數(shù)字電子技術(shù)課程譯碼器的教學(xué)設(shè)計(jì)

摘要：譯碼器在數(shù)字電子電路中應(yīng)用非常普遍，特別是在總線控制的微機(jī)系統(tǒng)中廣泛使用，是數(shù)字電子技術(shù)課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。作者結(jié)合多年的教學(xué)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從提高學(xué)生興趣，完善教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段入手，對(duì)譯碼器教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了探索，以期進(jìn)一步完善教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：譯碼器；數(shù)字電子技術(shù)；教學(xué)設(shè)計(jì)

譯碼器屬于組合邏輯電路，是對(duì)輸入的二進(jìn)制編碼信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的有效輸出信號(hào)的功能電路。利用它的這一特性，在生產(chǎn)實(shí)際中，常用來(lái)選擇、查找“對(duì)象”，或?qū)崿F(xiàn)碼制轉(zhuǎn)換。比如，一座高樓大廈，里面有很多的房間，為了找到對(duì)應(yīng)的房間，每個(gè)房間都設(shè)有一個(gè)唯一的房號(hào)，那么，我們就可以根據(jù)房號(hào)找到相應(yīng)的房間了，這個(gè)過(guò)程就是譯碼過(guò)程。具體到電子電路，像我們常用到的存儲(chǔ)器芯片，它實(shí)際是一個(gè)個(gè)記憶單元的集合，在這里，每個(gè)記憶單元就像一個(gè)房間，并有著自己唯一的地址（房號(hào)），而存儲(chǔ)器件就像由很多房間構(gòu)成的高樓大廈，為了能找到、激活對(duì)應(yīng)的記憶單元，在存儲(chǔ)器件中就設(shè)置了一個(gè)譯碼功能電路，能根據(jù)輸入的地址（二進(jìn)制編碼）找到存儲(chǔ)單元。再如，利用顯示譯碼器，可以將輸入的二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管段碼信號(hào)輸出，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮數(shù)碼管，顯示字符信息?？梢?jiàn)，譯碼器在數(shù)字電子電路以及在微機(jī)控制系統(tǒng)中，是有著非常多并且非常重要的應(yīng)用的。因此，譯碼器是《數(shù)字電子技術(shù)》課程的重要教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生是否正確掌握其特性，能否正確、靈活應(yīng)用，也是檢驗(yàn)這一環(huán)節(jié)教學(xué)效果的最終指標(biāo)。

一、 教學(xué)目標(biāo)

（一） 知識(shí)目標(biāo)：1. 理解譯碼器的功能；2. 學(xué)會(huì)二進(jìn)制譯碼器內(nèi)部電路的分析；3. 掌握二進(jìn)制譯碼器的輸出邏輯表達(dá)式及其特點(diǎn)；4. 熟悉二進(jìn)制譯碼器邏輯符號(hào)及其功能表；5. 理解顯示譯碼器CD4511的功能表；6. 掌握二進(jìn)制譯碼器的應(yīng)用。

（二） 能力目標(biāo)：1. 能夠看懂各種譯碼器的功能表，并能正確地加以應(yīng)用；2. 根據(jù)數(shù)字電路功能要求，能選擇合適的譯碼器件，并能正確地加以應(yīng)用；3. 通過(guò)應(yīng)用舉例及練習(xí)，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生對(duì)數(shù)字電子電路的分析能力和設(shè)計(jì)能力，訓(xùn)練學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性。

二、 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)分析

（一） 教學(xué)重點(diǎn)：1. 二進(jìn)制譯碼器內(nèi)部電路的分析；2. 二進(jìn)制譯碼器的外特性；3. 二進(jìn)制譯碼器的應(yīng)用。

（二） 教學(xué)難點(diǎn)：1. 根據(jù)二進(jìn)制譯碼器的邏輯符號(hào)特征，正確寫(xiě)出譯碼器各輸出信號(hào)的邏輯表達(dá)式，分析出其功能表；2. 正確運(yùn)用常用的二進(jìn)制譯碼器，實(shí)現(xiàn)功能拓展；3. 組合邏輯電路分析、設(shè)計(jì)過(guò)程中思維方式的習(xí)慣性養(yǎng)成。

