教案.第一讲绪论与数制和码制(最新整理)

补码：最高位作为符号位，正数为 0，负数为 1。正数的补码
和它的原码相同；负数的补码需先将原码数值逐位求反，然后在最
低位加 1。
例：N=1 0101，[1 0101] 反=1 1010
[1 1001] 补=1 1011
补码运算例： 计算9-5=(1001)B-(0101)B
1001
补码
01001
-0101
④十六进制
wk.baidu.com
各数位的权是8的幂
★对于二 进制、八进 制、十六进 制，借用十 进制规律 推广讲解 即可。
此处强调： 电路易实 现二进制。
为了节约 课时采用 课 件 PPT 演示方式 组织教学。
数码为：0～9 以及 A～F。 基数是 16，用字母 H 来表示。 运算规律：逢十六进一，即：F＋1=10。 十六进制数的权展开式：H=∑ki×16i。
2. 几种常用的数制
①十进制 数码为：0～9。 基数是 10，用字母 D 表示十进制。 运算规律：逢十进一，即：9＋1=10。 十进制数的权展开式：D=∑ki×10i。
(143.75)D=1×102+4×101+3×100+7×10-1+5×10-2
★对于十 进制，不难 理解，通过 实例说明 即可。
3）数字电子技术课程特点和学习方法——逻辑思维方法。 今 后 学 习 该课程的
方法。
1）什么是数制； 2）不同数制间如何转换； 3）码制的概念是什么； 4）用二进制表示的常用编码有哪几种？
用问题激 发学生听 课的兴趣。
1. 数制
使用多媒
表示数时，仅用一位数码往往不够用，须用进位计数的方法组 体 直 接 给
各数位的权是2的幂 若在数字电路中采用二进制，只需要有两个电路状态与二个计 数码 0 和 1 相对应。在技术上很容易实现。 ③八进制 数码为：0～7。 基数是 8，用字母 O 表示 运算规律：逢八进一，即：7＋1=10。 八进制数的权展开式：O=∑ki×8i。
(207.04)O=2×82+0×81+7×80+0×8-1+4×8-2 =(135.0625)D
( 3 7 4 . 2 6 )O
= ( 011 111 100 . 010 110)B
⑥十六进制数←→十进制数的转换
十六→十进制数转换方法：按权展开再相加即可。
十→十六进制数转换方法：先转换成二进制数，再将得到的二
进制数转换成等值的十六进制数。
4.二进制算术运算
①二进制算术运算的特点
二进制算术运算和十进制算术运算规则基本相同，区别是“逢
②十→二进制转换
方法：基数连除、连乘法。
将整数部分和小数部分单独处理，分别进行转换。整数部分---
基数连除取余；小数部分---基数连乘取整。合并后即得到结果。
整数部分：基数连除，
小数部分：基数连乘，
取余数自下而上。
取整数自上而下。
2 44
余数
2 22 ……… 0=K0
2 11 ……… 0=K1
2 5 ……… 1=K2
2 2 ……… 1=K3
2 1 ……… 0=K4
低位
0.375
请把十 × 2
整数 高位
进制数 0.750 ……… 0=K-1
0.750
44.375 转换为 二进制
×2 1.500 ……… 1=K-2 0.500
数表示。 × 2
0 ……… 1=K5
高位
1.000 ……… 1=K-3
低位
合并得到结果为：(44.375)D=(101100.011)B
5.回 答 什 成多位数码。多位数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则， 出，通过讲
么 是 数 制 称为进位计数制，简称数制。
解使学生
问题。
基数：基数就是在对应进位计数制中可能用到的数码个数。 们 理 解 即
位权：进位计数制中，每一位大小都对应该位数码乘上一个 可。
固定的数，这个固定数就是这位的权数。权数是一个幂。
数字电子技术和模拟电子技术课程的内容分工 电子技术
模拟电子技术
数字电子技术
该部分内
容属于电
子技术总
体介绍，为
了节约课
时采用课
件 PPT 演
示方式组
数字电子技术基础课程的教学目标
掌握逻辑代数理论并能熟练应用； 组合逻辑电路的分析和设计方法； 时序逻辑电路的分析和设计方法； 掌握常用器件功能设计逻辑电路； 初步掌握可编成器件的使用方法； 具备应用电子系统初级设计能力。
