《数字电子技术》教案 课题名称 认知性实践课：抢答器及举重裁判电路

《数字电子技术》教案课题名称授课地点教学目标重点

认知性实践课：抢答器及举重裁判电路数字电子实验室①让学生对数字电路有感性认识，激发学生学习兴趣。②通过简单电路的搭建与测试，增强学生学习信心。举重裁判电路教学难点 逻辑图到实际电路的转换教学基本内容与教学设计

一、初识数字电路1、数字抢答器功能简介2、数字抢答器电路简介3、数字抢答器演示二、动手做一做——搭建举重裁判电路1、逻辑问题介绍2、逻辑图（用与非门实现）3、74LS00芯片介绍4、数字实验箱简介5、学生搭建电路6、真值表的测试【归纳总结】【布置作业】教学方式方法 实践教学法、讨论法、问题教学法、暗示教学法教学手段及用具实物作 业教学参考

预习教材P1~P8杨志忠《数字电子技术； 阎石《数字电子技术基础》8《数字电子技术》教案教学目标重点

模块一数字逻辑基础模块 1.1数制与码制1.2逻辑代数基础教室①了解本模块教学内容、教学要求及重点。②学习数制与码制。③掌握基本逻辑运算关系。数制转换及基本逻辑运算教学难点 无课程介绍：模块化教学、模块化考核、重视实践技能的培养本模块主要内容、教学要求及重点教学基本内容与教学设计

【新课】数字电路概述：数字电路与模拟电路、数字电子技术的特点、数字电路的分类数制与码制数制数制转换码制逻辑代数基础1.与运算与逻辑逻辑表达式真值表与门逻辑符号基本运算规则：或运算非运算复合逻辑运算【归纳总结】【布置作业】教学方式方法讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段及用具教学方式方法讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段及用具多媒体作业1—4P~P9 13；P19 20~P教学参考书阎石《数字电子技术基础》教学内容备注模块一数字逻辑基础主要内容：教学基本要求：8421BCD熟练掌握逻辑代数的基本逻辑运算和基本定律，熟悉常用门电路的逻辑符号。熟悉常用逻辑函数的表示方法，掌握表达式、真值表、逻辑图间的相互转换。重点：基本逻辑运算；基本的公式、定律和规则。逻辑函数的真值表、逻辑式、逻辑图之间的相互转换。逻辑函数的两种化简方法。数字电路概述数字电路与模拟电路电子电路中的信号可分为两类—模拟信号和数字信号。模拟信号是在时间和幅值上都连续变化的信号，例如温度、压力、磁场、电场等物理量通过传感器变成的电信号，模拟语音的音频信号和模拟图像的视频信号等，如图1.1(a)所示。对模拟信号进行传输、处理的电子线路称为模拟电路。数字信号是在时间和幅值上都不连续变化的离散信号，也可以说是由低电平电信号VCD中的音视频信号等，如图1.1(b子钟、数字万用表的电子电路都是由数字电路组成的。（a）模拟信号波形 （b）数字信号波图1.1模拟信号和数字信号波形数字电子技术的特点或与输出信号的状态间的逻辑关系。研究数字电路的数学工具：逻辑代数数字电路的分类按集成度：小规模SS(MSI(LSI(VLSI)按开关器件类型：双极性TTL型、单极性MOS型）按有无记忆功能：组合逻辑电路、时序逻辑电路数制与码制数制数制是表示数值大小的各种计数体制，即计数进位制的简称。十进制1）基数2）数码：1，～，10进位规律：逢十进一m （m是小数位权：10i，其中inm （m是小数位二进制1）基数：22）数码：1，0进位规律：逢二进一2i八进制十六进制数码：0～9及A、、CDE、F十进制中的10～15在十六进制中用A、B、C、D、E、F表示数制转换1、其它进制数 十进制方法：加权系数求和法1.1（11001.011）＝(?)2 10（11001.01）＝12＋1×3＋×2＋01＋×002-×2-＋12-32＝16＋8＋0＋0＋1＋0＋0.25＋0＋0.125＝(25.375)102、十进制数 其它进制数方法：1）整数部分：除基数取余法（倒序）2）小数部分：乘基数取整法1.2（50.75）＝(110010.11)10 23、二进制 八进制 十六进制方法：分组转换法1.3（11001.11）＝(31.6＝(19.C)码制

