教案 .第一讲 绪论与数制和码制

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。
为了节约课时采用课件PPT演示方式组织教学。
8.小结；
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。
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
①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。
②模拟电路→让晶体管工作在特性曲线的放大区；
数字电路→让晶体管工作在饱和区或者截止区。
③模拟电路→采用工程上的等效电路法近似分析；
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，用问题激发学生们听课的兴趣。
2．对提出问题的逐一解答
介绍电子技术概念
9.课后讨论与思考
问题：
1.将十六进制数H转换成二进制数。
2.将十进制数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。
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；
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
二进制与BCD码区别举例：
ASCII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。
此处介绍编码特点：权值为8、4、2、1称8421BCD码。
2421码的权值依次为2、4、2、1，5211码同理。
余3码由8421码加0011得到。
★对于十进制，不难理解，通过实例说明即可。
★对于二进制、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。
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，通过实例说明即可。
为了节约课时采用课件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，因为这样转换不仅计算麻烦，且易出错。
本课程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。
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。
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
介绍数字电子技术基础课程的教学目标
介绍数字电子技术基础学习方法以及考核方法
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。
十六进制数的权展开式：H=∑ki×16i。
3.不同数制间的转换
①二→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。
②十→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。
③二→十六进制转换
数字电路→采用布尔代数逻辑分析法严密分析。
④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。
⑤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。
⑥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。
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
①二进制算术运算的特点
二进制算术运算和十进制算术运算规则基本相同，区别是“逢二进一”。
②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。
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/数字信号和模拟电子技术/数字电子技术；
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十进制的0～9十个码元，即BCD (Binary Coded Decimal)码。
至少要用四位二进制数才能表示0～9，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0～9，怎么挑呢不同的挑法构成了不同的BCD码
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。
④十六→二进制转换
方法：将每位十六进制数用4位二进制数表示。
⑤八进制数←→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。
⑥十六进制数←→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。
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
①十进制
数码为：0～9。
基数是10，用字母D表示十进制。
运算规律：逢十进一，即：9＋1=10。
十进制数的权展开式：D=∑ki×10i。
②二进制
数码为：0、1。
基数是2，用字母B表示二进制。
运算规律：逢二进一，即：1＋1=10。
二进制数的权展开式：B=∑ki×2i。
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。
使用多媒体直接给出，通过讲解使学生们理解即可。
数字电子技术和模拟电子技术课程的内容分工
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。
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. 回答什么是码制问题。
5.几种常用的编码
我们常用的数字0、1、2、3……9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。
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。
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。
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。
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。
③八进制
数码为：0～7。
基数是8，用字母O表示
运算规律：逢八进一，即：7＋1=10。
八进制数的权展开式：O=∑ki×8i。
④十六进制
数码为：0～9以及A～F。
基数是16，用字母H来表示。
运算规律：逢十六进一，即：F＋1=10。
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.回答什么是数制问题。
1.数制