数字电路与逻辑设计（微课版） 教案全套 于俊清 （第1--9章） 数字电路与逻辑设计基础---可编程逻辑器件.docx

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数字电路与逻辑设计基础

本章的主要知识点包括数制及其转换、二进制的算术运算、BCD码和可靠性编码等。

参考学时

2学时（总学时32课时，课时为48课时可分配4学时）。

教学目标（能力要求）

系统梳理半导体与微电子技术发展的历史，激发学生专业热情，结合我国计算机发展面临的卡脖子现状，鼓励学生积极投身信息成业自主可控；

学生可解释数字系统的概念、类型及研究方法；

学生能阐述数制的基本特点，可在不同数制之间进行数字的转换；

学生能理解带符号二进制数的代码表示，能将真值和原码、反码、补码的进行转换；

学生能熟记几种常用的编码（8421码、2421码、5421码、余三码），说明有权码和无权码的区别，能阐述不同编码的特点和特性；

学生能阐述奇偶校验码和格雷码的工作原理与主要特征，并能利用相关原理进行二进制和格雷码的转换，能根据信息码生成校验码，并能根据信息码和校验码辨别数据是否可靠。

教学重点

BCD码

奇偶校验码

格雷码

教学难点

理解不同BCD码的编码方案及相关特征

理解可靠性编码方案、验证的原理以及使用方法。

教学主要内容

课程概述（15分钟）

科技革命促生互联网时代

半导体与微电子技术发展历程

课程性质、内容与学习方法

芯片与数字电路（20分钟）

数字信号和模拟信号

数字逻辑电路的特点

数字逻辑电路的分类

数字逻辑电路的研究方法

数制及其转换（5分钟）

进位计数值的概念和基本要素

二进制和十进制的相互转换

二进制和八进制数的相互转换

二进制和十六进制数的相互转换

二进制数的算术运算（5分钟）

无符号二进制数的算术运算

带符号二进制数的机器码表示

带符号二进制数的算术运算

BCD码（20分钟）

有权码和无权码的区别

8421码的编码规律及和十进制数的转换

2421码的编码规律及和十进制数的转换

5421码的编码规律及和十进制数的转换

余三码的编码规律及和十进制数的转换

奇偶校验码（15分钟）

奇校验和偶校验的概念

奇校验和偶校验校验位的生成方法和校验方法

奇校验和偶校验的特点

格雷码（10分钟）

格雷码的特点和用途

格雷码和二进制数的相互转换

教学过程与方法

课程概述（15分钟）

科技革命促生互联网时代

以习总书记的讲话作为整个课程的导入，说明科技发展是强国必有之路，穿插不同国家崛起的历史，结合第一次工业革命、第二次工业革命，推出目前进入的互联网时代，结合中美贸易战事件，引导学生积极投身国产IT生态的建设。

PPT课件中提供了较为详实的内容，教师可以根据自己的需要控制时间选取部分进行讲述，以上这些故事素材可以在网上百度了解。

半导体与微电子技术发展历程

从电子管到半导体，到晶体管，进一步延申到分立元件电路，再到集成电路，讲述科技发展的神速，说明微电子技术是实现这些科技的物质基础，而数字电路与逻辑设计课程士气理论基础，强调课程的重要性。。

课程性质、内容与学习方法

介绍课程的性质、学习方法、教学内容以及课程考核方法。教师可以根据自己的课时、考核方法进行介绍。

芯片与数字电路（20分钟）

数字信号和模拟信号

给出模拟信号和数字信号的概念，引出数字系统的概念，并给出模拟信号和数字信号的转换过程。

数字逻辑电路的特点

介绍数字逻辑电路的特点。

数字逻辑电路的分类

结合实例介绍数字逻辑电路的分类及各自的特点。

数字逻辑电路的研究方法

介绍数字逻辑电路的任务及研究方法，强调课程所学为传统的设计方法，本课程关注的重点是对电路本身的理解，现代的设计方法将在后续的课程进行。

数制及其转换（5分钟）

这一部分内容学生大多在计算机基础、c语言等课程学习过，这里不再详细介绍，只是简单带领学生复习一下其中的重点内容。

进位计数值的概念和基本要素

介绍R进制的概念和基本要素，引申到二进制、十进制、八进制和十六进制。

二进制和十进制的相互转换

带领学生复习二进制和十进制的相互转换方法。

二进制和八进制数的相互转换

带领学生复习二进制和八进制的相互转换方法。

二进制和十六进制数的相互转换

带领学生复习二进制和十六进制的相互转换方法。

二进制数的算术运算（5分钟）

这一部分内容学生大多在计算机基础、c语言等课程学习过，这里不再详细介绍，只是简单带领学生复习一下其中的重点内容。

无符号二进制数的算术运算

带领学生复习无符号二进制的算数运算。

带符号二进制数的机器码表示

带领学生复习带符号二进制数的机器码表示。

带符号二进制数的算术运算

带领学生复习带符号二进制的算数运算。

BCD码（20分钟）

有权码和无权码的区别

给出这个表格，让学生进行观察，自主找出各种BCD码的特点。强调有权码和无权码的区别，强调每一种BCD码均有6组无效码。

8421码的编码规律及和十进制数的转换

结合学生的总结，介绍8421码的特点，以及和十进制数之间的转换方法。

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