2 8 16数码不仅可以表示大小，也可以表示事物，这种表示不同事物代号的数码叫代码。编制代码遵循的规则称为码制。二—十进制编码又称为BCD(BinaryCodedDecimal0～0～1616100～9，BCD8421242131．8421BCD码（恒权码）用自然二进制的0000～1001来分别表示十进制数的0～9十个数码的，从高位到低位的权分别为8、4、2、1。（801.9）=（100000000001.1001003）10 8421BCD注意：8421BCD码≠四位二进制数5421BCD（恒权码）（无权码）余三码中每位的数码没有固定的权，它可由84213余三码组成的四位二进制数比它代表的十进制数码多三。逻辑代数基础基本的逻辑运算与运算系叫做与逻辑。真值表逻辑表达式YA &与门逻辑符号 B Y基本运算规则：或运算

与门逻辑符号这种因果关系叫做或逻辑。真值表逻辑表达式YA ≥1或门逻辑符号 B Y基本运算规则：非运算

或门逻辑符号真值表逻辑表达式 YA非门逻辑符号基本运算规则：复合逻辑运算与非运算①表达式YAB②逻辑符号或非运算①表达式YAB②逻辑符号与或非运算①表达式YABCD②逻辑符号异或运算①表达式YAB

1A Y非门逻辑符号②逻辑符号③真值表同或运算①表达式YABABAB②逻辑符号③真值表【归纳总结】《数字电子技术》教案教学目标重点

模块一1.2.2逻辑代数的公式、定理和规则1.3逻辑函数的建立及其表示方法教室①理解逻辑代数的公式、定理和规则。②理解逻辑函数的建立过程。③理解逻辑函数的表示方法，掌握主要表示方法间的转换。逻辑函数的建立及其表示方法教学难点 逻辑函数的建立教学基本内容与教学设计

【复习引入】逻辑变量与逻辑函数的二值特性；基本的逻辑运算。【新课】1.逻辑代数的公式和定理2.逻辑代数的基本规则【例1】证明逻辑等式逻辑函数的建立及其表示方法逻辑函数的建立【例2】三人多数表决电路逻辑函数的表示方法逻辑函数的最小项表示法】将Y展开成最小项表达式。逻辑函数不同表示方法间的转换真值表表达式23逻辑图表达式【例6】写出下图所示逻辑图的逻辑函数表达式&≥1Y&D【归纳总结】【布置作业】教学方式方法 讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段及用具多媒体作 业 习题5、12；预习教材P14~P17教学参考书阎石《数字电子技术基础》教学参考书阎石《数字电子技术基础》教学内容备注【复习引入】基本的逻辑运算:【新课】逻辑代数的基本公式、定理和规则逻辑代数的基本公式逻辑常量运算公式逻辑变量与常量运算公式0-1律： A0A1A1A00互补律： AAAA0重叠律（自等律：AA,AAA双重否定律（还原律：AA逻辑代数的基本定理交换律：ABBA ABBA结合律：(AB)CA(BC) (AB)CA(BC)分配律：A(BC)ABAC ABC(AB)(AC)反演律（摩根定律：ABAB ABAB吸收律：AABA ABABAABABACBCABAC逻辑代数的三个基本规则利用这三个规则，可以得到更多的公式，也可扩充公式的应用范围。代入规则AA则等式仍然成立。例如，已知等式ABAB ，用函数Y=AC代替等式中的A，根据代入规则，式仍然成立，即有：(AC)BACBABC据此可以证明n个变量的摩根定律成立。反演规则对于任何一个逻辑表达式Y，如果将表达式中的所有““0”10达式就是函数Y（或称补函数）Y。这个规则称为反演规则。利用反演规则可以很容易地求出一个函数的反函数。注意：①逻辑运算的优先顺序不变；②不是单个变量的反号保持不变。对偶定理对于任何一个逻辑表达式Y，如果将表达式中的所有“+”换成“110称为函数Y的对偶函数，这个规则称为对偶规则。例如：对偶规则的意义在于：如果两个函数相等，则它们的对偶函数也相等。【例1】证明逻辑等式：ABABCABDAB(CD)AB逻辑函数的建立及其表示方法逻辑函数的建立【例2】三人多数表决电路设定变量，状态赋值；列些真值表逻辑函数的表示方法常用的逻辑函数表示方法有：逻辑表达式（不唯一）真值表（唯一性）卡诺图（唯一性）逻辑图（不唯一）波形图（不唯一）逻辑函数的最小项表示法最小项：所有变量都以原变量或以反变量的形式出现一次，并只出现一次的与项（乘积项）in2n个最小项。任意一个最小项，只有一组变量取值可使其值为1。0。1。逻辑函数的最小项表达式【例3】将YABBC展开成最小项表达式。逻辑函数不同表示方法间的转换真值表表达式23逻辑图表达式【例6】写出下图所示逻辑图的逻辑函数表达式。&≥1Y&D【归纳总结】逻辑代数的基本公式、定律和定理是逻辑代数的基础，必须熟记于心，才能做到灵【布置作业】《数字电子技术》教案教学目标重点

