数字电路基础知识

电工电子技术及应用教案（9-1）

【课题编号】

××-09-01

【课题名称】

数字电路基础知识

【教学目标】

应知：

1．了解数字电路的特点；了解晶体管的开关特性；

2．掌握数字电路常用数制及其相互转换；

3．了解8421BCD 码的表示形式。

应会：

会进行二进制、十进制、十六进制数的相互转换。

【教学重点】

数字电路的特点；常用的数制与码制。

【难点分析】

晶体管的开关特性；数制间的相互转换。

【学情分析】

由本节进入数字电路的学习，选用多媒体动画展示数字电路在通信技术、自动控制和测量仪表等技术领域中的应用，引入课题，通过阐述数字电路的特点让学生明确本章内容所研究的对象特点，由多媒体课件演示晶体管的开关特性，增强学生的感性认识。通过举例分析，帮助学生了解数制和码制的概念，掌握二进制、十六进制、十进制数间的转换。

【教学方法】

讲练法、对比法、演示法

【教具资源】

多媒体课件

【课时安排】

2学时（90分钟）

【教学过程】

一、导入新课

数字电路的应用

联系生活实际，引导同学们关注数字电路在通信技术、自动控制、测量仪表和日常生活领域中的应用。

二、讲授新课

教学环节1：数字信号及数字电路的特点

1． 数字信号

教师活动：投影模拟信号和数字信号的波形，引导学生观察分析；

学生活动：观察模拟信号和数字信号的波形，比较它们的不同，分析数字信号的特点； 教师活动：总结，指出数字电路的特点。

2． 晶体管的开关特性

二极管、三极管的开关特性

教师活动：展示二极管、三极管做开关使用的动画；

学生活动：观察二极管导通、截止；三极管饱和、截止时相当于的“开关”作用，体会数字信号形成的过程。

教学环节2：数制和码制

1．数制

教师活动：举例说明十进制、二进制的十六进制，介绍二进制数和十进制数相互转换的规律； 学生活动：巩固练习二进制数、十六进制和十进制数的相互转换。

2．码制

教师活动：举例说明码制，介绍十进制数和8421BCD 码相互转换的规律；

学生活动：巩固练习十进制数和8421BCD 码的相互转换。

三、课堂小结

二进制、十六进制数和十进制数的相互转换规律：

二、十六进制数转换为十进制数：数码乘权再相加；

十进制数转换为二、十六进制数：除基数（2、16）取余倒记法。

四、课堂练习

《学习指导与练习》；

五、课后作业

【板书设计】

【教学后记】

电工电子技术及应用教案（9-2）

【课题编号】

××-09-02

【课题名称】

逻辑门电路

【教学目标】

应知：

1．掌握与门、或门、非门等基本逻辑门符号、逻辑功能与表达式。

2．了解与非门、或非门、与或非门等复合逻辑门的逻辑功能及表示符号。

3．了解TTL 门电路、CMOS 门电路的型号及使用常识。

应会：

能识别各种逻辑门符号，会识别集成逻辑门引脚，会利用集成逻辑门连接所需逻辑电路。

【教学重点】

基本逻辑门电路的逻辑符号和逻辑功能；集成逻辑门的引脚识别及应用。

【难点分析】

TTL 门电路、CMOS 门电路的识别及使用。

【学情分析】

避开单纯的理论讲解，利用“做中教”让学生感知、归纳与门、或门和非门电路的逻辑功能，从而在此基础上通过“叠加”引出复合逻辑门电路，学生会轻松理解、掌握。通过实物展示让学生认识集成逻辑门电路并掌握芯片的使用。

【教学方法】

实验法、讲授法

【教具资源】

与、或、非逻辑门实验电路；集成逻辑门芯片。

【课时安排】

2学时（90分钟）

【教学过程】

一、导入新课

联系生活实际，教师引导学生列举符合与、或、非逻辑关系的实例，让学生感知所要学习的逻辑关系的重要应用。

二、讲授新课

教学环节1：与逻辑和与门电路

教师活动：“做中教”

