、 数字信号与模拟信号

2、 数字电路的特点

3、 数字电路的分类

4、 数字电路的应用

5、 脉冲信号

§6-2  数制

1、 十进制数

2、 二进制数

3、 八进制数

4、 十六进制数

5、 不同进制数之间的相互转换

教学过程

主要教学内容及步骤

学习任务目标

教学指导

教学过程

任务训练

课堂小结

布置作业

1、能力目标：能正确理解与区分模拟信号和数字信号

2、知识目标：掌握模拟信号、数字信号和脉冲信号，熟练数制之间的相互转换

3、情感目标：激发学生对数字电路的兴趣

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。

§6-1  数字电路概述  §6-2  数制

一、数字信号与数字电路

模拟信号：在时间上和数值上连续的信号。        

例：电视的图像和伴音信号、由某种物理量（如温度、压力）

转化成的电信号。对模拟信号进行传输、处理的电子线路称为模拟电路。

数字信号：在时间上和数值上不连续的（即离散的）信号。

例：电子表的秒信号、由计算机键盘输入到计算机的信号。生产中自动记录零件个数的计数信号等。

对数字信号进行传输、处理的电子线路称为数字电路。

注： 数字电路也叫逻辑电路。数字信号在电路中表现为电压或电流，并且只有两个可能的状态（值），如：3.6V和0.3V。分析时引入二进制的0和1来反映电路状态（低电平或高电平）。

    二、数字电路的分类

1、按电路结构不同：分立元件电路和集成电路两大类。根据集成密度不同，数字集成电路可分为小规模（SSI，每片数十器件）、中规模（MSI，每片数百器件）、大规模（LSI，每片数千器件）和超大规模（VLSI，每片器件数目大于1万）数字集成电路。集成电路从应用的角度又可分为通用型和专用型两大类型。

2、按所用器件制作工艺的不同：数字电路可分为双极型（TTL型）和单极型（MOS型）两类。

3、按照电路的结构和工作原理的不同：数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。组合逻辑电路没有记忆功能，其输出信号只与当时的输入信号有关，而与电路以前的状态无关。时序逻辑电路具有记忆功能，其输出信号不仅和当时的输入信号有关，而且与电路以前的状态有关。

三、数字电路的优点

1、 便于集成化。

2、 工作可靠性高。

3、 数字信息便于长期保存。

4、 数字集成电路产品系列多、通用性强、成本低。

5、 保密性好。

附：数字电路的特点：

（1）工作信号是二进制的数字信号，在时间上和数值上是离散的（不连续），反映在电路上就是低电平和高电平两种状态（即0和1两个逻辑值）。

（2）在数字电路中，研究的主要问题是电路的逻辑功能，即输入信号的状态和输出信号的状态之间的关系。  

（3）对组成数字电路的元器件的精度要求不高，只要在工作时能够可靠地区分0和1两种状态即可。

四、脉冲波形的主要参数

1、 脉冲幅度U_m 。

2、 脉冲上升时间t_r 。

3、 脉冲下降时间t_f 。

4、 脉冲宽度t_W 。

5、 脉冲周期T 。

6、 脉冲频率f 。

7、 占空比q 。

五、数制和码制

通常，一个数值可用两种不同的方法表示：即按“值”表示和按“形”表示。按“值”表示要求在选定的进位制中表示出正确的数值，如对于数值“正十五点三”和“负四点八”，在十进制中可分别表示为 +15.3和 —4.8。按“形”表示则是按照一定的编码方法形式地表示出数值，如用ASCII码表示数值“正十五点三”，其形式为

2B  31  35  2E  33

由上例不难看出，采用按“值”表示的方法时，需要解决三个问题：一是恰当地选用“数字符号”（或称数码）及其组合规则；二是正确地给出小数点的位置；三是正确地表示出数的正、负符号。采用按“形”表示时，先要确定编码规则，然后按此规则编出所需代码。

1、进位计数制

（1）进位制：顾名思义，就是一种按进位方式实现计数的制度。表示数时，仅用一位数码往往不够用，必须用进位计数的方法组成多位数码。多位数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制，简称进位制。

（2）基 数：进位制的基数，就是在该进位制中可能用到的数码个数。

（3）位 权（位的权数）：在某一进位制的数中，每一位的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。

常用的进位制有十进制、二进制、八进制和十六进制。

2、不同数制间的转换

1、 非十进制数转换为十进制数——多项式替代法

原理：任何一个数都可以用其按权展开式表示。

具体方法：将一非十进制数按权展开成一多项式，每项是该位数码与相应权值之积，把此多项式中的数码和权用等值十进制数表示，所得结果就是转换后该数的十进制数。

例：将二进制数1011.101转换为十进制数。

将二进制数的并列表示法转换为多项式表示法，则得

将等式右边的所有十进制数转换为等值的十进制数，则得

在十进制中计算等式右边之值，则得

实际上，这一方法可推广到任何两个α，β进制数之间的转换。

在这里，需指出的是，在转换时（式1）通常会被省去。

2、十进制数转换为非十进制数

十进制数转换为非十进制数时，要将其整数部分和小数部分分别转换，再将结果合并为目的数制形式。

（1）整数部分的转换

整数部分的转换采用基数除法。即用目的数制的基数去除十进制整数，第一次除得的余数为目的数的最低位，所得到的商再除以该基数，所得余数为目的数的次低位，依次类推，继续上面的过程，直到商为0时，所得余数为目的数的最高位。此法称为除基取余法。

（2）小数部分的转换

小数部分的转换采用基数乘法进行的。即用该小数乘目的数制的基数，第一次乘得的结果的整数部分为目的数小数的最高位，其小数部分再乘基数，所得的结果的整数部分为目的数小数的次最高位，依次类推，继续上面的过程，直到小数部分为0或达到要求精度为止。此法称为乘基取整法。

例：将十进制数23.59375转换为八进制数、二进制数和十六进制数。

解：        

故       （23.59375）₁₀ = (27.46) ₈

又        (27.46) ₈ = （10111.10011）₂ = (17.98)₁₆

因此     （23.59375）₁₀ = （10111.10011）₂ = (17.98)₁₆

3、二进制代码

数字系统只能识别0和1，怎样才能表示更多的数码、符号、

字母呢？用编码可以解决此问题。

在计算机中，数除采用按“值”表示外，还采用按“形”表示，这就是对数进行编码。所谓编码就是用一定规则组合而成的若干位二进制码来表示数或字符（字母或符号）。

用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的二进制数称为二进制代码。

4、二-十进制代码

二-十进制代码：用4位二进制数b3b2b1b0来表示十进制数中的 0 ~ 9 十个数码。简称BCD码。

用四位自然二进制码中的前十个码字来表示十进制数码，因各位的权值依次为8、4、2、1，故称8421 BCD码。

2421码的权值依次为2、4、2、1；余3码由8421码加0011得到；格雷码是一种循环码，其特点是任何相邻的两个码字，仅有一位代码不同，其它位相同。

你用过哪些数字电路产品，请列出3到10个较为典型的例子。并就其中的一二个产品说明他的功能及优点和缺点。

通过本课的学习，大家要掌握模拟信号、数字信号和脉冲信号，熟练数

制之间的相互转换，能对数字电路产生一定的兴趣

教材P201-1，2