④十六→二进制转换
方法：将每位十六进制数用 4 位二进制数表示。
7. 回答什 么是码制 问题。
( 8 F A . C 6 )H
=(1000 1111 1010. 1100 0110)B
⑤八进制数←→二进制数的转换 方法：按照每 3 位二进制数对应于一位八进制数进行转换。
（0 0 1 1 0 1 0 1 0 . 0 1 0 )B = (152.2)O
二进一”。
加法运算
减法运算
1001 + 0101
1110 乘法运算
1001 - 0101
0100 除法运算
1001
×0101
1001 0000 1001 0000 0101101
1.1 1… 0101 1 0 0 1
0101 1000 0101 0110 0101
0010
②反码、补码和补码运算
原码：最高位为符号位，正数为 0，负数为 1。
(2A.7F)H=2×161+10×160+7×16-1+15×16-2=(42.4960937)D
各数位的权是16的幂
之之之之之之之之之之之之
十进制数 D
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
二进制数 B
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
(1000)B=1×23+0×22 +0×21+0×20=(8)D
(0100)B=0×23 +1×22 +0×21+0×20=(4)D
(0010)B=0×23 +0×22 +1×21+0×20=(2)D
(0001)B=0×23 +0×22 +0×21+1×20=(1)D (8421)B←对应的权值。
教学步骤
教学内容
设计意图 表达方式
1．提出问 题，导入 第一部分 “绪论” 章节所要 讲述的内
利用多媒
1）学习电子技术有何用途；
体课件，介
2）什么是数字电子技术，数字电子电路与模拟电子电路有何区别； 绍 问 题 背
景，用问题
3）数字电子技术基础课程的教学目标是什么；
激发学生
4）如何才能学习好数字电子技术基础？
6.讲 解 几 种常用的 数制及其 相互之间 的转换问 题。
各数位的权是10的幂
②二进制 数码为：0、1。 基数是 2，用字母 B 表示二进制。 运算规律：逢二进一，即：1＋1=10。 二进制数的权展开式：B=∑ki×2i。
(101.11)B=1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-2 =(5.75)D
们听课的
容。
兴趣。
2．对提出 问题的逐 一解答
2.1 介 绍 电子技术 概念
2.2 模 拟 信号和数 字信号以 及模拟电 子电路和 数字电子 电路特点 和概念
数字电子技术和模拟电子技术的概念
电子技术是指根据电子学的原理，利用电子元器件设计和制造 某种特定功能电路，以解决实际问题的科学。
从信号角度分析，电子电路中处理的可分为模拟信号和数字信 号，如图所示。
2.4 介 绍 数字电子 技术基础 学习方法 以及考核 方法
逻辑代数基础 逻辑门电路 组合逻辑电路 触发器与时序逻辑电路 半导体存储器与可编程逻辑器件 硬件描述语言 脉冲波形产生和整形 数模与模数转换电路
半导体二极管及应用电路 双极性晶体管及放大基本电路 场效应管及基本放大电路 多级放大与集成运算放大电路 放大电路中的反馈 运算放大器应用电路 正弦波发生电路 直流电源
考查学生解决问题能力→逻辑抽象、器件选择、电路设计；
考查学生解决问题能力→实践能力、动手能力、EDA 能力。
3.小结“绪 论”主要 内容
4．提出问 题，导入 “数制与 码制”课 程内容。
让学生了
1）电子技术概念——解决实际问题的科学；
解电子技 术概念和
2）模拟信号/数字信号和模拟电子技术/数字电子技术； 用途，以及
③二→十六进制转换
方法：将二进制数由小数点开始，整数部分向左，小数部分向
★对于数 制间的转 换，不难理 解，通过实 例说明即 可。
为了节约 课时采用 课 件 PPT 演示方式 组织教学。
右，每 4 位分成一组，不够 4 位补零，则每组二进制数便是一位十
六进制数。
