电工电子技术基础 教案 第10章 数字电路基础

1、XX职业技术学院教案首页课程名称电工电子技术基础班级授课章节第10章数字电路基础课次/周授课方法讲授教具多媒体教学内容课题1电子电路与二进制代码概述数制与码制知识目标能力目标知识目标：(1)掌握数字信号的表示方法，了解数字信号的参数含义；了解各种数制间的相互转换方法；了解常用的几种码制并掌握BCD码；能力目标：(1)会应用二进制数与十进制数、八进制数、十六进制数转换 关系进行计算；(2)会对十进制数进行BCD码制转换计算。重点难点难点：数字信号的参数含义重点：二进制数与十进制数、八进制数、十六进制数转换复习提问现代电子工程中，两大电子技术是什么？二者有什么区别？作 业10-1,10-3教学时间

2、4学时课后小结数字信号的表示方法是学习数字电子的基础，只有理解了 数字信号1和。表示的数字波形和掌握了实际数字与二进制转 换就翻开了数字电子的大门。数字1、()对应实际生活工作中的实例还需要多多观察，多 多思考进行类比加以总结，应用能力就指日可待了。ABY000010100111由真值表可见，与逻辑关系符合的规律是：“有0出0,全 1 为 1 ”。用逻辑函数式表示为：Y = A - B简写为：Y = AB显然，0- 0 = 0, 0 -1=0, 1 - 0 = 0, 1-1 = 1对于多自变量的与逻辑函数，可表示为：丫 = A3( D 其逻辑关系仍然符合上述“有0出0,全1为1”的规律。2.或

3、逻辑与及或运算2.或逻辑与 及或运算10分钟当决定某个事件的条件中，只要有一个具备，结果就会发 生，所有条件均不具备时，结果才不会发生。开关并联电路中，只要有一个开关闭合，灯就会亮，只有 两个开关全部断开，灯才不亮。据此可得或逻辑真值表。由真值表可看出，或逻辑关系符合的规律是“有1出1,全0为0”。用逻辑函数式表示为:Y = A + B式中，“ + ”表示逻辑加，读作“或”。对于多显然，0 + 0 = 0, 0+1 = 1, 1+0=1, 1 + 1 = 1 自变量的或逻辑函数，可表示为：Y= A + B + C+-其逻辑关系仍然符合上述“有1出1,全0为0”的规律。3.非逻辑及非运算非，即相

4、反。非逻辑关系是指结果与条件正好相反。条件 具备时，结果不发生;条件不具备时，结果发生。3.非逻辑及 非运算提问与总结5分钟非逻辑的条件只能有一个。非逻辑关系电路中，当开关A 闭合时，灯Y不亮；当开关A断开时，灯Y亮。假设以开关闭 合和灯亮为1,开关断开和灯不亮为0,那么可得非逻辑真值表。由真值表可看出，非逻辑符合的规律是：“有1出0,有0 出1。用逻辑函数式可表示为：Y =.式中，自变量上方的号表示非，读作“非”，A是A 的反变量。4.基本逻辑关系应用显然，()=1 1=()。4.基本逻辑关系应用逻辑代数是一种用于描述客观事物逻辑关系的数学方法。 与、或、非是事物逻辑关系中最基本的三种逻辑关

5、系，通过这 三种基本逻辑关系的组合，可以得到描述更加复杂逻辑关系的 逻辑代数。逻辑代数用数字电路来处理，就是逻辑电路了。下 面就与、或、非逻辑关系谈一下生活原形。(1)与逻辑关系举例说明“与”逻辑关系是互相依存的关系。在生活中，一双筷子、 一双鞋，一根筷子不能吃饭，一只鞋不能走路，所以它们是与 的逻辑关系。一支球队，上场运发动就是与的逻辑关系，只有 相互配合，才能打赢比赛；一个团队也是如此，要讲协调，不 能各行其是。(2)或逻辑关系注意引导,师生互动。20分钟或逻辑关系是一种替代关系。同一事件，采用不同的方法 都能完成，这些方法对于这同一事件而言，就是或逻辑关系。 如几把钥匙能翻开同一把锁，对

