第1章 第2课 数据采集与编码1——数字化 数制-【精彩三年】2024-2025学年高中信息技术必修第一册课程探究与巩固PPT课件（浙教版2019）

第2课　数据采集与编码1——数字化　数制 第一章 数据与信息 ——1.3　数据采集与编码，教材第13～18页 新课程目标 1．知道采样、量化、编码的数字化过程。　2.运用数字化学习平台或工具对数据进行采集与编码。 目录 CONTENTS 教材整体感悟 知本与探源 01 02 命题整体感知 尝试与研析 01 教材整体感悟 知本与探源 教材整体感悟 知本与探源 1．数据采集 早期一般是通过观察、实验等人工方式得到数据。现在，互联网、物联网的发展使得数据的获取方式已逐渐以机器获取为主。例如，传感器随时获取来自自然信源的数据，网络爬虫可在短时间内获取大量网络数据。 (1)传感器是一种能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 (2)网络爬虫是一种按照一定的规则自动地抓取网页上数据的程序或脚本。 教材整体感悟 知本与探源 2．数字化 模拟信号与数字信号可以互相转换，将___________转换成___________的过程称为数字化。模拟信号以____________的物理量存在。数字信号在取值上是__________、__________的信号，在信息技术中，这种信号表示的数据是指可被计算机存储、处理的______________。将模拟信号转换成数字信号一般需要经过________、________与________。模拟信号先由采样器按照一定时间间隔采样获得时间上离散的信号，再经模数转换器(_________)在数值上进行离散化(量化)，经过编码转换成数字 模拟信号 数字信号 连续变化 离散的 不连续 二进制数据 采样 量化 编码 ADC 教材整体感悟 知本与探源 信号。 (1)采样：将信号从连续时间(空间)域上的____________转换到离散时间(空间)域上的____________的过程，通过采样器实现。每秒的采样样本数叫作_____________，单位为赫兹(_______)。在相同的时间内，采样频率越高，采集的样本数量越多。 (2)量化：将信号的连续取值________为有限个离散值的过程。对于量化在纵坐标上进行划分的声音模拟信号而言，纵坐标划分得越细，量化就越精细，与实际数据也越接近。 模拟信号 离散信号 采样频率 Hz 近似 教材整体感悟 知本与探源 3．数制 数据在计算机内部是以___________方式进行存储和处理的。 进制是一种记数方式，亦称进位计数法或位值计数法。任何一种数制都包含两个基本要素：______和______。基又叫基数，是组成该数制的数码个数；权又叫权值，是指每一个数位上的1对应的数值，可以表示为基数的_____________。 (1)进制的标识 进位制 二进制 八进制 十进制 十六进制 标识 _____ O _____ _____ 二进制 基 权 若干次幂 B D H 教材整体感悟 知本与探源 (2)二进制数的特点 ①有两个基本数码：0，1。 ②采用逢二进一的进位规则。 (3)十六进制数的特点 ①由十六个基本数码组成，即0，1，2，…，9，A，B，C，D，E，F。 ②采用逢十六进一的进位规则。 教材整体感悟 知本与探源 1．十进制转二进制、十六进制的方法(除R取余，倒序连接)   十进制转二进制：除以2取余数，直到商为0，将所得余数倒序输出 十进制转十六进制：除以16取余数，直到商为0，将所得余数倒序输出 即35D＝100011B 即35D＝23H 教材整体感悟 知本与探源 2．二进制、十六进制转十进制的方法(位权展开) 二进制、十六进制转十进制的方法为位权展开。二进制的权值为2n，十六进制的权值为16n(n为0，1，2，…) (11011)2＝1×24＋1×23＋0×22＋1×21＋1×20＝(27)10，即11011B＝27D。 (5E)16＝5×161＋14×160＝(94)10，即5EH＝94D。 教材整体感悟 知本与探源 3．二进制与十六进制互换的方法 二进制转十六进制： 从二进制数的低位开始，每4位二进制数转 换成1位十六进制数，位数不够左边补0。 例如：1101011B＝____________H 即1101011B＝6BH 十六进制转二进制： 每1位十六进制数转换成4位二进制数，转换成二进制数后最前面的0省去不写。 例如：D7H＝ ____________ B 即D7H＝11010111B 教材整体感悟 知本与探源 4．计算机中存储容量最小的单位是比特(bit)，1位二进制数码表示1个bit，实际上计算机中以8bit为一个基本单位，称为字节(Byte)，1B＝8bit。 