数字电子技术课程译码器的教学设计

摘要：译码器在数字电子电路中应用非常普遍，特别是在总线控制的微机系统中广泛使用，是数字电子技术课程的重要教学环节。作者结合多年的教学与实践经验，从提高学生兴趣，完善教学方法，丰富教学手段入手，对译码器教学环节进行了探索，以期进一步完善教学效果。

关键词：译码器；数字电子技术；教学设计

译码器属于组合逻辑电路，是对输入的二进制编码信号产生对应的有效输出信号的功能电路。利用它的这一特性，在生產实际中，常用来选择、查找“对象”，或实现码制转换。比如，一座高楼大厦，里面有很多的房间，为了找到对应的房间，每个房间都设有一个唯一的房号，那么，我们就可以根据房号找到相应的房间了，这个过程就是译码过程。具体到电子电路，像我们常用到的存储器芯片，它实际是一个个记忆单元的集合，在这里，每个记忆单元就像一个房间，并有着自己唯一的地址（房号），而存储器件就像由很多房间构成的高楼大厦，为了能找到、激活对应的记忆单元，在存储器件中就设置了一个译码功能电路，能根据输入的地址（二进制编码）找到存储单元。再如，利用显示译码器，可以将输入的二进制编码转换成对应的数码管段码信号输出，驱动点亮数码管，显示字符信息。可见，译码器在数字电子电路以及在微机控制系统中，是有着非常多并且非常重要的应用的。因此，译码器是《数字电子技术》课程的重要教学内容，学生是否正确掌握其特性，能否正确、灵活应用，也是检验这一环节教学效果的最终指标。

一、 教学目标

（一） 知识目标：1. 理解译码器的功能；2. 学会二进制译码器内部电路的分析；3. 掌握二进制译码器的输出逻辑表达式及其特点；4. 熟悉二进制译码器逻辑符号及其功能表；5. 理解显示译码器CD4511的功能表；6. 掌握二进制译码器的应用。

（二） 能力目标：1. 能够看懂各种译码器的功能表，并能正确地加以应用；2. 根据数字电路功能要求，能选择合适的译码器件，并能正确地加以应用；3. 通过应用举例及练习，培养和训练学生对数字电子电路的分析能力和设计能力，训练学生思维的严谨性。

二、 教学重点和难点分析

（一） 教学重点：1. 二进制译码器内部电路的分析；2. 二进制译码器的外特性；3. 二进制译码器的应用。

（二） 教学难点：1. 根据二进制译码器的逻辑符号特征，正确写出译码器各输出信号的逻辑表达式，分析出其功能表；2. 正确运用常用的二进制译码器，实现功能拓展；3. 组合逻辑电路分析、设计过程中思维方式的习惯性养成。

三、 教学方法

讲解法、问答法、演示法。

四、 教学过程及策略

教学过程中，总体上采取递进式的组织方式，分为译码器的概念及特点、译码器的原理及功能特性、译码器的应用三个环节，由概念到原理、由分析到设计、由理论到实践进行引导式教学。

（一） 译码器的概念及特点

这一环节，分成两个部分，确定两个概念。第一部分，译码器概念的建立。首先，对前面教学环节编码器功能的回顾，通过功能反向的方式，引出译码功能的概念，认识到由二进制编码控制产生有效信号输出的功能方式，建立译码器的概念。其次，通过“我们怎么来教室上课”的例子，引导学生认识到房号与教室，从房号找到教室的译码功能与过程。再次，利用电子技术中存储器的实现方式，对照教学楼结构，引导学生认识到电子电路中译码器的功能及其存在的价值。紧接着，进一步引导学生思考并回答，在我们的日常生活、生产以及电子电路中，还有哪些可能用到了译码器功能？并有意识地引导学生，感觉到译码器可以用来“找对象”。第二部分，建立起译码功能实现时，输入编码的位数与输出有效信号个数之间的关系。首先，仍然以房号为例，问学生“假如有10个房间，最少要用多少位的十进制数编房号？”“100个房间、1000个房间呢？”感性的总结出房号位数与房间个数之间的关系。其次，让学生思考，“在数字系统的二进制体系中，2位二进制编码，可以区分多少个不同的对象？”“3位呢？”让学生总结出二进制译码器输入信号与输出信号个数的对应关系。

（二） 译码器的原理及功能特性

这一环节，分成三个部分，熟练掌握译码器的特性。第一部分，从2线—4线译码器内部电路入手，写出输出的逻辑表达式，列出电路真值表，观察分析出电路功能。这个过程，既是对组合逻辑电路一般分析步骤这一知识点的加深，又是对译码器功能具体电路的感性体现，要让学生对2-4译码器（74HC139）的逻辑符号、逻辑表达式、真值表有非常熟练地掌握，为后续译码器的应用做好准备。第二部分，根据2-4译码器特性规律的总结，给出3-8译码器（74HC138）的逻辑符号，引导学生写出其逻辑表达式，分析出真值表，目的是培养学生举一反三的能力。第三部分，利用图1，做74HC138的Proteus仿真，通过学生操作、演示的方式，更加感性地体现出3-8译码器的功能特性。

图13-8译码器仿真电路

（三） 译码器的应用

前面译码器仿真，实际已经体现了译码器应用中的一个重要方式——找目标、找对象。这一环节中以三个例子讲解译码器的扩展、利用译码器实现逻辑函数功能、利用译码器实现数据分配器功能时的分析方法和设计方法，并通过Proteus仿真三个例子，使学生不仅仅是知道译码器可以这样用，更让学生能根据电路功能要求，设计出正确、合理的电路。

参考文献：

[1]康华光.电子技术基础数字部分（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2014.

[2]王芹.《电路》课程的教学思考与改革[J].考试周刊，2017（7）.

[3]范莉.CDIO工程教育理念在《电路》课程教学中的应用[J].考试周刊，2016（103）.

作者简介：

章彧，江西省南昌市，南昌工程学院机械与电气工程学院。