通信技术基础（第3版）教学指南 中职

通信技术基础（第3版）教学指南中职高教版通信技术基础（第3版）教学指南中职高教版通信技术基础（第3版）教学指南中职高教版中等职业教育国家规划教材《数字电子线路（第3版）》教学指南一、课程的性质与任务数字电路是电子技术类专业基础课程，也是自动化类、计算机类等相关专业的必修课程。本课程的任务是介绍数字逻辑电路的基础知识以及分析、设计数字逻辑电路的基本方法。二、学习本课所需的预备知识和技术1、认识电容、电阻、电感、二极管、三极管等电路的基本元器件，知道三极管的开关和放大的两种工作状态，了解模拟和开关（脉冲）电路的基本特性区别。2、会使用万用表测量电压、电流、电阻和检测基本元器件，初步掌握焊接技术。三、本教材的特点1、内容安排：①第1～4章为数字电路基础知识，是课程的基本教学内容。②第5、6章和第7章是扩展知识，为选学内容。2、本书特点：①本书作者曾在1998年出版的《电子线路（第2版）》中最先揭示卡诺图的实质及结构原理，本书秉承对卡诺图实质的揭示和应用开发，展示卡诺图在逻辑电路分析、设计中的多种实用功能。②本书注重知识的实用性，尝试对逻辑代数内容和实验手段给以最大限度的简化。3、实验对理解抽象知识有神奇的转化作用，又是电子技能的实际内容。本书安排的数字电路实验包括验证性实验和实用电路制作两类内容，适于不同阶段学习的需要。四、各章教学内容及其重点、难点第1章二进制代码和逻辑代数基础第1节二进制代码一、二进制二、二进制代码内容：介绍二进制数与二进制码的区别。重点：二进制码，数字系统对输入信息的要求。难点：对编码的理解。第2节基本逻辑一、逻辑状态和逻辑数据二、逻辑的表述方式及特点三、简单而重要的组合逻辑内容：介绍3种基本逻辑和4种组合逻辑以及逻辑的各种表述方式。重点：3种基本逻辑和逻辑的各种表述方式。难点：逻辑赋值第3节逻辑代数基础一、真值表、最小项、标准与或表达式二、摩根定理和括号变换法则三、逻辑表述方式之间的转换四、表达式化简内容：各种逻辑表述方式之间的等效转换重点：真值表、表达式、逻辑图三种表示方式之间的等效转换、摩根定理和表达式的运算转换、表达式的卡诺图化简。难点：最小项、真值表、卡诺图、标准与或式4者之间的关系，卡诺图的结构、化简使用以及最简化简的技巧。本章教学建议1、三种基本逻辑是全书最基础的知识，多结合实例，使学生建立兴趣。2、以突出实用为原则，与数字电路相关的逻辑代数知识只是最基础的内容，本书不涉及对偶函数、最大项等无实用价值的理论内容。3、真值表、逻辑表达式、逻辑图3者之间的转换及卡诺图化简是本章核心内容。第2章数字集成电路和逻辑门电路第1节数字集成电路的种类一、TTL、CMOS及其它产品简介二、逻辑电平三、电路品种、封装和名称规定内容：数字集成电路的主流系列产品简介重点：TTL系列难点：逻辑电平第2节逻辑器件图形符号标准简介一、符号组成二、认证符号内容：逻辑器件国标符号各部分的意义重点：常用逻辑符号难点：对常用逻辑符号的记忆第3节基本门电路一、TTL和CMOS系列的基本逻辑门电路二、基本门电路的改进品种内容：TTL和CMOS系列的基本逻辑门电路重点：基本逻辑电路产品难点：几种输入、输出功能改进第4节数字集成电路的使用一、逻辑门电路的特点二、数字集成电路的使用要点内容：数字集成电路的特点与使用重点：数字集成电路的使用要点难点：信号传输延迟和电平、电流匹配本章教学建议1、本章介绍的是与第1章基本逻辑对应的门电路。2、TTL门电路是数字集成电路的主流产品，具有代表性，是本书实验主选器件，应重点介绍。3、CMOS门电路对电源要求宽泛，适应性广，性能良好，实际应用较多，学生对其也应有一定了解。第3章组合逻辑电路第1节组合逻辑电路的设计一、组合逻辑图的结构特点和设计的基本步骤二、成品组合逻辑电路核心结构的设计三、竞争冒险现象的形成与抑制内容：组合电路的特性及设计步骤重点：组合电路的设计难点：竞争冒险的检验第2节组合逻辑电路的识图常识一、逻辑电路图的识读二、OC门、三态门及成品组合逻辑电路的应用实例三、普通逻辑门作控制门使用内容：逻辑电路识图常识以及OC门、三态门等含附加功能的逻辑电路。重点：组合逻辑电路设计步骤和原理难点：正、负逻辑的关系本章教学建议1、通过对成品电路的介绍，使学生对组合电路设计有所理解，增进学生对数字技术的认识。