第14课 逻辑门电路与组合逻辑电路（教案）-《电工电子技术基础与应用》同步教学（航空工业出版社）

课题 逻辑门电路与组合逻辑电路（一）—— 掌握逻辑代数的基本知识 课时 2课时（90 min） 教学目标 知识技能目标： （1）掌握数制转换和编码的方法以及常用的逻辑运算方法 （2）掌握逻辑函数的表示方法 （3）能够正确分析数字集成电路的内部逻辑结构 素质目标： （1）培养逻辑严谨、辩证统一的科学思维 （2）树立科技成才、技能报国的人生理想 教学重难点 教学重点：数制转换和编码的方法以及常用的逻辑运算方法，逻辑函数的表示方法 教学难点：正确分析数字集成电路的内部逻辑结构 教学方法 案例分析法、问答法、讨论法、讲授法 教学用具 电脑、投影仪、多媒体课件、教材 教学过程 主要教学内容及步骤 课前任务 【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，组织学生下载“任务工单——分析数字集成电路的内部逻辑结构”，并根据任务工单进行组内分工，同时提醒同学了解逻辑代数的相关知识 【学生】完成课前任务 考勤 【学生】班干部报请假人员及原因 任务导入 【教师】提出以下问题： 什么是逻辑代数？其与数字集成电路有何关系？ 【学生】思考、举手回答 传授新知 【教师】通过学生的回答引入要讲的知识，介绍数制转换、编码、逻辑运算、逻辑函数的表示方法等内容 ✈【教师】通过多媒体展示“模拟信号和数字信号的电压-时间波形”图片（详见教材），并进行讲解 电子电路中的信号分为模拟信号和数字信号两大类。其中，模拟信号在时间上或振幅上是连续的，数字信号在时间上和振幅上都是不连续的。 处理模拟信号的电路称为模拟电路，模拟电路主要研究输出信号与输入信号之间的大小和相位关系。处理数字信号的电路称为数字电路，数字电路主要研究输出信号与输入信号之间的逻辑关系，它是以逻辑代数为数学基础，使用二进制数字信号进行算术运算和逻辑运算的。下面首先介绍逻辑代数的基本知识。 6.1.1 数制转换 ✈【教师】组织学生观看“数制”视频（详见教材），让学生对相关知识有一个大致地了解 1．将二进制数、八进制数和十六进制数转换为十进制数 ✈【教师】提出以下问题，随机邀请学生进行回答 什么是二进制？ ✈【学生】聆听、思考、回答 ✈【教师】总结学生的回答 将二进制数、八进制数和十六进制数转换为十进制数，只需要按如下方式展开，然后将各展开项相加即可。 2．将十进制数转换为二进制数、八进制数和十六进制数 1）将十进制整数转换为二进制数、八进制数和十六进制数 将十进制整数转换为二进制数、八进制数和十六进制数常用的方法为：除基数取余，直到商为0。例如，将十进制数46转换为二进制数，其计算过程如下。 由此可得：。 2）将十进制小数转换为二进制数、八进制数、十六进制数 将十进制小数转换为二进制数、八进制数、十六进制数常用的方法为：乘基数取整，直至小数部分为0或达到规定的精度为止。例如，将十进制数0.562转换为二进制数的计算过程如下。 由于1.984的小数部分大于0.5，四舍五入，因此取1。由此可得 当一个数既有整数部分又有小数部分时，则可用上述两种方法分别对整数部分和小数部分进行转换，然后将转换后的两部分合并起来即可。例如 3．二进制数与十六进制数之间的相互转换 由于十六进制数的基数为16，，因此4位二进制数就相当于1位十六进制数。二进制数转换为十六进制数的方法为：将二进制数整数部分从低位到高位每4位分为一组，最后不满4位者在前面加0，每组以等值的十六进制数代替；同时将二进制数小数部分从高位到低位每4位分为一组，最后不满4位者在后面加0，每组以等值的十六进制数代替。 同理，若要将十六进制数转换为二进制数，只需要将每位十六进制数以等值的4位二进制数代替即可。 4．二进制数与八进制数之间的相互转换 二进制数与八进制数之间的转换同二进制数与十六进制数之间的转换方法相似，即将3位二进制数分为一组进行转换即可。 6.1.2 编码 将若干位二进制数按一定的方式组合起来，用于表示数和字符等信息的过程称为编码，这些特定的二进制数则称为代码。将代码还原成所表示的数和字符等信息的过程称为译码。十进制代码的编码方式较多，下面主要介绍BCD码和格雷码。 1．BCD码 若用4位二进制数来表示1位十进制数中的0～9这十个数码，则这些二进制数称为二-十进制码，简称BCD码（binary coded decimal）。 【点拨】 BCD码用4位二进制数表示的只是十进制数的一位。如果要表示一个多位十进制数，则应先将其每一位用BCD码表示，然后把它们组合起来。 由于4位二进制数有16种不同的组合方式，因此BCD码有16种代码，而从中选取10种代码来分别与十进制数中的0～9相对应，这会有多种方案，其中常用的有8421码、2421码、5421码和余3码等，如表6-4所示。 表6-4 几种常用的BCD码