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《电子技术基础》数字电路教案(张兴龙主编教材).doc

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1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、- 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

9、,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,

10、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

11、: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)http:/

12、 数字电路及其应用于(1.htm 可以改为 2.htm 或者改为 3.htm)共有 22 种http:/ 2、试分析如图所示写出逻辑表达式。A、 C0= S= B、C0= C1= S0= S1= AB Y1AB Y2ABY1Y2知识扩展:(有利于学生在课外阅读资料)新旧符号对照:课后练习:1、P 168 习题八的 8-5、8-6、8-7 与 8-132、熟悉 P166 的基本逻辑门一览表3、看 P335-339 的资料,看有些什么还看不懂的。第四讲 第 7、8 课时 第三节 集成逻辑门及习题讲解教学目的: 1、让学生掌握逻辑门电路的实际情况2、培养学生应用能力,提高学生的动手能力3、培养学生的

13、资料阅读能力教学重点: 集成逻辑门电路的特点教学难点: 集成逻辑电路的应用注意事项及动手能力的培养教学方法: 讲授法,实物展示教学时间: 2 课时教学过程: 复习各种逻辑门电路的逻辑功能与逻辑表达式。 (用提问方式)并就学生的预习情况作一了解, (调查方式) 目的:引导学生预习并养成习惯。只有真正了解了学生的学习状况,引导好了学生的学习思想,才能让学生主动的去学习,才能很好的掌握所学内容。引入课题:通过学习这些基本的逻辑门电路,掌握了基本数字电路的逻辑功能,那我下面我们来学习逻辑门电路在实际中的应用情况,加深学习程度,以便在实际中能很好的应用。只有学好了这些门电路的作用,在数字钟的应用中我们才

14、能掌握他的过程。新授:新授主旨:为了不加重学生的学习负担,在集成逻辑门电路讲解中以突出应用为主,对参数的有关内容不做讲解,提高学生在实际应用中的动手能力,解决学生查阅资料难的问题。新授方式:以讲解具体的集成逻辑电路为引导,让学生切实体会到数字逻辑电路的应用较为简单。一、 TTL 集成逻辑门1、解释何谓 TTL:就是晶体管 -晶体管逻辑门电路。2、外形封装(实物展示)解释为什么标 1A、1B、1Y、2A、2B、2Y 等。A、B 表示是输入端,Y 表示是输出端,而数字表示是第几个门。要特别注意每个集成逻辑门电路都有地和电源,地方也是固定的,都是第一排的最后一脚为地(一般是第七脚) ,最后一脚为电源

15、(一般为 14 脚) 。二、CMOS 集成逻辑门1、解释何谓 CMOS; 就是场效应管2、各门电路 (都不作讲解,都与基本的逻辑电路一样)3、封装与外形与 TTL 集成逻辑电路一样。4、CMOS 电路使用注意事项(1) 输入端不能悬空(2) 电源不能接反,也不能超压。VSS 一般也就是接地,在特殊场所可以接负电源。CMOS 与 TTL 集成逻辑电路的区别在功能上没有,主要是功耗上,现在广泛采用 CMOS 系列,也就是 40 系列。而 TTL系列也常称为 74 系列。讨论 : 对比模拟电路的应该,哪一个简单 ?三、习题讲解8-2:图 a 和图 c 能发光8-3:Vm VmGG G GVm Vm

16、图 a图 a VmVm GG 图 b 图 dVm VmGG图 c GVm图 e8-4: Y 分别等于 1(异或门) 、0(或非门) 、0(与或非门)8-5: 全 0 出 1,有 1 出 0(与非门)根据这个逻辑功能画图即可。8-6: Y=A8-7: Ya= ABCD Yb=(A+B)CYc= (A+B)C Yd=AB+C8-13:图 a 非门 图 b 或门 图 c 与门(注意步骤和规范)小结:该堂课的重点在练习的讲解上,在练习过程中,一定要让学生先做好练习,只有学生自己做了练习才能在讲解过程中对已有知识作一新的定位认识,才会找到自己的不足,也才可能找到自信点。对于集成逻辑电路的讲解主要侧重于应

17、用,但在课堂上当场应用的可能性又不大,只有想办法激发学生在课外的动手热情,在课外多些时间辅导学生的制作过程。小章总结:第八章的数字门电路通过八课时的学习,同学们应该要形成一个初步的印象,养成一个良好的习惯,在学习中要注意做好每一个细节,因为是刚入门的内容,虽然较浅但是却很重要,对一些电路的习惯画法要养成。同学们一定要在课余做好复习练习,并尽可能的完成电路的制作。作业:1、P 169 T8-132、P 168 T8-7课后练习:1、复习第八章的数字门电路的相关知识。2、预习第九章第一节数制3、整理好第八章习题的答案4、利用课余时间做出 P161 的图 8-24 的电路。第五讲 第 9、10 课时