学生活动：实验一，将一组电池、两个开关和一个小灯炮按电路图连接实物电路，分：两开关都断开、闭合A 开关、闭合B 开关、两开关都闭合四种情况，观察小灯炮亮与否。假设开关断开为0，闭合为1；灯灭为0，灯亮为1，将实验结果记录填表，归纳“与”的逻辑功能。

实验二，改换或门电路，同样分四种情况，记录实验结果填表，归纳“或”的逻辑功能。 实验三，改换非门电路，分别将开关打开、断开，记录实验结果填表，归纳“非”的逻辑功能。 教师活动：总结

（1）与门符号、与门表达式、与逻辑功能是“有0出0，全1出l”。

（2）或门符号、或门表达式、或逻辑功能是“全0出0，有1出1”。

（3）非门符号、非门表达式、非逻辑功能是“有0出1，有1出0”

教学环节2：复合逻辑门电路

教师活动：在基本逻辑门的基础上“叠加”引出各复合门电路。

学生活动：从“叠加”中认识与非、或非、与或非、同或、异或门等复合逻辑门电路的符号、表达式、逻辑功能。

教师活动：给出例题，通过例题引导学生将开关元件与数字电路的工作状态联系一起。

学生活动：通过例题，了解数字电路产生数字的过程。

教学环节3：集成逻辑门电路

教师活动：展示TTL 、COMOS 集成逻辑门芯片

学生活动：学习集成逻辑门芯片型号、引脚的识别及使用常识。

三、课堂小结

1．与、或、非门电路的逻辑符号、逻辑表达式和逻辑功能。基本逻辑门电路可以组成较复杂的复合逻辑门与非门、或非门等。

大类。 使用集成数字电路产品时，要会查产品手册，掌握每个产品的逻辑功能、主要参数、引脚功能及引脚编号判别方法。

四、课堂练习

《学习指导与练习》

五、课后作业

【板书设计】

【教学后记】

电工电子技术及应用教案（9-3）

【课题编号】

03-09-03

【课题名称】

制作在三人表决电路

【教学目标】

应知：识读TTL 与非门的引脚；

应会：会应用TTL 与非门连接所需组合逻辑电路。

【教学重点】

组合逻辑电路的安装与测试。

【难点分析】

正确规范安装三人表决电路，完成设计要求。

【学情分析】

在学习基本逻辑门的基础上，利用“做中学”让学生在动手操作中学会识读集成逻辑门芯片，熟悉组合逻辑电路的安装与测试，将理论应用于实践，提高学生的操作技能。

【教学方法】

实训

【教具资源】

直流电源、74LS00芯片（二输入四与非门）、74LS10芯片（三输入三与非门）各1个，1k 电阻3只，小指示灯1只。

【课时安排】

1学时（45分钟）

【教学过程】

一、操作部分

教师活动：指导学生三人表决电路的安装与测试。

学生活动：在教师指导下，

（1）识读74LS00、74LS10芯片引脚。

（2）按图连接电路。

图 三人表决逻辑电路

（3）按ABC 分别为000～111逻辑关系操作开关，观察并记录小指示灯亮的情况，绘制并填写真值表。

（4）验证表决逻辑电路功能：三人表决，少数服从多数。

二、课堂小结——注意事项

（1）实验时，芯片引脚要分清，不可接错；

（2）两芯片都需可靠接电源。

三、课后作业

1．撰写三人表决电路实验报告。

2．思考：如果是一场举重比赛，A 、B 、C 三名裁判，A 为主裁判。当两名以上裁判（必须包括主裁判A 在内）认为运动员举重合格（按动电钮，发出合格信号）才算运动员举重成功。电路该怎样改动实现？

