第1章逻辑代数基础_教学案例

《数字电路与逻辑设计》教学案例Copyright©五邑大学《数字电路与逻辑设计》课程组Version1.0-1-第1章逻辑代数基础一、教学要求教学大纲要求基本要求（1）熟悉逻辑代数的公式和运算规则，熟练掌握逻辑代数的基本运算。（2）熟练掌握逻辑函数的表示方法及其相互转换。（3）熟练掌握公式法和卡诺图化简逻辑函数。（1）掌握逻辑代数中的基本定律和定理。（2）掌握逻辑关系的描述方法及其相互转换。（3）掌握逻辑函数的化简方法。注：（1）“教学大纲”是指本校2012年6月修订的《数字电路与逻辑设计》教学大纲；（2）“基本要求”是指2004年12月教育部高等学校电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导分委员会制订的“数字电子技术基础”课程教学基本要求。二、教学重点、难点1.重点：逻辑函数的表示方法及其相互转换、逻辑代数中的基本定律、卡诺图化简逻辑函数。2.难点：公式法化简逻辑函数和带无关项的卡诺图化简方法。三、教学过程、方法与手段第一讲教学过程进度方法与手段1.问题引入PPT放映图1所示电路，请学生回答表1各种情况下灯亮灭的情况。表1-1串联开关电路功能表ABEY+-图1.1串联开关电路输入输出开关A开关B灯Y断开断开断开闭合闭合断开闭合闭合提问：（1）开关和灯分别有几种状态？（2种）（2）设开关A、B分别用变量A和B表示，开关断开与闭合的状态分别用0和1表示；灯Y以变量Y表示，分别以0和1表示灯灭与亮的状态，将表1-1转换为真值表（课件表1-2）。引入：逻辑变量、逻辑代数（布尔代数）、逻辑与逻辑运算、数字逻辑电路、真值表、逻辑函数等基本概念，以与逻辑为例，讲述逻辑表达式、逻辑符号。小结：逻辑函数的表示方法（真值表、逻辑表达式、逻辑符号）。20mins教学方法：1.问题式教学法（PBL，ProblemBasedLearning，问题式学习）2.讲授式教学法教学手段：1.PPT多媒体辅助教学《数字电路与逻辑设计》教学案例Copyright©五邑大学《数字电路与逻辑设计》课程组Version1.0-2-2.问题引申——或逻辑、非逻辑课堂练习：PPT放映图1.3、1.4所示电路，请学生仿照与逻辑的分析方法，写出电路功能表，得到或逻辑和非逻辑的真值表、逻辑表达式。板书：或、非开关电路功能表、真值表（空表，供学生填写）。ABEY+-AEY+-R图1.3并联开关电路图1.4非逻辑开关电路讲解：PPT展示答案。给出逻辑符号。16mins教学方法：1.课堂练习式法2.讲授式教学法教学手段：1.PPT多媒体辅助教学2.板书3.知识扩展问题提出：如何用分立元件构成与、或、非门电路？仿真演示：用分立元件实现与、或、非门电路（仿真演示）(1)AND_Gate(Diode).ewb(2)OR_Gate(Diode).ewb(3)NOT_Gate(BJT).ewb注：(1)上述3各文件，可在教学资源-仿真实例下载；（2）仿真文件（*.ewb）链接或直接双击文件名可能打不开，可先运行EWB软件（WEWB32.EXE）后，通过文件菜单打开。(3)若运行WEWB32.EXE，出现“UnabletowritetoEWBprogramdirectory.Pleasechangethepermissionsofthisdirectory”，右击WEWB32.exe属性兼容性用兼容模式运行这个程序打钩下拉菜单中选择Windows98/WindowsMe。课堂练习：PPT展示各电路图，请学生讲解各电路工作原理。（板书：电路功能表）。20mins教学方法：1.课堂练习式教学法2.讲授式教学法3.仿真式教学法教学手段：1.PPT多媒体辅助教学2.EWB仿真演示《数字电路与逻辑设计》教学案例Copyright©五邑大学《数字电路与逻辑设计》课程组Version1.0-3-讲解：PPT展示答案，给出真值表和逻辑表达式。4.基本逻辑关系的扩展——复合逻辑与非、或非、异或、同或、与或非。10minsPPT展示，略讲5.逻辑函数表示方法的相互转换（1）逻辑图真值表（2）真值表逻辑表达式（3）逻辑表达式逻辑电路图（课堂练习）（4）逻辑表达式真值表（课堂练习）（5）逻辑图逻辑表达式（课堂练习）（6）真值表波形图（7）波形图真值表（课堂练习）讲解：PPT展示。仿真演示：EWBLogicConvert的使用。20mins教学方法：1.课堂练习式教学法2.讲授式教学法3.