模块一1.4逻辑函数的化简方法教室①学习逻辑函数的最简表达式。②学习卡诺图的画法及其性质。③掌握逻辑函数的化简方法。逻辑函数的化简方法教学难点 合并相邻项逻辑函数化简方法逻辑函数的最简表达式公式化简法利用几个常用的公式化简【例1】用公式法化简逻辑函数YABCABCABCABC【例2】用公式法化简逻辑函数YADADABACCDABEF教学基本内容与教学设计

配项法【例3】用公式法化简逻辑函数YACBCACBC1.卡诺图函数的卡诺图】画出逻辑函数YABCABCABC的卡诺图。【例5】画出逻辑函数Y(A,B,C,D)m(1,3,4,6,7,11,14,15)的卡诺图。化简逻辑函数】试用卡诺图化简逻辑函数YABCABCABC。【例7】试用卡诺图化简逻辑函数Y(A,B,C,D)m(1,3,4,6,7,11,14,15)。【归纳总结】【布置作业】教学方式方法 讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段及用具多媒体作 业 习题8；预习教材复习本模块内容教学参考书阎石《数字电子技术基础》教学参考书阎石《数字电子技术基础》教学内容备注【引入】根据逻辑表达式，可以画出相应的逻辑图。但是直接根据逻辑要求而归纳出来的逻辑表达式及其对应的逻辑电路，往往不是最简单的形式，这就需要对逻辑表达式进行化简。用化简后的逻辑表达式来构成逻辑电路，所需的门电路的数目最少，电路最简单，这样有利于提高运算速度、稳定性，也比较经济。【新课】逻辑函数的化简方法化简逻辑函数经常用到的方法有两种：一种是公式（代数）化简法，就是利用逻辑代数中的公式进行化简；另一种是卡诺图化简法，用来进行化简的工具是卡诺图。逻辑函数的最简表达式与-或表达式或-与表达式与非-与非表达式或非-或非表达式与-或-非表达式每种表达式都有相应的最简形式。公式化简法公式化简法就是运用逻辑代数的基本公式、定律和定理来化简逻辑函数的一种方法。常规法：利用几个常用的公式化简ABABAAABAAABABABBCAB【例1】用公式法化简逻辑函数YABCABCABCABC（略）【例2】用公式法化简逻辑函数YADADABACCDABEF（略）配项法AAAAAAABBCAB，先写入某项，展开后消去多余项。【例3】用公式法化简逻辑函数YACBCACBC（有两种答案：YABACBCABACBC）公式化简法的优点是简单方便，不受逻辑变量数目的限制，适用于变量较多的逻辑函数是化简。缺点是直观行差，难以判断所得的结果是否为最简。而卡诺图化简法具有直观、形象且有规律，是逻辑函数化简的一种常用方法。卡诺图化简法卡诺图化简法是将逻辑函数用卡诺图来表示，在卡诺图上进行函数化简的方法。卡诺图相同，则称这样的两个最小项为相邻最小项。卡诺图：将代表n2n方格图。画法：AB0 1 012变量卡诺图逻辑函数的卡诺图