18、 第九章第一、二节 数制和逻辑代数基本公式教学目的: 1、让学生掌握几种数制及逻辑代数2、培养学生应用能力 教学重点: 二进制数的计数规律,二进制与十进制正整数之间的相互转换方法教学难点: 逻辑代数的基本公式的应用教学方法: 讲授法 教学时间: 2 课时教学过程: 9.1 数制一、十进制太为大家所熟悉了,不做重点介绍,只是提一个他的表达式,让学生知道权,从十进制入手学生容易理解一些。对于数制的内容,由于内容较多,对于小数和八进制及十六进制都不做介绍,只讲用得最多的,学生最易理解的。二、 二进制1、二进制的多项式形式: 2、运算规则:逢二进一二进制的形成基于数字系统的构成,实现对性能和成本的综合

19、考虑。二进制的数符 0 和 1 比较容易用具有两个稳定状态的电路或器件来表示。如:三极管的截止与饱和、电路电压的高低、电流的有无、开关的通断等。二进制的四则运算加减乘除四则运算在实际应用中,用得最多的就只有加法,连减法都用得极少,故在教学中只是让学生重点掌握加法运算,对其他的只是了解一下。四、二进制数与十进制数间的转换 1、将二进制转化为十进制(N)B (N)D:将(N) B写成按权展开的多项式,按十进制规则求各乘积项的积并相加。 举例讲解:P172 例 9-52、十进制数转二进制数实例:(N)D (N) B :除 2 取余法(注意从下向上取)所以: (58)D=(111010)B 92 逻辑

20、代数基本公式一、 逻辑代数中的变量和常量1、常量:就是写出 0 和 1 数字的量,或者已知电平的高低状态。2、 变量:就是用字母表示的,有可能为 0 也可能为 1在讲课的过程中要用通俗的语言来描述,只要学生能够理解就行。二、逻辑代数的基本公式1、变量和常量的逻辑加A+0=A A+1=12、变量和常量的逻辑乘A0=0 A1=A3、变量和反变量的逻辑加和逻辑乘A+A=1 AA=0在这些基本的逻辑代数中都较为简单,对第三个变量和反变量的逻辑加和逻辑乘要适当的解释,最简单的方法就是用真值表法。三、 逻辑代数的基本定律对于书上的七条定律在应用中也应用得不多,只是让学生了解,再者也都较好用,只对难点加以点

21、拨。1、分配律 (如果从后向前推可能要简单得多)2、 吸收律 (可以用真值表法证明)3、 反演律 (这是一个要形成新认识的定律)课堂练习:1、将下列十进制数转换为二进制。(1) 252 (2) 20 (3) 392、将下列各数转换为十进制数 :(1) (110101)B , (2) (1101)B 小结:该堂课通过对数制的了解,让学生能够进一步认识数字电路,然后再学习逻辑代数基本定律为以后的学习打下基础。在教学中要突出对学生掌握情况的了解,由于是基础内容,学生不能出现太在的分段现象。要针对学生的实际情况及时的补充,最终达到学生尽可能的能够掌握基础内容。作业: 1、 P195 T12、P 195

22、 T23、 P195 T3第六讲 第 11、12 课时 第三节 逻辑函数的化简教学目的: 1、让学生掌握逻辑函数的化简2、培养学生分析能力和观察能力 教学重点: 化简的方法教学难点: 化简例子的讲解教学方法: 讲授法 教学时间: 2 课时教学过程:引入课题:通过前面的学习,我们掌握了逻辑代数的基本定律,也了解了基本的门电路,那么在实际中就是用一些门电路来完成一些功能,那么一个函数的复杂程度就决定了电路的状态,所以我们要尽可能用简单的函数完成同样的功能,这就是需要对逻辑函数化简。新授过程:由于该节内容重要,要用练习为主来促进学生的学习,以确保学生能够学好逻辑函数的化简。要让学生有兴趣学些像数学一

23、样的运算,化简他们可能兴趣不够,故在新授之前就应该说明学习该节的实际意义。一、化简的意义对于书上的意义是从学术上来说的,学生不会立马能够接受,故在讲课之先就用实际意义来打动学生,提高学生的积极性。4、实用中的意义:在目前市场中据调查,有些门电路无法买到,我亲身经历了,同学们在今后从事设计制过程中就会遇到类似的问题,那么是不是我们买不到元件就不做了呢?在家在学习模拟电子的时候有些电阻的大小不符我们也用相近的来代替,三极管也是一样,但同样可以达到要求来完成我们的设计或制作,那么在数字电路中是不是也跟模拟电路一样用相近的门电路来代替呢,显然也是可行的,例如四输入的与门我们就可以用做二输入的与门,但是