02 命题整体感知 尝试与研析 命题整体感知 尝试与研析 例1下列关于数字化的说法中，正确的是(　　) A．水银温度计呈现的温度值是数字信号 B．使用某APP拍照搜题获取难题解析的过程中涉及图像数字化 C．计算机只能处理十进制、十六进制数据，并将它们都转换为二进制形式进行存储 D．经过采样、量化两个步骤即可将模拟信号转换成数字信号 B 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 选项A，水银温度计呈现的温度值是模拟信号，选项错误；选项C，计算机只能处理二进制数据，选项错误；选项D，经过采样、量化、编码可将模拟信号转换成数字信号，选项错误。 命题整体感知 尝试与研析 例2某声音的模拟信号的采样如图所示，下列说法正确的是(　　) A．M 与N 采样点位置不同，它们的量化值也不同 B．0.5 秒内取样点100 个，因此采样频率为100Hz C．数字化是将离散的模拟信号转换成 连续的数字信号的过程 D．图中整个幅度划分为0～7 级的小幅 度，其量化位数为3位 D 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 选项A，M与N虽然采样点位置不同，但近似取值都为5，选项错误；选项B，0.5秒内取样点100个，因此采样频率为100/0.5＝200Hz，选项错误；选项C，数字化是将连续的模拟信号转换成离散的数字信号的过程，选项错误。 命题整体感知 尝试与研析 变式1[2023·浙江6月选考]对某段声音进行数字化，量化值的范围是0～200，则量化位数最少是(　　) A．7 B．8 C．16 D．200 【解析】 量化指将信号的连续取值近似为有限个离散值的过程，量化值一般用二进制数表示，其二进制位数决定了量化的精度，也称作量化位数。题干中已知的量化值的十进制表示范围是0～200，其二进制表示范围为00000000～11001000，因此量化位数最少为8 位，选项B正确。 B 命题整体感知 尝试与研析 变式2[2024·新昌中学检测]声音模拟信号通过采样、量化、编码等过程转换成数字信号，如图所示。下列关于声音数字化的说法中，不正确的是(　　) A．如图甲所示，声音模拟信号是以连续变化的物理量的形态存在的 B．如图乙所示，声音模拟信号的采集是按一定的时间间隔采样，间隔越大，采样的数量就越多 B 命题整体感知 尝试与研析 C．如图丙所示，采集的声音模拟信号量化为数值的过程，纵坐标划分得越细，量化值就越接近于实际数据 D．由图可知，声音模拟信号转换成声音数字信号的过程会引起失真 【解析】 如图乙所示，声音模拟信号的采集是按一定的时间间隔采样，间隔越小，采样的数量就越多，选项B错误。 命题整体感知 尝试与研析 例3下列关于数制的说法中，正确的是(　　) A．(110)2 是(11)2 的10 倍 B．(19)16 与(11)16之和为(30)16 C．(9D)16对应的二进制数的位数是8 D．(1011)2对应的十进制数是偶数 C 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 选项A，(110)2＝(6)10，(11)2＝(3)10，故(110)2 是(11)2的2倍，选项错误；选项B，(19)16＝1×161＋9×160＝(25)10，(11)16＝1×161＋1×160＝(17)10，故两者之和为42，而(30)16＝(48)10，选项错误；选项C，(9D)16＝(10011101)2，对应二进制数的位数是8，选项正确；选项D，(1011)2＝(11)10，是奇数，选项错误。 命题整体感知 尝试与研析 变式1下列说法不正确的是 (　　) A．二进制数10110 转换成十六进制数为16 B．十六进制数计算：22－13＝9 C．十六进制数37 转换成十进制数为55 D．二进制数10.01B＝1×21＋0×20＋0×2－1＋1×2－2 【解析】 十六进制的22－13相当于十进制的 34－19, 差值为15，转换成十六进制数为F，选项B错误。 B 命题整体感知 尝试与研析 变式2下列不同进制的数中，值最大的是(　　) A．11011011B B．DAH C．220D D．(333)8 【解析】 将各选项转换成十进制数后，再进行比较，选项A为219D，选项B为218D，选项D为219D，选项C值最大。 C 命题整体感知 尝试与研析 例4下列关于数值的说法中，不正确的是(　　) A．十进制偶数n先转换成二进制数，再去掉末位后，所得值的大小为n/2 B．