CDAB 00011110BC 0000011110 010 111 103变量卡诺图 4变量卡诺图在卡诺图上那些与给定逻辑函数的最小项相应的方格内填入1，其余的方格内填入0（或省略不填，即得到该函数的卡诺图。【例4】画出逻辑函数YABCABCABCABC的卡诺图。【例5】画出逻辑函数Y(A,B,C,D)m(1,3,4,6,7,11,14,15)的卡诺图。化简逻辑函数合并相邻项的规律：2n1的相邻最小项（1方格）合并，可消去n化简的步骤：①画变量的卡诺图②画出函数的卡诺图——填“1”③合并相邻1方格最小项——圈“1”④写最简与或表达式【例6】试用卡诺图化简逻辑函数YABCABCABCABC。CDAB 00011110A 00011110011A 00011110011110 1111111 11101【例7】试用卡诺图化简逻辑函数Y(A,B,C,D)m(1,3,4,6,7,11,14,15)。（略）注意：2n1的相邻最小项（1方格）才能合并1方格可以重复圈，但在新包围圈中至少要有一个尚未圈过的1【归纳总结】《数字电子技术》教案教学目标重点

模块一1.4.4具有无关项逻辑函数的化简本模块小结及习题课教室①了解无关项的概念及表示法。②掌握利用无关项化简逻辑函数的方法。③系统把握本模块内容。具有无关项的逻辑函数的化简教学难点 无关项的理解【复习巩固】逻辑函数的化简方法1时注意事项【例1】试用卡诺图化简逻辑函数YABACDBCDABABCD教学基本内容与教学设计

分析：利用合并相邻项的规律简化填“1”过程【新课】具有无关项的逻辑函数的化简无关项及其表示法具有无关项的逻辑函数的化简【例2】化简逻辑函数F(A,B,C,D)m(0,2,4,6,8)d【例3】化简Y(,B,C) ABC0

m(0,2,4,5,6)“”【本模块小结及习题课】教学方式方法 讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段及用具多媒体作 业 习题16；预习：下次课（实践）内容教学参考书阎石《数字电子技术基础》教学参考书阎石《数字电子技术基础》教学内容备注【复习巩固】逻辑函数的化简方法1时注意事项【例1】试用卡诺图化简逻辑函数YABACDBCDABABCD分析：利用合并相邻项的规律简化填“1”过程1.4.4具有无关项的逻辑函数的化简无关项及其表示法（1）无关项在逻辑函数中变量的某些取值组合根本不会出现，或不允许出现。取值根本不会出现或不允许出现的变量取值组合所对应的最小项叫做约束项或无关项。如“8421BCD码显示译码器电路”“水箱问题”中的无关项问题。（2)性质（3）表示法逻辑表达式：约束条件真值表（卡诺图）：具有无关项的逻辑函数的化简【例2】化简逻辑函数F(A,B,C,D)m(0,2,4,6,8)d【本模块小结】数字逻辑基础是是逻辑电路分析和设计的基础。要熟练掌握逻辑代数的基本逻辑运算真值表、逻辑图间的相互转换；熟练掌握公式法和卡诺图法化简逻辑函数的基本方法。需要重点把握：逻辑函数不同表述方法之间的相互转换和逻辑函数的两种化简方法【习题1】化简YABACBC【习题2】化简YABCABCABCABC【习题3】化简Y(,B,C) ABC0

m(0,2,4,5,6)“11”【习题4】写出给定逻辑图的输出函数表达式。《数字电子技术》教案教学目标重点

模块二基础器件模块 实践一：基本门的测试及转换数字电子实验室①进一步认识数字电子实验箱，掌握其使用方法。②学习并掌握测试基本门电路的逻辑功能的方法。③掌握基本门电路之间的转换方法。④熟悉集成芯片的连接方法。掌握数字电子实验箱的使用方法；电路的搭接及测试方法教学难点 无教学基本内容与教学设计