( 01 0 1 1 1 1 0. 1 0 1 1 0 0 1 0)2 =(5E.B2 )H
数字电子技术基础学习方法
强调基本定理、基本概念的掌握，要养成严密的逻辑
织教学。 该部分内
思维习惯。
容属于学
本课程理论性和实践性都很强，必须多做练习且必须 习 方 法 及
注重实践。要在实践中学会研究性、探究式学习方式。 考 核 方 式 听与读相结合、勤于思考。注重逻辑思维和设计能力 介绍，为了
V(t)
电
模拟信号
子
幅度随时间连
电
续变化的信号
t
路
中
幅度和时间都 V(t)
的
是离散的信号
信
号
数字信号
t
模拟信号：在时间和数值上均具有连续性，即在任意时刻有确 定的函数值 u 或 i，并且其幅度是连续取值。
数字信号：在时间和数值上均具有离散性。 模拟电子技术——研究处理模拟信号的电子技术； 数字电子技术——研究处理数字信号的电子技术。 处理模拟信号的电子电路称为模拟电子电路。
例如，模拟信号的放大、运算、产生与变换等电路。 处理数字信号的电子电路称为数字电子电路。 例如，数字信号的存储、变换、测量等电路 数字电子与模拟电子电路的区别 ①模拟电路→注重输入输出信号之间的形状关系；
数字电路→注重输入输出信号之间的逻辑关系。 ②模拟电路→让晶体管工作在特性曲线的放大区；
数字电路→让晶体管工作在饱和区或者截止区。
的培养，而不是具体电路和公式的死记硬背。
节约课时
掌握基本的分析、设计方法，难度和复杂程度都不是 采 用 课 件
很大，以例题、作业为准。
PPT 演 示
理解数字集成电路内部工作原理即可，但应注重数字 方 式 组 织
集成电路的外部特性和典型应用。
数字电子技术考核方式
教学。
考查学生分析问题能力→逻辑分析与逻辑运算；
③模拟电路→采用工程上的等效电路法近似分析； 数字电路→采用布尔代数逻辑分析法严密分析。
④模拟电路→信号幅度连续变化抗干扰能力较弱； 数字电路→信号幅度离散变化抗干扰能力较强。
⑤模拟电路→结构较复杂集成度低不易程序控制； 数字电路→结构简单易于超大规模集成和程控。
⑥模拟电路→一般适合进行信息的在线实时处理； 数字电路→既能实时处理信息又便于存储信息。
此处强调： 虽然采用 基数连除、 连乘法，可 将十进制 数转换为 任意的 N 进制数，但 不建议采 用，因为这 样转换不 仅计算麻 烦，且易出 错。
为了节约 课时采用 课 件 PPT 演示方式 组织教学。
此处强调： 二进制加、 减、乘、除 都可以用 加法运算 来实现。
我们习惯使用十进制，而计算机硬件是基于二进制的，因此需 此 处 介 绍
该部分主 要是让学 生们了解 数字电子 技术的概 念，并解决 为什么学 习该课程 以及如何 学习该课 程等问题。
此处重点 介绍：模拟 信号和数 字信号的 特点，由此 引出数字 电子技术 和模拟电 子技术的 概念。
为了节约 课时采用 课 件 PPT 演示方式 组织教学。
2.3 介 绍 数字电子 技术基础 课程的教 学目标
第一讲 绪论与数制和码制
1.数字信号与模拟信号的区别以及数字电子技术特点和学习方法； 本讲重点 2.进制之间相互转换方法；
3.几种常用的二进制编码概念。
本讲难点 教学手段
1.十进制转换为二进制及十六进制方法； 2.8421BCD 码、余三码、格雷码的特点。
本讲宜教师讲授，用多媒体演示为主、板书为辅。
补码
+11011
0100
减法变加法
100100
舍去
5.几种常用的编码
我们常用的数字 0、1、2、3……9 通常有两大用途： • 表示大小：60 分(及格)；珠穆朗玛峰 8848.45 米。 • 表示编码：1402403 班；球王贝利编号为 10 号。
码制：借用数字进行编码而代表特定对象时，所采用的编码规 则称为码制。
八进制数 O
0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17
十六进制数 H
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
3.不同数制间的转换
①二→十进制转换
方法：将二进制数按权展开再相加，即可以转换为十进制数。
(1011.01)B=1×23 +0×22 +1×21+1×20+0×2-1+1×2-2=(11.25)D