【板书设计】

【教学后记】

电工电子技术及应用教案（9-4）

【课题编号】

××-09-04

【课题名称】

组合逻辑门电路

【教学目标】

应知：组合逻辑电路特点及典型组合逻辑电路（编码器、译码器、加法器）的基本功能。

1．理解组合逻辑电路特点；

2．了解典型组合逻辑电路（编码器、译码器、加法器）的功能与应用；掌握译码显示器的使用。 应会：会根据功能表正确使用典型集成编码器、典型集成译码器及典型集成译码显示器。

【教学重点】

典型集成编码器、典型集成译码器及典型集成译码显示器的认识及使用。

【难点分析】

对于编码、译码过程的理解。

【学情分析】

本节课的内容理论性强、概念新、学生接受较困难，利用“做中教”中的74LS147 功能测试电路，让学生体会优先编器的工作过程，利用“做中教”的74HC42功能测试电路，让学生理解译码过程，利用“做中教”的闪烁数码显示器，让学生明白显示译码器由显示译码集成电路（例74LS48）和显示器（例七段数码管）两部分组成，从而将抽象知识变直观现象，以促进学生的理解掌握。利用实物芯片展示让学生认识各种编码器、译码器、译码显示器、加法器，提高学生相关技能。

【教学方法】

讲授法、演示法

【教具资源】

仿真软件、各种编码器、译码器、译码显示器、加法器芯片

【课时安排】

2学时（90分钟）

【教学过程】

一、导入新课

联系生活实际中的电报、电子钟、计算器等引出本节编码、译码、数码显示、加法器等相关知识，激发学生的学习兴趣。

二、讲授新课

教学环节1：编码器

教师活动：由电报局用每组4个十进制数码代表一个汉字就是编码，引出编码概念，展示二—十进制编码示意图及74LS147芯片。

学生活动：领会编码概念，观察74LS147芯片，认识编码芯片的引脚功能。

教师活动：“做中教”演示74LS147 功能测试电路。

学生活动：利用测试电路

（1）当输入端全为高电平时观察输出情况；

（2）当输入只有一端为高电平时观察输出情况；

（3）当输入端有两个或两个以上为高电平时观察输出情况。记录观察结果并填表比较输出结果，讨论74LS147功能，体会优先权的意义。

教师活动：总结

（1）输入端、输出端均为低电平有效，即0表示有信号，1表示无信号。

（2）当输入数据为十进制0时，只需要将全部数据输入端接高电平即可。

（3）74LS147为优先编码器，即当输入端同时输入两个或两个以上有效信号时，只接受优先级别高的输入信号编码。其优先级别为I 9最高，其余依次为I 8、I 7、I 6、I 5、I 4、I 3、I 2、I 1、I 0。