6、于开锁事件这几把钥匙就是或 逻辑关系；公交车的座位，谁上车都可以坐，对于乘车座位这 一事件而言，乘客就是或逻辑关系。在社会中，同一件事，总 要有越来越好的解决方法，社会才能开展。如农业生产起源于 刀耕火种，后来开展为畜力耕种，现在开展为机械化耕种与收 割。对于农业这一事件而言，这三种方法是或的逻辑关系。(3)非逻辑关系非，就是相反。在同一事件中，需要正反两个条件才能成立，这两个条件就是非的逻辑关系。如刨床往复运行，才能进 行加工；电梯的上与下，人们才能完成上楼和下楼；收入与支 出等等。复合逻辑及运算上述三种逻辑关系，在生活中是广泛存在的，通过教学抽 象，形成了逻辑代数，又通过电子电路实现了逻辑

7、代数的运算。 又通过电子电路，可以执行同一事件中的上述逻辑关系，这就 完成了自动控制。复合逻辑及运算复合逻辑是指由基本逻辑复合而成的逻辑关系。.与非逻辑及与运算与非逻辑由与逻辑和非逻辑复合而成，先进行与运算，再 进行非运算。假设自变量为A、B,函数为Y,那么与非逻辑可用 逻辑函数式表示为：Y = A - B与非逻辑符合的规律是：“有0出1,全1为0”，即0*0=10*1 = 11*0=11*1 = 0.或非逻辑及与运算或非逻辑由或逻辑和非逻辑复合而成，先进行或运算，再 进行非运算。假设自变量为A、B,函数为Y,那么或非逻辑可用 逻辑函数式表示为：学生小组互 助总结与教 师归纳。Y = A +

8、B或非逻辑符合的规律是：“有1出0,全。为1”，即oTo = 1 oTT = o TTo = o TTT = o.与或非逻辑及与运算15分钟与或非逻辑是由与逻辑、或逻辑和非逻辑复合而成的，先 与后或再非。假设自变量为A、B、C、D,函数为Y,那么与或非 逻辑可表示为：Y = AB + CD与或非逻辑符合的规律是:AB、犍彝中有任一组全为1,函 数Y为0;否那么，函数Y为1,即ii+(bo = o o- i + i 1 = 0 1 - i + r 1 = 0 o- i + i -o = 1难点.异或逻辑及与运算异或逻辑为二变量逻辑，自变量只有两个。假设自变量为A、B,函数为Y,那么异或逻辑表示为

9、：y = A3 =入6 +人后式中，“ ”读作“异或”。异或逻辑符合 的规律是：两变量取值相同时，函数值为0;两变量取值不同 时，函数值为1,即难点00 = 01 1 = 00 1 = 10=1.同或逻辑及运算同或逻辑的自变量也只有两个，假设自变量为A、B, 函数为Y,那么同或逻辑表示为：Y = AQB = AB+AB式中，”读作“同或”。同或逻辑符合的规律是： 两变量取值相同时，函数值为1;两变量 取值不同时，函数值 为0,即000=1101 = 101 = 0100 = 0同或和异或的关系如下：A0B = AB+AB= AB-AB=(A + B)(A + B)=AB + AB=A3 即同或

10、和异或互为反函数。重点讲解与提问10分钟逻辑运算的基本定律及常用公式.基本定律(1)交换律：A+B=B+AAB=BA(2)结合律：A+B+C=(A+B)+C=A+(B+C)A B- C=(A- B) C=A- (B C)(3)重叠率：A+A+A+.=AA- A- A- . =A(4)分酉己率：A+BC=(A+B)(A+C)A(B+C)=AB+AC(5)吸收率：A+AB=AA(A+B)=A(6)反演律:ABC=A+B+C+(与非等于非或)A+B+C+.=ABC(或非等于非与).常用公式(1) A+AB=A+Bi正明：左边二A+AB=(A+A)(A+B尸A+B=右边故等式成立。(2) AB+AC+

