高中通用技術(shù)元器件教學(xué)優(yōu)化策略探析

丁占濤

基本觸發(fā)器是門電路的拓展應(yīng)用，按現(xiàn)行高考要求與命題趨勢來看，要求越來越高。平時教學(xué)中，如果單純地按照課本的知識邏輯來上這節(jié)課，能很好的理解觸發(fā)器的學(xué)生并不多，至于進一步的應(yīng)用更是無從談起。為了找到基本觸發(fā)器的高效教學(xué)思路和教學(xué)方法，我轉(zhuǎn)變思路，采用“總—分—總”的教學(xué)思路，優(yōu)化教學(xué)過程、逐步化解難度，掃除了學(xué)生在學(xué)習(xí)上的障礙與心理上的困惑，成效顯著。

一、整體認(rèn)識

電飯煲的保溫過程是這樣的，它把溫度控制在700C到800C之間，在溫度低于700C開始加熱，直至800C停止加熱，當(dāng)溫度由800C降到700C的過程又要保持不加熱。這兩個過程（一個保持加熱，一個是保持不加熱）都有一個保持記憶的過程，這個過程是由觸發(fā)器實現(xiàn)的。學(xué)生首先從整體上認(rèn)識到觸發(fā)器有保持記憶的功能。接著讓學(xué)生看課本了解什么是觸發(fā)器，觸發(fā)器記憶的是什么，有什么特點。

1.認(rèn)知解發(fā)器。在數(shù)字電路中能將二進制數(shù)據(jù)記憶的基本單元電路稱為觸發(fā)器。

2.把握特點。能記住信號，其中最簡單的一種稱為基本觸發(fā)器，通常由2只或非門（或2只與非門）交叉連接而成。

二、分解教學(xué)

首先要圍繞“觸發(fā)器為什么會有記憶作用”這個難點，弄清楚“它是怎么記住信息的？”

觀察基本觸發(fā)器邏輯圖是首當(dāng)其沖的。這個邏輯圖由兩只或非門交叉連接構(gòu)成，輸入腳有2個，輸出也有2個，而且輸出結(jié)果永遠(yuǎn)相反。

提出問題驅(qū)動學(xué)生思考：

（1）S和R是什么意思？

（2）S和R可以顛倒嗎？

（3）它是靠什么記憶的呢？

學(xué)生充分思考、分析、討論發(fā)現(xiàn)：要解決這個問題需要應(yīng)用一下之前所學(xué)的知識，如下：①信號從輸出引入到輸入這是反饋；②或非門的特點：有1必出0，全0才出1。

最后總結(jié)：

（1）S→SET置Q為1，并且用S的1置Q為1，R→RESET是置Q為0，并且用R的1置Q為0。

（2）該電路完全對稱，S和R可以顛倒；當(dāng)S和R確定了，Q和[Q]也就確定了。

（3）它是怎么記憶的呢？要從或非門的特點入手，當(dāng)S為1時，Q必為0，而此時Q的0反饋到R的輸入電路，由于R也為0，所以Q必為1，此時又把Q的1的反饋到S的門電路中，此時與S無關(guān)，Q恒為0，只要R不為1，Q必為1，即：

此時我們再來理解一下觸發(fā)的含義。觸發(fā)如同觸摸、聲控、光控，觸發(fā)完后，記憶是由反饋來完成的，再來看復(fù)位，同樣依據(jù)或非門的特點有1出0，我們馬上可以得出上表。至于S和R同時為1，導(dǎo)致Q和[Q]都為0，這違背了觸發(fā)器的定義：Q和[Q]相反，所以不使用。當(dāng)前的記憶永遠(yuǎn)記憶的是觸發(fā)前的狀態(tài)。同理，我也能把與非觸發(fā)器的特點和規(guī)律找出來。與非門規(guī)律是有0必出1，全1才出0，所以與非觸發(fā)器觸發(fā)靠0，所以稱為低觸發(fā)，記憶（保持）靠反饋。即：用[S]的0置Q為1，用[R]的0置Q為0，其功能表如下圖。

三、綜合分析

通過實際問題的綜合應(yīng)用分析是加深理解與進一步全面掌握“觸發(fā)器”功能必不可少的重要環(huán)節(jié)。

先來看一個實驗：調(diào)節(jié)Ui使其由0逐漸變大至最大，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，再把Ui由最大逐漸變?yōu)?，再觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況。為什么會有這樣的實驗現(xiàn)象？能否定性的分析一下原理？這種現(xiàn)象有何實際應(yīng)用？