教学环节2：译码器

教师活动：由译码是编码的逆过程引出译码器。

学生活动：由编码器逆向思维理解译码的概念。

教师活动：“做中教”演示74HC42功能测试电路。

学生活动：利用测试电路

（1) 当输入端依次输入0000～1001时观察输出情况；

（2）当输入端依次输入1010～1111时观察输出情况，记录观察结果并填表，总结74HC147功能特点。

教师活动：总结

（1）输入端高电平有效、输出端为低电平有效。

（2）当输入数据0000～1001时，依次输出Y 0~Y 9十个信号，此时正常译码。

（3）当输入数据1010～1111六个超出10的无效状态时，输出皆为高电平，即74HC42集成电路能够自动拒绝伪码。

教学环节3：显示译码器

3．显示译码器

教师活动：“做中教”演示闪烁数码显示器，让学生明白显示译码器由显示译码集成电路（例74LS48）和显示器（例七段数码管）两部分组成。

学生活动：利用烁数码显示器电路

（1）当输入端DCBA 依次输入0000~1001观察显示情况；

（2）观察BI 控制端电平变化情况与数码管显示情况的关系。

教师活动：总结

（1）显示译码器由显示译码集成电路（例74LS48）和显示器（例七段数码管）两部分组成。

（2）显示译码集成电路的BI 为消隐控制端，BI =1时译码器工作，BI =0时译码器七段全部熄灭不工作，借此形成闪烁效果。

教学环节4：加法器

教师活动：讲授半加、全加器的概念，介绍全加器芯片。

学生活动：了解半加、全加器的概念及全加器芯片。

三、课堂小结

用基本逻辑门电路组合成的逻辑电路称为组合逻辑电路，简称组合电路。组合逻辑电路的特点是：任何时刻电路的输出状态直接由同一时刻的输入状态所决定，而与信号输入前的状态无关，即组合逻辑电路无记忆能力。常用的组合电路有编码器、译码器、加法器等。

四、课堂练习

《学习指导与练习》

五、课后作业

【板书设计】

【教学后记】

电工电子技术及应用教案（9-5）

【课题编号】

××-09-05

【课题名称】

时序逻辑电路（一）

【教学目标】

应知：

1．掌握时序逻辑电路特点；

2．理解各种类型触发器（基本RS 触发器、同步RS 触发器、JK 触发器、D 触发器）的图形符号和逻辑功能。

应会：

1．会搭接RS 触发器电子控制电路；

2．会使用JK 集成触发器。

【教学重点】

时序逻辑电路特点；

各种类型触发器的图形符号和逻辑功能。

【难点分析】

准确把握各种类型触发器的特点及应用。

【学情分析】

本节内容概念多且易混淆，利用“做中教”让学生首先感性理解基本触发器的特性，然后利用比较的方法引出其他类型触发器，学生易分清掌握。

【教学方法】

仿真实验法、比较法

【教具资源】

仿真软件

【课时安排】

2学时（90分钟）

【教学过程】

一、导入新课

由计算机电路中的“记忆、计数”等功能，及组合逻辑电路与时序逻辑电路的比较导入新课。

二、讲授新课

教学环节1：基本RS 触发器

教师活动：“做中教”，使用仿真软件演示基本RS 触发器电路。

学生活动：观察实验现象

（1）当输入端R 与S 分别为01、10、11，Q 初始状态分别为0、1时观察输出状态，记录观察结果并填表；

（2）比较输出结果，总结基本RS 触发器功能。

教师活动：总结

(1）电路的初始状态（原态）用Q 表示，触发后的状态（次态）用Q

(2）R 为置0端，S 为置1端，非符号表示低电平触发有效。 n n 1表示。

(3）R =0，S =0即两输入端同时为有效信号时，Q 与Q 同时被强迫为1，出现逻辑混乱，所以这种状态应当避免。

(4）选用触发器时，应了解电路结构形式和触发方式，认清置0端、置1端是低电平有效还是高电平有效。

教师活动：引入例题

学生活动：了解基本RS 触发器的实际应用。

（二）其他类型触发器

教师活动：对比引出其他类型触发器；

学生活动：对比掌握其他类型触发器（同步RS 触发器、JK 触发器和D 触发器等）的逻辑符号、逻辑功能及应用。

三、课堂小结

（1）时序逻辑电路是由具有记忆功能的触发器及构成组合逻辑电路的门电路构成的。时序逻辑电路的特点是：任何时刻电路的输出状态不仅与当时的输入状态有关，还与电路的前一个状态有关，即时序逻辑电路具有记忆功能。