2、用对照法处理好对正、负逻辑的关系，理解负逻辑符号使用含义及处理方法。3、体会数字电路中信号传输延迟的原因，理解实际逻辑电路可能存在的问题及解决方法。第4章时序逻辑电路的设计与分析第1节时序电路的记忆单元——触发器一、基本R-S触发器二、D触发器和J-K触发器三、同步触发器内容：触发器构成原理及实际产品。重点：同步触发器和触发器功能转换。难点：边沿处触发。第2节时序逻辑电路分析一、时序逻辑电路组成二、成品时序逻辑电路分析内容：成品时序电路的分析重点：同步计数器难点：异步电路的分析第3节时序逻辑电路设计一、用成品时序电路改制二、简单时序电路设计内容：非成品时序电路的构成原理重点：任意进制计数器的几种构成方法难点：自启动电路的设计本章教学建议1、触发器的实际产品并不多，但要了解各类型触发器构成的基本原理，对边沿触发器的构成不必做具体介绍。2、把几种常用同步计数器作为学习时序逻辑电路的重点。3、对环形计数器、扭环计数器、节拍器等内容可依据学生及教学需要灵活安排。4、用74161按照指定占空比波形制作计数器的内容具有实用性。第5章半导体存储器和可编程电路（本章为选学的扩展知识）第1节半导体存储器一、随机存储器（RAM）二、只读存储器（ROM）三、存储芯片的引脚设置和计算机存储体的扩展内容：计算机必用的两种存储器：随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。重点：两种存储器特性及结构及新型ROM特性难点：新型ROM的构成第2节可编程器件的基础知识一、PROM电路的结构特点及应用二、PLD电路的基本类型及特点内容：PLD电路的结构原理及基本分类重点：PROM电路的结构特点及应用难点：PLD电路的编程原理本章教学建议1、教学重点在于两类存储器的特性和基本结构，PLD作为由PROM技术开发出的新型逻辑电路产品。2、存储器是配合计算机CPU工作的重要硬件。3、第6章模拟信号与数字信号的转换（本章为选学的扩展知识）第1节D/A转换电路的基础知识一、数字信号转换为模拟信号（D/A）的原理二、实际数字电路产品中的D/A典型电路内容：D/A转换原理和实际数字电路产品重点：D/A转换的基本原理难点：使用运算放大器的作用第2节模拟信号转换为数字信号（A/D）一、并行电压比较型A/D转换器二、逐次比较型A/D转换器三、实际A/D转换电路的典型产品内容：A/D转换原理和实际产品重点：A/D转换的基本过程难点：两种常用的A/D转换原理本章教学建议1、首先使学生明确A/D和D/A两种转换是数字系统与模拟设备连接时必不可少的。其次是模拟信号转换为数字信号与其他信息的编码有本质区别。2、本书介绍的只是两类转换的基本原理，可适当扩展介绍更新的转换原理及实际电路产品。3、对于转换速度、转换精度可结合实例说明其意义以及不同应用有不同要求。第7章脉冲电路（本章为选学的扩展知识）第1节脉冲波生成电路一、晶体管多谐振荡器二、用555集成定时器构成的多谐振荡器三、用非门构成多谐振荡器四、锯齿波信号发生器内容：脉冲振荡器的几种构成方式。重点：脉冲振荡的核心特点在于电路中的器件工作于开关状态。难点：非门脉冲振荡器中电容的充放电条件。第2节脉冲波形变换一、RC微分电路二、RC积分电路三、施密特触发器四、单稳态电路五、脉冲分压电路内容：脉冲波形变换的几种常见的电路。重点：RC类型的变换电路。难点：脉冲分压原理本章教学建议1、脉冲振荡与正弦波振荡由明显区别。2、555定时器有很强的可开发特性，是用途广泛的脉冲集成电路产品，可构成多种类型的脉冲电路。3、波形变换是模拟电路所没有的。4、脉冲电路与数字电路既有严格区别，又有密切关联。五、教学要求鉴于读者（含学校、教师及学生）类型众多，使用本教材的目的各不相同，“教学要求”也不可能有统一尺度。因此，请任课教师依据本校具体情况自拟“教学计划和要求”，或听命于本校教学主管的指示。六、实验指导实验1：数字电路实验装置制作内容：简化数字实验设备的制作。为在校学生及广大自学爱好者开拓方便之门是本书的初衷之一。重点：逻辑输入和输出显示装置的制作。难点：电源制作实验2：逻辑门电路的测试内容：本实验内容是对基本逻辑门电路产品的验证性测试，涉及电路品种较多，可选做其中几种。本实验中对于数字实验分解操作的说明，对各个实验都有指导作用。