理論分析簡介：

當(dāng)Ui=0時，與非觸發(fā)器輸入端：[S]=0，[R]=1，得出Q為1，發(fā)光二極管亮，隨著Ui逐漸增大，由于R3只有200，R1為1.8KΩ，所以[S]先變?yōu)?，[R]維持1一段時間，此時燈保持亮的狀態(tài)，直到Ui增大到一定的程度，此時[R]變?yōu)?，此時燈滅。若將Ui再由最大逐漸變小就，由于R1比R3大很多，在Ui減小過程中[R]首先變?yōu)?，[S]維持1不變，此時燈不亮，一直到Ui減小到[S]=0時，此時燈亮了。

變式訓(xùn)練：如圖所示的RS觸發(fā)器電路，當(dāng)Rp的滑片由a向b滑動時發(fā)光二極管D1和D2的發(fā)光情況為：（ ）。

A.滑片滑動時，D1由亮變滅，D2由滅變亮

B.滑片滑動時，D1由滅變亮，D2由亮變滅

C.滑片滑動時，D1由滅變亮，D2由滅變亮

D.滑片滑動時，D1由亮變滅，D2由亮變滅

點評：只要我們理解了上面的實驗電路，這道題就顯得非常簡單，它同時讓我們回顧了一下三極管非門的作用。所以做觸發(fā)器的題目只要抓住觸發(fā)器的特點即觸發(fā)條件及反饋的保持記憶功能就沒有問題了。上述電路如果把與非觸發(fā)器換做或非觸發(fā)器結(jié)果又會怎樣？

拓展應(yīng)用：利用或非觸發(fā)器設(shè)計一個簡單的光控?zé)?，要求：天亮燈滅，天暗燈亮?/p>

四、應(yīng)用實踐

如圖所示為小明同學(xué)用與非門集成芯片設(shè)計的水位控制電路。當(dāng)水位低于下限水位時，水泵開始抽水，到達(dá)上限水位時停止抽水。

1.當(dāng)水位上升到bc之間時，觸發(fā)器處于 狀態(tài)。

A.置1狀態(tài)

B.置0狀態(tài)

C.保持狀態(tài)

D.不使用狀態(tài)中選擇合適的選項

怎么去做這一問？首先應(yīng)該把題目要求看清楚，理解什么時候開始注水，什么時候停止注水，中間過程怎么樣以及這是什么類型的觸發(fā)器，是低觸發(fā)還是高觸發(fā)等等。從當(dāng)前題目來看這是與非觸發(fā)器，低觸發(fā)，低于c注水，到達(dá)b停止注水。而當(dāng)水位從b下降到c的過程是不注水的。因為水位在bc間觸發(fā)器處于保持狀態(tài)，至于保持哪種狀態(tài)要看的他的前一狀態(tài)是什么。當(dāng)前題目水位上升所以是保持注水的狀態(tài)，所以選A。

2.當(dāng)水位下降到bc之間時三極管處于 。

A.截止?fàn)顟B(tài)

B.放大狀態(tài)

C.飽和狀態(tài)中選擇合適的選項

這一問是接上一問的，水位下降觸發(fā)器也處于保持狀態(tài)，而且是處于不注水狀態(tài)。所以輸出為0，則三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，所以選A。

3.小明準(zhǔn)備搭建調(diào)試電路，發(fā)現(xiàn)手頭僅有或非門集成芯片和PNP型晶體三極管，請你幫他在兩個虛線框內(nèi)重新連接電路，實現(xiàn)原有電路功能。

第3問難度已經(jīng)上升，要想很好的完成這問出來除了把這兩類觸發(fā)器的特點很好的理解，還要綜合考慮各個元器件的特點。

首先直流電磁繼電器的觸點是常開觸點，左邊又是PNP三極管，三極管要采用共發(fā)射極接法以獲得更大的集電極電流。PNP三極管的基極為低電位才能觸發(fā)讓該三極管處于飽和狀態(tài)而得到最大電流?；蚍怯|發(fā)器是高觸發(fā)，與與非觸發(fā)器剛好相反，所以電路接法剛好與前面相反，輸出腳要選低的那個腳。參考答案如下圖。