3.1 模拟信号与数字信号（教学课件）通用技术苏教版2019选择性必修1

第1节 模拟信号与数字信号 苏教版（2019）选择性必修1 高中通用技术 目 录 一、 学习目标 二、 课堂导入 三、 技术探究 四、 课堂小结 六、 课堂练习 五、 拓展延伸 学习目标 一 1.能阐述模拟信号和数字信号的含义。 2.能阐述数字信号“0”和“1”的含义。 3.通过案例分析，能辨析模拟信号和数字信号各自的优缺点。 二 课堂导入 输入 传感器 控制（处理） 电子电路 输出 执行器等 电子控制系统的基本组成部分 电子控制系统中对信号的处理过程是由电子电路完成的，电子电路所处理的信号有哪些类型呢？ 三 技术探究 识别模拟信号与数字信号 任务一 三 任务一：识别模拟信号与数字信号 　　电子控制系统中对信号的处理过程是用电子电路来完成的。电子电路所处理的信号有： 电动楼梯静止状态 滑滑梯 不连续（离散） 连续 数字信号（digital signal）和模拟信号（analog signal）两类 三 任务一：识别模拟信号与数字信号 速度 时间 连 续 连续变化的量可以用连续变化的曲线或直线描述。 三 任务一：识别模拟信号与数字信号 非连续（离散） 非连续变化的量可以用柱状图或数字表示。 图书馆借出图书数量 数量 周一 周二 周三 周四 周五 25 23 15 18 20 三 任务一：识别模拟信号与数字信号 请判断，下列量中那些是连续变化的？哪些是非连续变化的？ 1. 野外环境的亮度与地下仓库中的亮度； 2. 人的血压与人的脉搏； 3. 运动员滑冰所滑过的轨迹长度与走过同样距离所用的步数； 4. 时光的流逝与数字钟所显示的时间的变化。 前一量是连续的，后一量是非连续的。 讨论 三 任务一：识别模拟信号与数字信号 模拟声音波形的信号称为模拟信号。 模拟信号泛指那些数值可连续变化的信号。　　 模拟信号 0 u t 可用连续变化的曲线或直线 三 任务一：识别模拟信号与数字信号 有些非连续变化的量可以用数字表示，若用二进制来表示这个数，并用高和低两个电平（level）代表二进制数中的“1”和“0”，则其形成的在高、低电平之间来回跳变的电信号就是通常所说的数字信号。 0 u t 数字信号 离散数据用柱状或数字 三 任务一：识别模拟信号与数字信号 （1）220V交流电的电压（交流正弦波电压） （2）海洋上船只与船只之间的灯光联络信号 【思维碰撞】哪些是模拟信号，哪些是数字信号？ 模拟信号 数字信号 三 任务一：识别模拟信号与数字信号 小辞典 　　 电平：在数字电路中，电压（或电流等）的大小分为高、低两级．例如，TTL电路的划分方法是：2.4V ～ 5V为高级，而0 V～ 0.8V为低级。 　　通常将这两个高、低不同的电压级（或电流级等）分别称为高电平（1）和低电平（0）。 三 任务一：识别模拟信号与数字信号 马上行动： 请判断下列各例中哪些适合用1和0表示。 案例 合适或不合适 举重比赛中试举成功与否； 学生的考试成绩是否及格； 一个人的生与死； 一个人是好人还是坏人。 三 任务一：识别模拟信号与数字信号 马上行动： 请判断下列各例中哪些适合用1和0表示。 案例 合适或不合适 举重比赛中试举成功与否； 适合 学生的考试成绩是否及格； 不适合 一个人的生与死； 适合 一个人是好人还是坏人。 不适合 三 技术探究 辨析模拟信号和数字信号各自的特点 任务二 三 任务二：辨析模拟信号和数字信号各自的特点 　　演员的歌声经话筒转换成的电信号是模拟信号，一种处理方法是直接放大模拟信号，然后送到扬声器，人们便可欣赏到演员动人的歌喉。由于信号在处理过程中，不可避免地会产生失真并受到各种干扰因素的影响，因而听众所到的歌声也会失真，且伴有“沙沙”的噪音。 案例分析 三 任务二：辨析模拟信号和数字信号各自的特点 　　另一种处理方法是先将此信号转换为数字信号，处理以后再将数字信号还原成模拟信号使扬声器发声。虽然数字信号在处理过程中同样会产生失真，受到干扰，其形状也会发生变化，但它所代表的数字(即“高”和“低”)并未改变。可见数字信号在处理过程中，受波形失真和干扰的影响很小，所以听众能听到音色逼真，不带噪音的歌声。 三 任务二：辨析模拟信号和数字信号各自的特点 比此门槛高的过去为1，否则为0。 整形门 数字信号在处理过程同样也产生失真,受到干扰,但它所代表的数字(高/低)并不改变，通过处理可以恢复原来的样子。 （识别有失真和干扰影响的数字信号的方法是，设置一个电压门槛） 三 任务二：辨析模拟信号和数字信号各自的特点 数字信号的特点:容易识别，抗干扰强 　　数字信号只有高、低两个电平，容易识别，失真和干扰对数字信号影响小。 数字调音台 三 任务二：辨析模拟信号和数字信号各自的特点 数字信号的特点:处理精度高 机械秒表 测量中使用了数字信号，测量精度比以前用秒表提高了10倍。 