11、BCD=AB+AC正明：左边= AB+AC+BCD =AB+AC+( A+A)BCD=AB+AC+ABCD+ABCD二AB(1+CD)+AC(1+BD) =AB+AC=右边故等式成立。此公式又称添加项定理，即在一个与或表达式中，如果有 两个与项，一项含原变量(如A),令一项含反变量(如A), 而第三项中含有这两个与项中的其余全部因子(如BC),那么 第三个与项可以去掉。逻辑代数是分析、化简数字逻辑电路的工具。在完成相同 的逻辑功能前提下，借助逻辑代数，可以降低逻辑电路的复杂 性，精简电路器件的数量，优化电路设计，提高可靠性。重点 难点举例注意学生接 受能力进行 筛选。15分钟【工程应用】逻辑关

12、系应用.与逻辑关系应用在第6章的CA140普通车床电气原理图”中，主轴 电动机转动，水泵电动机才能转动，二者关系是与的逻辑关系。 两电动机控制电路开关采用串联方式。见图6-20所示。汽车为了防止误起动，采用钥匙开锁保护装置，用钥 匙转动锁芯时，锁芯带动旋转开关，将汽车电源接通，再闭合 发动机电源开关，汽车起动。即保护开关和起动开关串联，是 与的逻辑关系。当欲将钥匙拔出，必须向反方向转动(翻开钥 匙开关)，切断起动电源。高压控制开关柜的柜门上安装一个行程开关，该开关 和送电负荷开关上的保护开关串联，即为与逻辑关系，柜门没 有关闭，高压不能送电，防止人身触电。2.&逻辑关系应用三相电网上所有的用电

13、器都是并联工作，即为或逻辑 关系，或逻辑关系的特点就是工作中互不影响。甲乙两地都可以控制同一个灯泡点亮，两个开关作并联 连接，是或的逻辑关系。3.非逻辑关系应用电动机的通电开关和抱闸制动开关就是非的逻辑关系。通电时不能制动，制动时就不能通电。在低压控制电路中，运行和停机开关是非的逻辑关系 （串联非）；自锁开关是或的逻辑关系（并联或），互锁开关 是与的逻辑关系（串联与）。查看第6章低压控制电路。课堂小结课后作业附记举例视频导入5分钟(a)数字波形时序数字画图说明5分钟XX职业技术学院教案附页教案内容第10章数字电路基础课题1电子电路与二进制代码高低电平可以表示一位二进制数码；还可以表示事物的两种

14、 对立的逻辑关系，即电子电路可以进行数字运算和逻辑运算。概述数字信号的表示方法及脉冲波形的常用参数.数字信号波形图正逻辑：数字信号就是由高低电平表示的二进制信号。如果用 高电平表示数字力”，用低电平表示数字“0”，称为正逻辑(反之 称为负逻辑)。下列图是正逻辑数字波形图，图中低电平的 意义 不是“没有”，而是二进制的数“0”。.时序波形与数字波形在多个数字电路同时工作时，为了协调电路的同步，在电路 中加入时序脉冲(时钟信 号)，在时序脉冲的控制下，各个电 路的数字量都是在时序信号变化的时刻才会变化。时序 脉冲和 数字信号的关系如下图，图中是时序脉冲的上升沿起作用。(b)时序和数字波形的关系.脉

15、冲波形的常用参数理想的矩形脉冲是不存在的，下面以一个实际的矩形脉冲电 压脉冲波形进行定义。(1)脉冲幅度Um：电压脉冲波形变 化的最大值，单位为I/。(2)脉冲上升沿时间脉冲波形从0.1 Um上升到0.9 Um所需的时间。(3)脉冲下降沿时间介：脉冲波形从0.9 Um下降到0.1 Um所需 的时间。(4)脉冲宽度心：脉冲持续的时 间，一般指从脉冲上升沿0.5Um 到脉冲下降沿().5Um所需的时间。(5)脉冲周期T :在周期性脉冲中，相邻两个脉冲波形对应点 之间的时间间隔。它的倒 数即为脉冲频率(6)占空比k:脉冲宽度与脉冲周期7的比值，k=tw仃,它 反映的是脉冲波形的疏密。脉冲波的基本参数