8位二进制数最多能表示255个不同的数值 C．十六进制数n除以(10000)2，得到的余数是n的末位数 D．某4位二进制正整数n按位取反，转换成十进制数，与n相加的结果为15 B 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 8位二进制数最多表示28＝256个不同的数值，取值范围为0～255，选项B错误。 命题整体感知 尝试与研析 变式[2024·东海中学检测]下列关于数制的说法中，正确的是(　　) A．若二进制数去掉末位，则新数是原数的一半 B．7位二进制数的最大值为128D C．某n进制数为90，转换成二进制时末位数必定为0 D．2位十六进制整数一定比4位二进制整数大 D 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 选项A，若偶数二进制数去掉末位，则新数是原数的一半，奇数二进制数去掉末位，则新数是原数减一的一半，选项错误；选项B，7 位二进制数的最大值为127D，选项错误；选项C，如十一进制数90 转换成十进制数为奇数99，转换成二进制数末位为1，选项错误；选项D，2 位十六进制整数最小为16D，4 位二进制整数最大为15D，选项正确。 命题整体感知 尝试与研析 |随|堂|检|测| 1．模拟信号采样、量化原理如第2 题图所示，下列说法正确的是(　　) A．传感器和网络爬虫已经完全取代人工获取数据的方式 B．模拟信号数字化只需要采样和量化两个过程 C．对于同一模拟信号，采样的时间间隔越小，采集到的信号样本数量越多 D．模拟信号是以离散的、不连续的物理量形式存在的 C 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 选项A，数据的获取方法已逐渐以机器获取为主，但并未完全取代人工获取数据的方式，选项错误；选项B，模拟信号数字化需要采样、量化、编码，选项错误；选项D，模拟信号以连续变化的物理量存在，选项错误。 命题整体感知 尝试与研析 2．[2024·舟山中学检测]将模拟信号转换成数字信号一般需要经过采样、量化与编码。下列说法正确的是(　　) A．模拟信号是离散的、不连续的信号 B．对于同一模拟信号，采样频率越高，采集的样本数量越多 C．改变量化等级不会影响采集的数据与实际数据的关系 D．计算机能直接处理模拟信号 B 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 选项A，数字信号是离散的、不连续的信号，选项错误；选项C，改变量化等级会影响采集的数据与实际数据的关系，选项错误；选项D，计算机不能直接处理模拟信号，只能处理数字信号，选项错误。 命题整体感知 尝试与研析 3．将模拟信号转成数字信号一般需要经过采样、量化与编码。下列说法不正确的是(　　) A．图甲是模拟信号采样的过程 B．数字信号在取值上是离散的、不连续的信号 C．纵坐标划分得越细，量化就越精细，与实际数据也越接近(如图丙) D．量化就是在纵坐标上进行划分(如图甲)，然后结合每个采样点将这些数据表示出来(如图乙) 【解析】 图甲是模拟信号量化的过程，选项A错误。 A 命题整体感知 尝试与研析 4．[2024·温岭中学检测]下列数字中，与十六进制数B3H 的值相等的是(　　) A．173D B．10110101B C．179D D．10100011B 【解析】 B3H＝10110011B＝179D，选项C正确。 C 命题整体感知 尝试与研析 5．算式100B＋12O＋AH(B 表示二进制，O表示八进制，H表示十六进制)的结果是(　　) A．11000B B．11010B C．26D D．122D 【解析】 100B＝4D，12O＝10D，AH＝10D，100B＋12O＋AH＝24D＝11000B，选项A正确。 A 命题整体感知 尝试与研析 6．下列关于数制的说法中，正确的是(　　) A．3 位二进制数能表示的最大十进制数为 8 B．二进制数去掉最低位后，其对应的十进制数为原来的 1/2 C．某十进制数的末位是“0”，则该数转换成二进制数末位肯定是“0” D．某 n 进制数为 102，将该数转换成十进制数后可能小于 10 C 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 选项A，3 位二进制数能表示的最大十进制数为7，选项错误；选项B，二进制偶数去掉最低位后，其对应的十进制数为原来的 1/2，选项错误；选项D，102至少是3进制数，转换成十进制数为11D，大于10，选项错误。 温馨提示：请完成高效作业2 感谢聆听，再见！ $$