一、实验目的二、实验设备与器件电子课程设计实验箱，74LS00，74LS32，74LS86三、实验内容1、测试基本门逻辑功能74LS00①测真值表②判断功能74LS32①测真值表②判断功能74LS86①测真值表②判断功能2、基本门电路的转换利用与非门组成非门①搭建电路②测真值表利用与非门组成与门①搭建电路②测真值表利用与非门组成或门①搭建电路②测真值表3、简单的应用电路连接给定电路。测试电路功能，填写真值表。【归纳总结】【布置作业】教学方式方法 指导教学法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段及用具电子课程设计实验箱，74LS00，74LS32，74LS86作 业 完成实验报告；预习下次内容教学参考书教学参考书课题名称授课地点教学目标重点

模块二2.1逻辑门电路2.2触发器的特点、逻辑符号和功能数字电子实验室①进一步认识逻辑门电路。②掌握触发器的特点。熟悉基础器件及功能的测试教学难点 触发器功能的测试教学基本内容与教学设计

逻辑门电路集成逻辑门电路概述1.逻辑符号2.应用1.逻辑符号2.应用多余输入端的处理动手做——门电路功能测试——多余输入端的处理触发器的特点、逻辑符号和功能触发器概念及其特点触发器的分类、符号动手做——74LS74（0101）【归纳总结】【布置作业】教学方式方法 指导教学法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段及用具多媒体；电子课程设计实验箱，芯片教学手段及用具多媒体；电子课程设计实验箱，芯片作业预习教材P90~P91教学参考书阎石《数字电子技术基础》教学内容 备注逻辑门电路”代”代表低电平，则称为“负逻辑V～0.8V集成逻辑门电路概述集成逻辑门电路主要有TTL逻辑门电路和CMOS逻辑门电路。半导体三极管又称双极型三极管（英文缩写上BITBipolarJunction由若干BITTTL中速54/74系列、高速54H/74H系列、低功耗54LS/74LS54AS/74AS54ALS/74ALSTTL）和三态输出门。常用的MOS门电路有NMOS，PMOS，CMOS，LDMOS，VDMOS等5种。CMOS有静态功耗低、电源电压范围宽、输入阻抗高、带负载能力强、稳定性好等诸多优点。、三态门。集电极开路与非门逻辑符号应用：实现“线与” A

+VCC& Y R1YYY1 2

ABCDABCD BY注意：必须接上拉电阻R C &YYTTL三态输出门 2三态门：输出状态有高电平和低电平，还可呈第三态——高阻态。TTL三态输出门是在普通的门电路的基础上附加控制电路而构成的，故有控制端。逻辑符号控制端端）端是有效电平时，电路为工作状态，即进行逻辑运算；当控制端为无效电平时，输出为高阻态。应用：总线结构、双向传输ENAB Y ENAB Y&YA &&Y Y B ENEN EN

0××1 0 0 11 0 1 11 1 0 11 1 1 0

1××Z0 0 0 10 0 1 10 1 0 10 1 1 0多余输入端的处理原则：满足逻辑功能；符合电气特性动手做——门电路功能测试74LS54芯片——多余输入端的处理触发器的特点、逻辑符号和功能触发器概念及其特点Q Q触发器：能够存储一位二进制信息的基本单元电路称为触发器。触发器的框图：有1~n个输入端、两个互补的输出端，分别用 和 表示。通常用Q端的状态表示触发器的状态。 ...①具两个稳定状态，可分别用来表示二进制数的0和。 1 N②保持和翻转功能。接收输入信号后，两个稳定状态可以相互转换。1.触发器的分类电路结构RSRS触发器、主CMOS信号的时刻，状态的变化过程等有不同的特点。DJKT发器和T′触发器等。触发器的符号（略）动手做——74LS74只做简单测试：0状态和1状态。通过测试进一步理解0状态和1状态。课题名称模块二2.3集成触发器及其应用课题名称模块二2.3集成触发器及其应用授课地点教室教学目标重点①掌握触发器的符号及功能。②理解触发器的应用。边沿触发器教学难点触发器的应用教学基本内容与教学设计