16、是正确使用脉冲波的依据，大家要深刻理 解每个参数的意义，做到正确应用。15分钟数字电路的特点与未来数字电路所研究的是电路输出信号与输入信号之间的对应 逻辑关系。其分析的主要工具是逻辑代数和二进制数码代数，数 字电路又称数字逻辑电路。数字电路的特点：(1)便于高度集成化。数字电路采用二进制，电路结构简单， 容易集成。(2)工作可靠性高，抗干扰能力强。数字信号只有“有和无” 两种状态，不易受到噪声干扰。(3)数字信息便于长期保存，保密性好。(4)数字电路由集成电路构成，产品已经系列化，本钱低，功 能强。(5)数字电路在工程上已经取代了模拟电路。10.2数制与码制数制数制即计数的方法，是进位计数体制

17、的简称。采用何种数制 应根据实际需要而定。在数字电路中常用的数制有：十进制、二进制、八进制和十 六进制。一、十进制举例5分钟举电子 电路实 际应用 的例子。你在实 际中发 现有哪 些应用吗？.定义：十进制是以10为基数的计数体制，每一位均由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9等10个数码中的一个构成，即逢十 进一，故称十进制。.位权：在十进制数中，数码所处的位置不同，其所代表的 数值是不同的，这个数值称为相应位的位权。.举例：十进制数555数学表达式：555 = 5 x 102 + 5 x 101 + 5 x 100式中，102、101、100即为各位的位权。.表示符号：用D来表示(常省略)

18、。举例计算练习20分钟十进制数555表示为：(555) D。二、二进制.定义：以2为基数的计数体制，每一位均由0、1两个数码 中的一个构成，逢二进一，各位的位权都是2的森。.表示符号：二进制数用B来表示.举例：二进制数1101表示为(1101)Bo.练习题10-3 1.三、八进制和十六进制(计算机中常用).八进制定义：以8为基数的计数体制，有()7共8个数码， 逢八进一，各位的位权都是8的露。.八进制数用O表示，如八进制数456表示为(456)0。.十六进制定义：是以16为基数的计数体制，有09、A、B、 C、D、E、F共16个数码，逢十六进一，各位的位权都是16的幕。.十六进制数用H表示。.

19、举例：十六进制数39B表示为(39B)H。四、其他数制转换成十进制.同一个数值可以用不同的数制来表示。.二进制、八进制、十六进制转换成十进制的方法是:加权 系数求和，其相加的和即为转换成的十进制数。练习与解答.例如：(110101)B=lx25+lx24+0 x23+1x22+0 x21 +1x20 =(53)D(176)0 = 1 x 82 + 7 x 81 + 6x80 = (126)D(8C2)H= 8 x 162+12X 161 +2 x 160 = (2242)D五、二进制与八进制、十六进制的相互转换.转换原理：由于八进制的基数8二23,十六进制的基数 16=24,因此，每位八进制数

20、可由3位二进制数构成，每位十六进 制数可由4位二进制数构成。.二进制转换成八进制的方法：从低位开始每3位二进制数为一组，最后缺乏3位的，在高 位加0补足3位，每一组用对应的八进制数码代替，即为对应的 八进制数。.二进制转换成八进制举例例如：(ll()l()B = (011, 01()B = (32)O(111()1()B = (0011, l()10)B = (3A)H举例与练习10分钟课堂练习与讲.二进制转换成十六进制方法：与二进制转换成八进制的方法相似，不同的是每4位二进制 数为一组。.二进制转换成十六进制举例例如：(111010)B = (0011, 1010)B = (3A)H.八进制