仿真式教学法教学手段：1.PPT多媒体辅助教学2.EWB仿真演示小结：（见课件）布置作业：P231-2(1)、(4)、(5)、(7)（周开利版）4mins《数字电路与逻辑设计》教学案例Copyright©五邑大学《数字电路与逻辑设计》课程组Version1.0-4-第二讲教学过程进度方法与手段1.问题引入逻辑函数的真值表列出了输入变量所有可能的取值组合所对应的输出变量的值，是逻辑函数功能的完整描述。通过真值表分别列写函数值（Y）为1和0对应的函数表达式，引出函数表达式的两种标准形式：与-或表达式和或-与表达式。课堂练习：列写下列真值表函数值（Y）为1对应的函数表达式。ABCY00000101001110010111011100010101讲解：PPT展示答案：YABCABCABC引出函数表达式的与-或标准形式。提问：如何列写上述真值表函数值（Y）为0对应的函数表达式？讲解：PPT展示答案：YABCABCABCABCABC引出函数表达式的或-与标准形式。5mins教学方法：1.问题式教学法2.启发式教学法3.课堂练习法教学手段：1.PPT多媒体辅助教学2.逻辑函数式的两种标准形式讲授最小项和最大项的概念、编号规则、性质和两种标准表达式的转换方法。重点是两种标准表达式的转换方法。两种标准表达式均可以列写出函数的真值表后直接写出（真值表法）。常用的是与或表达式，可以采用代数法和观察法列写。提问：与或表达式和或与表达式有何关系？（互补）引出或与表达式的列写方法：可将函数式首先化成最小项和的形式，然后直接写成除了这些最小项编号以外的最大项积的形式。10mins教学方法：1.讲授式教学法2.问题式教学法教学手段：1.PPT多媒体辅助教学《数字电路与逻辑设计》教学案例Copyright©五邑大学《数字电路与逻辑设计》课程组Version1.0-5-3.逻辑函数形式的变换一个逻辑函数的真值表是唯一的，但其函数式的表达形式却有多种，即逻辑函数的实现电路可以有多种形式，且各种表达式可以互相转换。讲解：以异或表达式为例，分别列写与-或式、与非-与非式、或-与非式、或非-或式、与或非式、或非-或非式、与非-与式、或-与式。课堂练习：画出异或表达式与-或式和或-与式的逻辑电路图。板书答案：说明同一逻辑函数的多种实现电路。5mins教学方法：1.讲授式教学法2.课堂练习法教学手段：1.PPT多媒体辅助教学2.板书4.公式与定理说明逻辑代数是数字电路分析和设计的重要工具，引入掌握逻辑代数公式和定理的必要性，给出逻辑代数的基本公式和常用公式，并通过课堂自学与讨论，让学生初步了解和熟悉这些公式。逻辑代数的基本公式（P12）逻辑代数的常用公式（P12）提问：如何证明或推导以上公式？（真值表法和公式推导法）课堂练习：以基本公式9和常用公式6为例让学生练习公式的证明与推导。讲解：PPT展示答案，小结真值表法和公式推导法。讲解代入定理、反演定理和对偶定理，并举例说明其应用。10mins教学方法：1.自学启发式教学法2.课堂练习法3.问题式教学法4.讲授式教学法教学手段：1.PPT多媒体辅助教学5.逻辑函数的化简讲解逻辑函数常用两种最简式：最简与-或式和最简或-与式的概念、公式法化简逻辑函数的常用方法及应用举例。10mins教学方法：1.讲授式教学法教学手段：1.PPT多媒体辅助教学小结：（见课件）布置作业：P241.3，1.6（a），1.7（1）（周开利版）5mins《数字电路与逻辑设计》教学案例Copyright©五邑大学《数字电路与逻辑设计》课程组Version1.0-6-第三讲教学过程进度方法与手段1.问题引入公式法化简逻辑函数需要一定技巧，且要对常用公式较熟悉，化简结果是否最简也往往无法判断。本讲将介绍卡诺图化简法，该法简单、直观，有明确的规则可循，易于掌握。讲解：卡诺图法化简逻辑函数的相关概念：卡诺图及其填写方法、卡诺图化简逻辑函数的步骤、卡诺图化简圈“1”的原则、合并最小项规则、举例说明卡诺图法化简逻辑函数的方法。20mins教学方法：1.讲授式教学法教学手段：1.PPT多媒体辅助教学2.课堂练习卡诺图法是逻辑函数化简的最重要的方法，需要学生牢固掌握。课堂练习下列逻辑函数的卡诺图法化简法。1()(3,4,6,7,10,13,14,15)YA,B,C,Dm（）2YABBCBCAB（）3YABCABCABCD（）其约束条件：0AB讲解：PPT展示答案。20mins教学方法：1.课堂练习法2.讲授式教学法教学手段：1.PPT多媒体辅助教学小结：（见课件）布置作业：P241.3，1.6（a），1.7（1）（周开利版）5mins