三、 教學(xué)方法

講解法、問(wèn)答法、演示法。

四、 教學(xué)過(guò)程及策略

教學(xué)過(guò)程中，總體上采取遞進(jìn)式的組織方式，分為譯碼器的概念及特點(diǎn)、譯碼器的原理及功能特性、譯碼器的應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)，由概念到原理、由分析到設(shè)計(jì)、由理論到實(shí)踐進(jìn)行引導(dǎo)式教學(xué)。

（一） 譯碼器的概念及特點(diǎn)

這一環(huán)節(jié)，分成兩個(gè)部分，確定兩個(gè)概念。第一部分，譯碼器概念的建立。首先，對(duì)前面教學(xué)環(huán)節(jié)編碼器功能的回顧，通過(guò)功能反向的方式，引出譯碼功能的概念，認(rèn)識(shí)到由二進(jìn)制編碼控制產(chǎn)生有效信號(hào)輸出的功能方式，建立譯碼器的概念。其次，通過(guò)“我們?cè)趺磥?lái)教室上課”的例子，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到房號(hào)與教室，從房號(hào)找到教室的譯碼功能與過(guò)程。再次，利用電子技術(shù)中存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)方式，對(duì)照教學(xué)樓結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到電子電路中譯碼器的功能及其存在的價(jià)值。緊接著，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考并回答，在我們的日常生活、生產(chǎn)以及電子電路中，還有哪些可能用到了譯碼器功能？并有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生，感覺(jué)到譯碼器可以用來(lái)“找對(duì)象”。第二部分，建立起譯碼功能實(shí)現(xiàn)時(shí)，輸入編碼的位數(shù)與輸出有效信號(hào)個(gè)數(shù)之間的關(guān)系。首先，仍然以房號(hào)為例，問(wèn)學(xué)生“假如有10個(gè)房間，最少要用多少位的十進(jìn)制數(shù)編房號(hào)？”“100個(gè)房間、1000個(gè)房間呢？”感性的總結(jié)出房號(hào)位數(shù)與房間個(gè)數(shù)之間的關(guān)系。其次，讓學(xué)生思考，“在數(shù)字系統(tǒng)的二進(jìn)制體系中，2位二進(jìn)制編碼，可以區(qū)分多少個(gè)不同的對(duì)象？”“3位呢？”讓學(xué)生總結(jié)出二進(jìn)制譯碼器輸入信號(hào)與輸出信號(hào)個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

（二） 譯碼器的原理及功能特性

這一環(huán)節(jié)，分成三個(gè)部分，熟練掌握譯碼器的特性。第一部分，從2線—4線譯碼器內(nèi)部電路入手，寫(xiě)出輸出的邏輯表達(dá)式，列出電路真值表，觀察分析出電路功能。這個(gè)過(guò)程，既是對(duì)組合邏輯電路一般分析步驟這一知識(shí)點(diǎn)的加深，又是對(duì)譯碼器功能具體電路的感性體現(xiàn)，要讓學(xué)生對(duì)2-4譯碼器（74HC139）的邏輯符號(hào)、邏輯表達(dá)式、真值表有非常熟練地掌握，為后續(xù)譯碼器的應(yīng)用做好準(zhǔn)備。第二部分，根據(jù)2-4譯碼器特性規(guī)律的總結(jié)，給出3-8譯碼器（74HC138）的邏輯符號(hào)，引導(dǎo)學(xué)生寫(xiě)出其邏輯表達(dá)式，分析出真值表，目的是培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力。第三部分，利用圖1，做74HC138的Proteus仿真，通過(guò)學(xué)生操作、演示的方式，更加感性地體現(xiàn)出3-8譯碼器的功能特性。

圖13-8譯碼器仿真電路

（三） 譯碼器的應(yīng)用

前面譯碼器仿真，實(shí)際已經(jīng)體現(xiàn)了譯碼器應(yīng)用中的一個(gè)重要方式——找目標(biāo)、找對(duì)象。這一環(huán)節(jié)中以三個(gè)例子講解譯碼器的擴(kuò)展、利用譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)功能、利用譯碼器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分配器功能時(shí)的分析方法和設(shè)計(jì)方法，并通過(guò)Proteus仿真三個(gè)例子，使學(xué)生不僅僅是知道譯碼器可以這樣用，更讓學(xué)生能根據(jù)電路功能要求，設(shè)計(jì)出正確、合理的電路。

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作者簡(jiǎn)介：

章彧，江西省南昌市，南昌工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院。