21、转换最二进制的方法：将每位八进制数用与其等值的3位二进制数代替，再按原顺 序排列起来。.八进制转换成二进制举例例如：(745)d = (lll, 100, 101)B = (111100101)B.十六进制2专换成二进制的方法：将每位十六进制数用与其等值的4位二进制数代替，再按原 顺序排列起来。.十六进制转换成二进制举例例如：六、十进制转换成二进制十进制转换成二进制采用的是“除2取余法”，即用十进制数 逐步除2取余数，并将余数倒序排列。例如:将十进制数57转换成二进制数。2 _57_余12 |_8_余。-排2 | 14余0列2 _2_余12 |_3_余1方2 |_J_余1向o所以，(57)D

22、= (111001)B课堂练习：10-3 2.3.4.码制数字信息有两类:一类为数值;另一类为文字、图形、符号等 非数值的其他事物。对后一类信息，在数字系统中用一定的数码 串来表示，以便用数字电路来处理。将数码按一定规律排列在一 起，并赋予其特定的含义，就形成了代码。编写代码时所遵循的规律，就称为码制。对数字系统而言，使用最方便的是用二进制数码编写代码， 较为常用的是二-十进制代码(BCD码)。用4位二进制代码来表示十进制数的0-9十个数码，称为二 -十进制代码，又称BCD码。由于十进制数码有1()个，因此，需要4位二进制来表示。 而4位二进制代码共有16种不同的组合。根据所用1()种组合的

23、不同，BCD码又有多种形式，常用的BCD码如下。解15分钟提问码型十进制加78421 码5421 码余3码01231567890 0 0 00 0 0 10 0 100 0 110 10 00 10 10 1100 11110 0 010 0 1( ( ( ( ()000)001)010)011)10 00 0 00 0 10 I 00 1 11 0 00 0 110 10 00 10 10 1100 11110 0 010 0 110 1010 11110 01.8421 BCD 码取4位二进制数的前10种组合，即（）000（0）1001（9）,代码 从高位到低位的位权值分别为8、4、2、1

24、,故称8421 BCD码。每 组代码各位加权系数的和即为其代表的十进制数码。. 5421 BCD 码这种代码从高位到低位的位权值分别为5、4、2、1,每组代 码各位加权系数的和为其 代表的十进制数。.余3BCD码这种代码各位加权系数的和比其代表的十进制数大3,故称余 3BCD 码。.美国标准信息交换码（ASCII码）ASCII是由美国国家标准学会（ANSI） 1967年制定的，后被 ISO及CCITT等国际组织采用，用于基于文本的数据。在世界上 广泛应用于计算机的控制键盘、程序的编制等。ASCII码使用指定的7位二进制数来表示128种字符。字符 包括全部英文字母的大写和小写，数字（）到9、标点

25、符号以及美 式英语中使用的特殊控制字符等。后来又开展为用8位二进制数 （一个字节）表示256个字符。【工程应用】 10.2.3 数制和码制.数制数制是人们在生活中总结出来的记数方法。在生活和工作中 人们通过这些计数法来处理数量之间的关系。当出现了电子数字 电路之后，可以通过电路来处理二进制数字信息。二进制位数多， 又不是人们常用的计数方法，这就提出了二进制和其他进制的转 换问题。.码制以二进制自然排列，出现四进制、八进制、十六进制。要想 用二进制来表示其他进制，只能采用编码的方法得到。我们排列 组合二进制数字进行编码就称为码制。当电路数字输入或数字显示，就必须采用十进制，否那么人们看不懂。这就出现了十进制编 码，用4位二进制编码才能产生1位十进制，按照位权8421顺 序排列选出二进制09十种状态，称为8421-BCD码 (Binary-Coded Decimal)。【能力培养】10.2.4 数制转换.有一个8位计算机存储器，用“1”表示有，“0”表示无。现 在用这8位存储器存储被控设备的地址，一共有32台设备，采 用十六进制编码，现寻找第A台设备的地址，它对应着存储器状 态“0000-0000”的哪一位为高电平？要寻找第0台设备，哪一位应 为高电平？.由计算机控制的一台自动设备中，设备有起动、停机、进 刀、退刀、等等功能动作。可以采用ASCII代码表来表示这些动 作，用A表示