按实验数据画逻辑波形的内容在本教材是首次出现，在实验中增加这项内容的目的为进一步加深学生对真值表与波形关系的理解。重点：用分步检测法测试基本逻辑门的逻辑功能。难点：每个实验的正确接线。分解式数字电路实验的操作方法依据数字电路信号的离散性特点，数字电路实验可以分解为单个电平信号输入方式进行，并使实验设备大幅度简化。对于单个门电路的测试，可以采用断电方式的分解动作进行实验。具体操作步骤如下：1、确定实验内容和所使用的电路芯片，查资料了解芯片的内部结构和引脚功能。2、设计实验接线图（有现成图可直接使用），按图在实验板上接好实验线路，并仔细检查，确保无误。3、给实验电路接通电源，并按真值表（逻辑真值表按实验目的设计）的排列，输入一组信号电平。4、先检测输入信号电平是否正确，再检测各输出端电平，并填入真值表。5、按真值表输入组合的排列顺序，变换输入信号电平，检测输出电平，填入真值表。6、重复第5步实验内容，完成真值表所列的全部实验步骤。7、按真值表所排列的输入、输出信号的电平对应值，画出实验电路的电压波形。实验3：组合电路测试与制作内容：常用组合电路成品的测试及简单组合电路的制作。重点：成品组合电路的测试（选做其中一部分）难点：把真值表的数据转换为理论波形和组合电路制作。实验4：时序电路测试与制作内容：时序电路测试（选做）与制作时序逻辑电路对输入信号的要求体现出时序电路与组合电路的区别，本实验中对时序电路实验的操作指导是不可忽视的。重点：时序电路测试难点：简单时序电路的制作时序逻辑电路实验的分解操作法1、时序逻辑电路实验的特点由于时序电路的输出状态变换与其原状态相关，所以，做时序电路实验中途不能关闭电源，但电路动作仍然可以分解成单步进行。2、输入逻辑电路改进由于实验过程中不能断电，而且输出状态变换与其原状态相关，就要求电路的输入信号要干净、准确，机械开关触点接触过程中的颤动必须消除，简单方法是在开关后面增加防颤电路。简单实用的防颤电路可用7414（或7419、40106等）6施密特反相器（施密特电路特性见本书第2章），既简单，效果又好，对于普通数字实验已经够用了。输入装置结构如图4-69所示。图4-69具有防颤功能的逻辑输入装置3、时序电路实验操作方法按分解动作方式做触发器实验，要注意区分触发器和触发器的输入信号。（1）对于没有CP信号的触发器（如基本R-S触发器），实验操作方法与第2章的门电路检测的操作相同。（2）对于有CP（CLK）信号的触发器，RD（CLR)（3）对使用含CP（CLK）信号触发器的时序电路，要先设置触发器的输入信号状态，再操作CP信号的状态变化，并监测触发器输出端反应。实验5：EPROM编程与擦除内容：EPROM编程和擦除（两个实验内容的排序依EPROM是否存有内容决定）重点：编程器使用难点：实验设备的全程操作实验6：A/D、D/A转换功能验证说明：A/D转换实验中涉及第7章的555定时器；D/A转换实验需要10KHz的脉冲信号源。内容：A/D、D/A两种转换的验证重点：A/D、D/A两种转换实验电路的正确连接。难点：A/D实验的电位器调节操作；D/A实验的示波器调整。实验7：脉冲电路制作内容：多谐振荡器和由555定时器构成的脉冲电路。重点：由555定时器构成的三类电路。难点：施密特电压迟滞特性测试。LED闪亮电路是由最简单最容易制作的多谐振荡电路加发光二极管构成。电路由10个元件组成，其中：两只RB电阻和两只RC电阻（都用1/8W）以及两只电解电容C、两只NPN型三极管VT、两只LED组成。具体电路见上周课发的电路资料，资料中给同学介绍了4个电路供同学选用，其中3号电路可用共阳极双色LED，4号电路可用共阴极双色LED。元件参数说明：（1）LED的闪动频率由电阻RB和电容C的参数决定。为了使人眼能明显地看出LED的闪动，RB×C>50mS。（Ω×F=S、KΩ×μF=mS），时间值越大，LED闪动速度越慢。电容用47μF（或100μF）的电解电容。电阻RB选用36KΩ（或220KΩ）。电路中的RC是LED的限流、分压电阻，用数十Ω的电阻。七、教学建议逻辑代数内容比较抽象，学生理解较为困难，是全书的最大难点，但又是支撑全书的理论工具。解决方法有两点，首先是多列举实例，借助实例理解抽象的与、或、非逻辑定义；不便举例的，可等学生接触