2022年教案.第一讲绪论与数制和码制 .pdf

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1、第一讲 绪论与数制和码制本讲重点1.数字信号与模拟信号的区别以及数字电子技术特点和学习方法；2.进制之间相互转换方法；3.几种常用的二进制编码概念。本讲难点1.十进制转换为二进制及十六进制方法；2.8421BCD码、余三码、格雷码的特点。教学手段本讲宜教师讲授，用多媒体演示为主、板书为辅。教学步骤教学内容设计意图表达方式1提出问题，导入第一部分“绪论”章节所要讲述的内容。1）学习电子技术有何用途；2）什么是数字电子技术，数字电子电路与模拟电子电路有何区别；3）数字电子技术基础课程的教学目标是什么；4）如何才能学习好数字电子技术基础？利 用 多 媒体课件，介绍 问 题 背景， 用问题激 发 学

2、生们 听 课 的兴趣。2对提出问题的逐一解答2.1介 绍电子技术概念?数字电子技术和模拟电子技术的概念电子技术 是指根据电子学的原理，利用电子元器件设计和制造某种特定功能电路，以解决实际问题的科学。从信号角度分析， 电子电路中处理的可分为模拟信号和数字信号，如图所示。该 部 分 主要 是 让 学生 们 了 解数 字 电 子技 术 的 概念， 并解决为 什 么 学精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页2.2模 拟信号和数字信号以及模拟电子电路和数字电子电路特点和概念电子电路中的信号模拟信号数字信号幅度随时间连续变化的信号

3、幅度和时间都是离散的信号tV(t)tV(t)模拟信号： 在时间和数值上均具有连续性，即在任意时刻有确定的函数值u 或 i，并且其幅度是连续取值。数字信号： 在时间和数值上均具有离散性。模拟电子技术 研究处理模拟信号的电子技术；数字电子技术 研究处理数字信号的电子技术。处理模拟信号的电子电路称为模拟电子电路。例如，模拟信号的放大、运算、产生与变换等电路。处理数字信号的电子电路称为数字电子电路。例如，数字信号的存储、变换、测量等电路?数字电子与模拟电子电路的区别模拟电路注重输入输出信号之间的形状关系；数字电路注重输入输出信号之间的逻辑关系。模拟电路让晶体管工作在特性曲线的放大区；数字电路让晶体管工

4、作在饱和区或者截止区。模拟电路采用工程上的等效电路法近似分析；数字电路采用布尔代数逻辑分析法严密分析。模拟电路信号幅度连续变化抗干扰能力较弱；数字电路信号幅度离散变化抗干扰能力较强。习 该 课 程以 及 如 何学 习 该 课程等问题。此 处 重 点介绍：模拟信 号 和 数字 信 号 的特点，由此引 出 数 字电 子 技 术和 模 拟 电子 技 术 的概念。为 了 节 约课 时 采 用课 件PPT演 示 方 式组织教学。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页2.3介 绍数字电子技术基础课程的教学目标2.4介 绍数字电子技

5、术基础学习方法以及考核方法模拟电路结构较复杂集成度低不易程序控制；数字电路结构简单易于超大规模集成和程控。模拟电路一般适合进行信息的在线实时处理；数字电路既能实时处理信息又便于存储信息。?数字电子技术和模拟电子技术课程的内容分工半双场多放运正直逻逻组触半硬脉数导体二极管及应用电路极性晶体管及放大基本电路效应管及基本放大电路级放大与集成运算放大电路大电路中的反馈算放大器应用电路弦波发生电路流电源辑代数基础辑门电路合逻辑电路发器与时序逻辑电路导体存储器与可编程逻辑器件件描述语言冲波形产生和整形模与模数转换电路电子技术模拟电子技术数字电子技术?数字电子技术基础课程的教学目标?掌握逻辑代数理论并能熟练

6、应用；?组合逻辑电路的分析和设计方法；?时序逻辑电路的分析和设计方法；?掌握常用器件功能设计逻辑电路；?初步掌握可编成器件的使用方法；?具备应用电子系统初级设计能力。? 数字电子技术基础学习方法?强调基本定理、 基本概念的掌握，要养成严密的逻辑思维习惯。该 部 分 内容 属 于 电子 技 术 总体介绍，为了 节 约 课时 采 用 课件 PPT 演示 方 式 组织教学。该 部 分 内容 属 于 学习 方 法 及考 核 方 式介绍，为了节 约 课 时采 用 课 件PPT 演 示精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页?本课程