24、这种情况是不多的。那么能不能用不同功能的逻辑门电路来完成同样的功能呢?要是能够就好了,我们就可以用我们能买到的门电路来代替。这样就来看下面的学术上的意义。5、学术意义从 P175 中几种不同的表达式可以看出同样的功能我们可以用不同的门电路来实现。到底用哪一种就根据实际情况来定了。在书上的最简表达式是为了节约成本而言的,但是在实际中有时会受到市场限制,来改变函数的表达式。二、化简的方法1、并项法2、吸收法3、消去法4、配项法对于以上这些方法看上去较难,可能会给学生造成畏难情绪,那么就对学生今后的学习形成障碍,在教学中不要讲得太多,要讲透,让学生从实例出发去慢慢形成分析的思维。在讲析例子的过程中要

25、注意例题的选取要适当,对于难度较高的题目,可以作为课外练习让学生去做,以培养一些有基础学生的知识个性化构成。例题讲解:尽量不要讲书上的例子,为学生在晚自己的时候自习提供了内容和空间,在以往自习时学生都是做了一点事就没事做了,那么留一些例题给学生就会让学生在课余多花时间在专业上面,也因此而推动学生的发展。例 1:Y=AB(A+B )解: Y=ABA+ ABB =AB (基本公式应用)例 2: Y=AB+B+AB解: Y=AB+B (吸收法)=A+B (消去法)讲了二个简单的例子,为了让学生能够及时掌握,要让学生做相应的练习。练习 1:P 195 T9-5 的第一、第二小题答案:Y1=AB Y2=

26、AB例 3:Y=AB+AC+BC解: Y=AB+AC( B+B )+BC= AB+ABC+ABC+BC=AB+BC例 4:Y=AB+( A+B )=( AB ) (A+B)=( A+B )(A+B)=AB+AB=AB练习:完成 P195 的 T9-5 的其他各小题。答案:Y3=A+BCD; Y4=1Y5=AB + AC + BCY6=ABD+CED由于该内容的可变性较大,学生在实际掌握的过程中就会出现一些分段现象,要及时的鼓励有差距的学生利用课余时间来赶上来,但是这一过程的灵活应用不是几堂课可以解决的,但是由于课时的限制,只能够让学生自己在自己兴趣的指导下尽自己的能力去发展,为学生的个性化发展

27、也打下了基础。加深练习:(只布置练习,不当堂讲解,否则会给学生造成一定的学习压力。 )试用代数法化简逻辑函数: Y=AB+AC+BC+CB+BD+DB+ADE(F+G)参考答案:题意分析 本题给出的逻辑函数式包含有 7 个逻辑变量。因此,化简时重点应放在如何尽可能消除多余的变量,以化简函数式的结构。例如,式中 ADE(F+G)这一项若能消去,就可删除 E,F,G 3 个变量。解 方法一: Y=AB+AC+BC+CB+BD+DB+ADE(F+G)= AB+BD1+E(F+G)+ADE(F+G)+AC+BC+CB+DB=AB+BDE(F+G)+ADE(F+G)+AC+BC+CB+BD+DB=AB+

28、AC+BC+CB+BD+DB=ABC+BC+CB+BD+DB=A+BC+CB+BD+DB+CD=A+BC+CB+BD+DB+CD=A+BD+BC+CD方法二: Y=AB+AC+BC+CB+BD+DB+ADE(F+G)=ABC+BC)+CB+BD+DB+ADE(F+G)=A+ADE(F+G)+BC+CB+BD+DB=A+BC+CB+BD+DB+CD=A+BD+BC+CD讨论 : 通过本题的两种解法可知,对于比较复杂的逻辑函数式,可用不同的公式和方法进行化简其结果是相同的,但有繁有简。我们要善于选择比较精练的方法来完成。小结:该堂课的内容较难,学生不易把握自己所学的深度,可能会对学生的学习兴趣造成一定的负面影响,在这里一定要做好学生的思想工作,让学生过渡到时序电路的学习上来。在教学中要注意难度的掌握,在例题的讲解中由浅入深,并交待什么时候加深的。对于内容的掌握则应要根据学生自身情况来定。这里没有必要强调知识的重要性,不则会适得其反。作业:1、P 195 T9-42、P 195 T9-9 的第一问课后练习:1、预习第四节内容2、看懂 P176 的五个例题。 (考试中将以例题为考题)3、在课外资料上寻找有关题目,来扩宽知识面。

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