（2）触发器是构成时序逻辑电路的基本单元，简单的触发器有基本RS 触发器、同步RS 触发器、JK 触发器和D 触发器等。

四、课堂练习

《学习指导与练习》

五、课后作业

【板书设计】

【教学后记】

电工电子技术及应用教案（9-6）

【课题编号】

××-09-06

【课题名称】

时序逻辑电路（二）

【教学目标】

应知：

1．典型时序逻辑电路——计数器的功能、特性及常见类型；

2．典型时序逻辑电路——寄存器的寄存过程及典型芯片。

应会：

会灵活应用典型集成计数器，会分析由其构成的应用电路的功能。

【教学重点】

典型时序逻辑电路的功能、特性及应用。

【难点分析】

典型时序逻辑电路的分析。

【学情分析】

本节内容较抽象，利用“做中教”让学生通过实验认识异步四位二进制、十进制计数器，将抽象的理论转换为形象的实验现象，学生易理解掌握。

【教学方法】

仿真实验法、比较法

【教具资源】

仿真软件、集成计数器、移位寄存器芯片

【课时安排】

2学时（90分钟）

【教学过程】

一、导入新课

由计算机电路中的计数、移位等功能及芯片展示，导入新课。

二、讲授新课

教学环节1：计数器

（一）异步二进制加法计数器

教师活动：“做中教”，用仿真软件展示异步四位二进制加法计数器功能测试电路。

学生活动：利用实验电路输入端加0.5Hz 时钟脉冲，

（1）当CR =1时，观察并记录Q 3Q 2Q 1Q 0的输出情况，填表；

（2）在任意计数时刻，让CR =0时，观察并记录

（3）总结四位二进制加法计数器功能特点。

教师活动：总结 Q 3Q 2Q 1Q 0的输出情况。

（1）当CR =1时，每来一个脉冲计数一次，Q 3Q 2Q 1Q 0由0000变化到1111，计数十六次后，计数器又从初始状态0000开始计数。所以四位二进制计数器又称为十六进制计数器。

（2）每输入一个脉冲，就进行一次加1运算的计数器称为加法计数器，也称为递增计数器；相反，每输入一个脉冲，就进行一次减1运算的计数器称为减法计数器，也称为递减计数器。

（3）构成异步四位二进制加法计数器的四个JK 触发器的脉冲并非受同一CP 脉冲的控制，各触发器的翻转有先有后，所以称为异步计数器。如果各触发器都受同一个CP 脉冲控制，各触发器的翻转是同步的，则称为同步计数器。

（4）无论计数到何值，只要CR =0，输出Q 3Q 2Q 1Q 0立刻为0000，即CR 为清零端。

学生活动：在教师的引导下，初步掌握异步四位二制加法计数器工作过程；

（二）异步十进加法计数器

教师活动：“做中教”，用仿真软件展示异步十进制加法计数器功能测试电路。

学生活动：利用实验电路，输入端加0.5Hz 时钟脉冲，

（1）当CR =1时，观察并记录Q 3Q 2Q 1Q 0的输出情况，填表；

（2）在任意计数时刻，让CR =0时，观察并记录

（3）总结异步十进制加法计数器功能特点。

教师活动：总结

（1）当CR =1时，每来一个脉冲计数一次，Q 3Q 2Q 1Q 0由0000变化到1001，计数十次后，计数器又从初始状态0000开始计数。所以该计数器称为异步十进制加法计数器。

（2）无论计数到何值，只要CR =0，输出Q 3Q 2Q 1Q 0立刻为0000，即CR 为清零端。

教学环节2：集成移位寄存器

教师活动：由实际需要导入寄存器，展示74LS194芯片及其引脚图；

学生活动：在教师的引导下，认识74LS194芯片及引脚图，清楚其逻辑功能。

三、课堂小结

（1）常用的时序逻辑电路有寄存器和计数器等。

（2）计数器是一种能对输入脉冲进行累计计数的逻辑器件，除了计数功能之外，还具有分频、定时等功能，广泛地应用于各种数字系统和数字计算机中。计数器有二进制和十进制、异步和同步等类别。