7、理论性和实践性都很强，必须多做练习且必须注重实践。 要在实践中学会研究性、探究式学习方式。?听与读相结合、 勤于思考。 注重逻辑思维和设计能力的培养，而不是具体电路和公式的死记硬背。?掌握基本的分析、设计方法， 难度和复杂程度都不是很大，以例题、作业为准。?理解数字集成电路内部工作原理即可，但应注重数字集成电路的外部特性和典型应用。?数字电子技术考核方式考查学生分析问题能力逻辑分析与逻辑运算；考查学生解决问题能力逻辑抽象、器件选择、电路设计；考查学生解决问题能力实践能力、动手能力、EDA 能力。方 式 组 织教学。3.小结 “绪论”主要内容1）电子技术概念解决实际问题的科学；2）模拟信号 /数

8、字信号和模拟电子技术/数字电子技术；3）数字电子技术课程特点和学习方法逻辑思维方法。让 学 生 了解 电 子 技术 概 念 和用途，以及今 后 学 习该 课 程 的方法。4提出问题，导入“数制与码制”课程内容。1）什么是数制；2）不同数制间如何转换；3）码制的概念是什么；4）用二进制表示的常用编码有哪几种？用 问 题 激发 学 生 听课的兴趣。5.回 答 什1. 数制使 用 多 媒精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页么是数制问题。表示数时，仅用一位数码往往不够用，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

9、以及从低位到高位的进位规则，称为进位计数制，简称数制。基数： 基数就是在对应进位计数制中可能用到的数码个数。位权： 进位计数制中，每一位大小都对应该位数码乘上一个固定的数，这个固定数就是这位的权数。权数是一个幂。体 直 接 给出， 通过讲解 使 学 生们 理 解 即可。6.讲 解 几种常用的数制及其相互之间的转换问题。2. 几种常用的数制十进制数码为： 09。基数是 10，用字母 D 表示十进制。运算规律：逢十进一，即：91=10。十进制数的权展开式：D= ki 10i。(143.75)D=1102+4101+3100+710-1+510-2各数位的权是10的幂二进制数码为： 0、1。基数是

10、2，用字母B 表示二进制。运算规律：逢二进一，即：11=10。二进制数的权展开式：B= ki 2i。(101.11)B=122+021+120+12-1+12-2 =(5.75)D各数位的权是 2的幂若在数字电路中采用二进制，只需要有两个电路状态与二个计数码 0 和 1 相对应。在技术上很容易实现。八进制数码为： 07。基数是 8，用字母O 表示运算规律：逢八进一，即：71=10。八进制数的权展开式：O= ki8i。(207.04)O=282+081+780+08-1+48-2=(135.0625)D各数位的权是 8的幂十六进制 对 于 十进制，不难理解，通过实 例 说 明即可。 对 于 二进

11、制、八进制、 十六进制， 借用十进 制 规 律推 广 讲 解即可 。此处强调：电 路 易 实现二进制。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页数码为： 09 以及 AF。基数是 16，用字母 H 来表示。运算规律：逢十六进一，即：F1=10。十六进制数的权展开式：H= ki16i。(2A.7F)H=2161+10160+716-1+1516-2=(42.4960937)D各数位的权是 16的幂几种进制数之间的对应关系十进制数D 二进制数B 八进制数O 十六进制数H 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

12、 13 14 15 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 3.不同数制间的转换二十进制转换方法： 将二进制数按权展开再相加，即可以转换为十进制数。(1011.01)B=123+022+121+120+02-1+12-2=(11.25)D(1000)B=123+022+021+020=(8)D(0100)B=023+122+021+0

13、20=(4)D(0010)B=023+022+121+020=(2)D(0001)B=023+022+021+120=(1)D(8421)B对应的权值。十二进制转换方法： 基数连除、连乘法。将整数部分和小数部分单独处理，分别进行转换。 整数部分 -基数连除取余；小数部分-基数连乘取整。合并后即得到结果。整数部分：基数连除，取余数自下而上。2 44 余数低位2 22 0=K02 11 0=K12 5 1=K22 2 1=K32 1 0=K40 1=K5高位0.375 2 整数高位0.750 0=K-10.750 2 1.500 1=K-20.500 2 1.000 1=K-3低位小数部分：基数连

14、乘，取整数自上而下。合并得到结果为： (44.375)D=(101100.011)B请把十进制数44.375转换为二进制数表示。二十六进制转换方法： 将二进制数由小数点开始，整数部分向左， 小数部分向右，每 4 位分成一组， 不够 4 位补零， 则每组二进制数便是一位十六进制数。为 了 节 约课 时 采 用课 件PPT演 示 方 式组织教学。 对 于 数制 间 的 转换， 不难理解， 通过实精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页( 1 0 1 1 1 1 0. 1 0 1 1 0 0 1 )200=(5E.B2 )H十

15、六二进制转换方法： 将每位十六进制数用4 位二进制数表示。=(1000 1111 1010. 1100 0110)B( 8 F A . C 6 )H八进制数二进制数的转换方法： 按照每 3 位二进制数对应于一位八进制数进行转换。（1 1 0 1 0 1 0 . 0 1 )B= (152.2)O0 00( 3 7 4 . 2 6 )O= ( 011 111 100 . 010 110)B十六进制数十进制数的转换十六十进制数转换方法：按权展开再相加即可。十十六进制数转换方法：先转换成二进制数，再将得到的二进制数转换成等值的十六进制数。4.二进制算术运算二进制算术运算的特点二进制算术运算和十进制算术