电子秒表 三 任务二：辨析模拟信号和数字信号各自的特点 数字信号的特点:便于纪录保存 由于数字信号中只有“1”和“0”两个值，可很方便地用（具有记忆功能的）电路输出电压的高和底、电容上电荷的有和无、磁性物质的极化方向等方式纪录保存，也可用打孔的方法，如穿孔的有和无、光盘利用有无凹坑纪录“1”和“0”，还可以直接将“1”和“0”打印在纸上纪录保存。但这些方法很少能用来纪录保存模拟信号。 三 任务二：辨析模拟信号和数字信号各自的特点 模拟信号 （1）细节丰富 （2）抗干扰能力差 数字信号 （1）易于识别，抗干扰能力强 （2）便于保存 （3）处理精度高 三 技术探究 初识模拟信号与数字信号相互转换的过程 任务三 三 任务三：初识模拟信号与数字信号相互转换的过程 自然界中的物理量经传感器转换成的电信号大多数为模拟信号，所以送入计算机或其他电子控制系统处理之前，必须先转换成数字信号。 能够将模拟信号转换成数字信号的电路称为模数转换器（A/D） 三 任务三：初识模拟信号与数字信号相互转换的过程 u t 5 4 3 2 1 4.8 3.9 1.6 1.3 3.5 2.1 u t 5 4 3 2 1 5 4 2 2 4 2 u t 采 样 量化 编码 0101 0100 0010 0010 0010 0100 01010100001000100100 模数转换器（A/D） 三 任务三：初识模拟信号与数字信号相互转换的过程 摩斯电码的两种信号： 短促的点信号“・” 保持一定时间的长信号“—” 0 1 三 任务三：初识模拟信号与数字信号相互转换的过程 能够将数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器（D/A） I LOVE CHINA 三 任务三：初识模拟信号与数字信号相互转换的过程 模拟信号与数字信号之间的相互转换 01 02 电子电路所处理的信号有：数字信号和模拟信号两类。 03 四 课堂小结 信号波形模拟着信息的变化而变化信号称为模拟信号。 数字信号容易处理、处理精度高、便于记录保存等优点。 04 二进制数中的“1”和“0”，形成在高、低电平之间来回跳变的电信号称为数字信号。 现在我们来到了课堂小结环节。电子控制系统作为一个关键的概念，其工作过程和基本组成是本次课程的核心内容。 电子控制系统一般可划分为输入、控制（处理）和输出这三个基本组成部分。这三个部分紧密相连，构成了电子控制系统的工作框架。输入环节收集信息，如同人的感官获取外界信号；控制（处理）部分则对这些信息进行分析和决策，就像大脑进行思考；输出部分执行决策结果，好比身体做出相应动作。理解它们的协同运作，有助于我们把握电子控制系统的本质。 四 课堂小结 0 、1如何变成信息 五 拓展延伸 六 课堂练习 1.下列可以认为是数字信号的是 （　　） A.只有高低电平跳变的矩形脉冲信号 B.随声音作连续变化的电压信号 C.三相交流电路中的三相交流电流 D.LC振荡电路产生的信号 答案：A 解析：随声音作连续变化的电压信号、三相交流电路中的三相交流电流和LC振荡电路产生的信号都为模拟信号。 六 课堂练习 2.下列产品中，能体现数字信号优点的是（　　） A.机械秒表 B.水银温度计 C.电子计时器 D.普通录音机磁带 答案：C 解析：数字信号的优点有容易识别、处理精度高、便于记录和保存等，电子计时器之所以有这么高的计时精度，原因之一就是它在测量过程中使用了数字信号。 六 课堂练习 3.下列可以作为模拟信号的是 （　　） A.只有高低电平跳变的脉冲信号 B.随声音大小做连续变化的电压信号 C.干簧管的输出信号 D.数码成像系统 答案：B 解析：A、C、D项都是非连续变化的信号，不属于模拟信号。 六 课堂练习 4.下列事件不适合用一位二进制数“0”和“1”表示的是 （　　） A.小明是不是比自己高 B.要不要去参加聚会 C.今天会不会下雨 D.对客服人员进行“满意”、“一般”和“不满意”的评价 答案：D 解析：一位二进制数“0”和“1”只能表示两种对立的状态，“满意”、“一般”和“不满意”有三种评价状态，不能表示。 六 课堂练习 5.录制声音的过程如图所示，其中ADC模块的主要功能是 （　　） A.将模拟信号转换为数字信号 B.将数字信号转换为模拟信号 C.对模拟信号进行放大 D.对数字信号进行压缩 答案：A 解析：话筒的输入为模拟信号，存储器的信号为数字信号，则ADC模块的主要功能是将模拟信号转换为数字信号。 六 课堂练习 6.为了达到演唱会现场歌声的高保真效果，下列方法比较可行的是 （　　） A.直接通过扩音器放大声音 B.歌声经话筒转换成电信号，再经放大后送到现场的各个扬声器 C.先将信号转为数字信号，处理后再还原成模拟信号使扬声器发声 D.以上方法都可行 答案：C 解析：先将信号转为数字信号处理，数字信号处理的过程中，受波形失真和干扰的影响很小，在还原成模拟信号后，听众能听到音色逼真、不带噪声的歌声。 感谢观看 苏教版（2019）选择性必修1《电子控制技术》 $$