（3）寄存器是一种能够存放数码或以二进制代码形式表示的信息。移位寄存器具有数码寄存和移位两种功能。

四、课堂练习

《学习指导与练习》

五、课后作业

【板书设计】

【教学后记】

Q 3Q 2Q 1Q 0的输出情况。

电工电子技术及应用教案（9-7）

【课题编号】

××-09-07

【课题名称】

数字电路的应用

【教学目标】

应知：

1．了解555集成定时器及应用。

2．了解模数转换、数模转换的特点。

应会：

会应用555集成定时器构成典型电路。

【教学重点】

555集成定时器芯片引脚功能；逻辑功能及应用。

【难点分析】

对555集成定时器芯片工作过程的把握。

【学情分析】

555集成定时器应用广泛，但其芯片引脚功能难以把握，尤其是与外电路连接时对其工作过程的分析。利用“做中教”，让学生学会555定时器的使用，通过例题让学生把握其功能，为其更广泛的应用打下基础。对于模数转换部分，让学生了解即可。

【教学方法】

实验法、讲授法

【教具资源】

555定时器芯片、仿真软件

【课时安排】

2学时（90分钟）

【教学过程】

一、导入新课

联系生活中楼道的声控灯定时熄灭，液位监测电路等，引出555定时器，激发学生的学习兴趣。

二、讲授新课

教学环节1：555定时器

（一）555定时器

教师活动：展示555定时器芯片

学生活动：在教师的引导下，认识芯片、分清引脚，掌握其工作特性。

（二）555定时器的应用

教师活动：“做中教”，用仿真软件连接555时基电路。

学生活动：连接555时基电路构成振荡器电路。用示波器观察电容两端电压与输出电压波形。 教师活动：总结

该电路是用555时基电路构成的多谐振荡器电路。多谐振荡器是产生矩形脉冲的自激振荡电路，无需外加输入信号，接通电源，多谐振荡器就会自动产生矩形脉冲，振荡波形周期为T =0. 7(R 1+2R 2) C 。

教师活动：例题讲解

教学环节2：模数转换及数模转换

教师活动：讲解模数转换、数模转换的工作过程。

学生活动：了解模数转换、数模转换的工作过程。

三、课堂小结

555时基电路是一种具有广泛用途的单片集成电路，只要在其外部接上适当的阻容元件，就可以方便地构成施密特触发器、多谐振荡器等脉冲信号的产生和变换电路及其他应用电路。单片集成555时基电路有8个引脚，使用时应注意各引脚编号及性能。

模数转换（A/D）指的是将输入的模拟量转换为数字量输出，数模转换（D/A）指的是将数字量转换为模拟量，使输出的模拟量与输入的数字量成正比。模数转换器和数模转换器是用于计算机控制电路的模拟信号与数字信号之间的信号转换电路。。

四、课堂练习

《学习指导与练习》

五、课后作业

【板书设计】

【教学后记】

电工电子技术及应用教案（9-8）

【课题编号】

03-09-08

【课题名称】

用555时基电路构成多谐振振荡器

【教学目标】

应知：555时基电路的功能、特性。

应会：

（1）555时基电路芯片的引脚识别；

（2）由555芯片搭接多谐振荡器电路。

【教学重点】

555时基电路芯片的正确使用。

【难点分析】

灵活使用555时基电路芯片搭接所需功能电路。

【学情分析】

在学习555时基电路芯片功能、特性的基础上，利用“做中学”让学生在动手操作中学会识读555时基电路芯片引脚，熟练安装所需功能电路，将理论应用于实践，提高学生的操作技能。

【教学方法】

实训

【教具资源】

555时基电路芯片、1k 电阻2只，1uF 电容1只、示波器1台，直流电源1台。

【课时安排】

2学时（90分钟）

【教学过程】

一、操作部分

教师活动：指导学生完成多谐振振荡器的安装与测试。

学生活动：在教师指导下，

（1）识别555时基电路芯片引脚。

（2）设计、搭接电路。

（3）用示波器观察电容两端电压波形及输出波形特点。

（4）读出输出波形周期，验证公式T =0. 7(R 1+2R 2) C 是否成立。

二、课堂小结——注意事项

正确识读555电路芯片引脚，准确读数，合理布线。

三、课后作业

1．撰写555时基电路构成多谐振荡器实验报告。

2．思考：将555时基电路芯片的4引脚接地会出现什么实验结果？

【板书设计】

【教学后记】