16、运算规则基本相同，区别是“逢二进一”。1 0 0 1+ 0 1 0 11 1 1 01 0 0 1- 0 1 0 10 1 0 0加法运算减法运算1 0 0 10 1 0 11 0 0 10 0 0 01 0 0 10 0 0 00 1 0 1 1 0 1乘法运算除法运算01.1 110101010 1 0 11 0 0 00 1 0 10 1 1 00 1 0 10 0 1 0反码、补码和补码运算原码： 最高位为符号位，正数为0，负数为1。补码： 最高位作为符号位，正数为0，负数为1。正数的补码和它的原码相同； 负数的补码需先将原码数值逐位求反，然后在最低位加 1。例 说 明 即可。为 了

17、节 约课 时 采 用课 件PPT演 示 方 式组织教学。此处强调：虽 然 采 用基数连除、连乘法，可将 十 进 制数 转 换 为任 意 的N进制数，但不 建 议 采用， 因为这精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页1 1001 补=1 1011例：N=1 0101，1 0101 反=1 1010 计算9-5=(1001)B-(0101)B补码运算例：舍去1 0 0 1- 0 1 0 10 1 0 0补码补码0 1 0 0 1+ 1 1 0 1 11 0 0 1 0 0减法变加法样 转 换 不仅 计 算 麻烦， 且易出错

18、。为 了 节 约课 时 采 用课 件PPT演 示 方 式组织教学。此处强调：二进制加、减、乘、除都 可 以 用加 法 运 算来实现。7. 回答什么是码制5.几种常用的编码我们常用的数字0、1、2、39 通常有两大用途：?表示大小： 60 分(及格 )；珠穆朗玛峰8848.45 米。?表示编码： 1402403 班；球王贝利编号为10 号 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页问题。码制：借用数字进行编码而代表特定对象时，所采用的编码规则称为码制。我们习惯使用十进制，而计算机硬件是基于二进制的，因此需要用二进制编码表示

19、十进制的09 十个码元，即BCD (Binary Coded Decimal) 码。至少要用四位二进制数才能表示09，因为四位二进制有16种组合。现在的问题是要在16 种组合中挑出10 个，分别表示09，怎么挑呢？不同的挑法构成了不同的BCD 码常用 BCD 码十进制数8421 码余 3码格雷码2421 码5211 码0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 0000 0001 0011 0010

20、0110 0111 0101 0100 1100 1101 0000 0001 0010 0011 0100 1011 1100 1101 1110 1111 0000 0001 0100 0101 0111 1000 1001 1100 1101 1111 权8421 2421 5211 二进制与BCD 码区别举例：(100010010011)B( )D(100010010011)8421BCD( )D21958 9 3ASCII 码：计算机中常用的字符代码是ASCII 码，基本 ASCII码是一种7 位二进制代码， 共有 128 种状态，分别代表128 种代码。7位基本 ASCII 码表0

21、000111110101011010001000DELoOHSSI1111nNRSSO1110mMGSCR1101lL，FSFF1100kKESCVT1011zjZJ：SUBLF1010yiYI9EMHT1001xhXH8CANBS1000wgWG7ETBBEL0111vfVF6SYNACK0110ueUE5NAKENQ0101tdTD4DC4EOT0100scSC3DC3ETX0011rbRB2DC2STX0010qaQA1！DC1SOH0001pP0SPDELNUL100d6d5d4位d3d2d1d0位此 处 介 绍编码特点：权值为 8、4、2、1 称8421BCD码。2421 码的权 值

22、 依 次为 2、 4、 2、1，5211 码同理。余 3 码由8421 码加0011得到。格 雷 码 是循环码，其特 点 是 任何 相 邻 的两个码字，仅 有 一 位代码不同。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页为 了 节 约课 时 采 用课 件PPT演 示 方 式组织教学。8.小 结 数制和码制主要内容。1）几种常用的数制；2）不同数制间的转换；3）二进制算术运算二进制加、减、乘、除都可以用加法运算来实现；4）码制以及几种常用的二进制方式编码。通 过 课 堂总结，使学生 加 深 对本 节 课 数制 和 码 制内 容 的 印象。9.课 后 讨论与思考问题：1.将十六进制数(3BE5.97D)H转换成二进制数。2.将十进制数 (37.65)D转换成二进制数及十六进制数。3.将十进制数 (73)D表示成 8421BCD 码。4.详细写出用补码运算计算12-14 的运算过程。让 学 生 思考， 利于对该 节 课 内容的掌握。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页