【复习引入】触发器特点；0状态和1状态【新课】集成触发器及其应用边沿D逻辑符号功能表特性方程边沿JK1.逻辑符号功能表特性方程边沿TT′触发器触发器功能的转换JKTT′触发器2.DT′触发器触发器的应用【例】边沿D触发器，设触发器初始状态为0出输出端的波形图。【例2】边沿JK触发器，设触发器初始状态为0，已知输入信号的波形，试画出输出端的波形图。【归纳总结】【布置作业】教学方式方法 讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段及用具多媒体；作 业教学参考

作业：习题9、11；预习实验内容；布置《数字逻辑基础模块考核杨志忠《数字电子技术； 阎石《数字电子技术基础》教学内容备教学内容备注集成触发器及其应用集成触发器大多是克服了空翻的边沿触发器和主从触发器结构,它们也受时钟脉冲控制。共同的特点是触发器状态的变化只发生在时钟脉冲的上升沿或下降沿到来的时刻。边沿触发器不仅将触发器的触发翻转控制在CP触发沿到来的一瞬间，而且将接收输入信号的时间也控制在CP触发沿到来的前一瞬间。因此应用更广泛。当触发器接收输入信号，由一个稳定状态转换到另一个稳定状态时，通常把接收输入信号之前的状态称为初态（现态，记作Q，将接收输入信号之后的状态称为次态，记作Qn+1以表达式的形式体现就是特性方程。边沿D触发器逻辑符号(CP

Q Q )D 1D D 1DCP C1 CP C1Q上升沿触发D触发器功能表

Q下降沿触发DQnQDQnQ000010101111

0功能1功能可见，D触发器有置0、置1功能；如果CP条件不满足时是保持状态。特性方程： Qn1D（CP信号的有效时刻）边沿JK触发器（1）逻辑符号Q1J JCP C1 CP

Q （2）(CP)1JC11KQ下降沿触发

K 1KQ0000Qn保持功能010置0功能101置1功能11Qn翻转功能

JK触发器功能表输 入 输出可见，JK触发器有保持、置0、置1功能和翻转功能，是触发器中功能最齐全的触发器。如果CP条件不满足时是保持状态。（3）特性方程：

J K Qn1

功能说明Qn1JQnKQn（CP）边沿TT′触发器边沿T边沿T触发器是只具有保持和翻转功能的触发器。（1）逻辑符号Q QT 1T T 1TCPC1CPC1Q上升沿触发Q下降沿触发（2）状态表T触发器功能表TQnQTQnQ000011101110

保持翻转边沿T′触发器边沿T′触发器是只具有翻转功能的触发器。逻辑符号：QQCP C1CPC1Q上升沿触发下降沿触发Q边沿TT′触发器主要用于计数器，没有现成的集成芯片。触发器的应用【例1】边沿D触发器，设触发器初始状态为0，已知输入信号的波形，试画出输出端的波形图。（略）【例2】边沿JK触发器，设触发器初始状态为0，已知输入信号的波形，试画出输出端的波形图。（略）【归纳总结】【布置作业】课题名称模块二实践二：触发器及应用课题名称模块二实践二：触发器及应用授课地点教学目标重点

数字电子实验室①掌握触发器功能的测试。②理解触发器的应用。应用电路的搭接与测试教学难点 状态测试一、实验目的二、实验设备与器件电子课程设计实验箱，74LS74，74LS112三、实验内容1、测试集成触发器74LS112和74LS74的功能2、用JK触发器构成四分频电路并测试Q RD Q1 21 KS S 1D D1J 1J教学基本内容与教学设计

C1 C11K 1KR RD D KCP 23、环行移位寄存器连接下图所示电路。Q Q Q Q0 1 2 3FFFFFFFF01211D1D1D1DC1C1C1C1R R R SD D D DCPK32）预置Q0Q1Q2Q=0001。3CP，观察触发器输出状态，并填入表格。判断电路功能。【归纳总结】【布置作业】教学方式方法 指导教学法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段及用具电子课程设计实验箱，芯片作 业教学参考

作业：完成实验报告；预习下个模块内容杨志忠《数字电子技术； 阎石《数字电子技术基础》《数字电子技术》教案课题名称授课地点教学目标重点

模块三数字逻辑电路的分析方法3.1组合逻辑电路的分析数字