SKKN bổ sung bài mạch logic vào chương trình nghề kỹ thuật điện tử 105 tiết

MỤC LỤC A MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài 2 Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm II Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm III Điều chỉnh, bổ sung mạch LOGIC vào tài liệu nghề Kỹ thuật điện tử - 105 tiết Các khái niệm: Các phép toán logic: Biểu diễn biến hàm logic 4 Các cổng LOGIC bản: Các cổng đa chức thông dụng 6 Câu hỏi trắc nghiệm Bài tập áp dụng 10 Thực hành thiết kế mạch LOGIC tổ hợp 12 C KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ ĐỀ XUẤT KIẾN NGHỊ Kết đạt 15 Kết luận 15 Đề xuất, kiến nghị 16 Trang A MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện việc giáo dục nghề phổ thông cho học sinh trường THCS THPT nhiệm vụ Trung tâm kỹ thuật tổng hợp – Hướng nghiệp; Trung tâm giáo dục thường xuyên trường phổ thông Tuy nhiên, việc dạy nghề phổ thơng cịn gặp nhiều khó khăn, cộm thiếu tài liệu giảng dạy tài liệu cũ, không đáp ứng kịp với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật Trung tâm KTTH – HN Thanh Hóa, từ thành lập trải qua thời kỳ dạy nhiều nghề cho học sinh phổ thơng Trong có số nghề có tài liệu (SGK) Bộ Giáo dục Đào tạo, số nghề sử dụng tài liệu ban biên soạn Trung tâm kỹ thuật tổng hợp – hướng nghiệp Thanh Hóa biên soạn, Sở GD&ĐT Thanh Hóa Bộ GD&ĐT duyệt thức cho phép đưa vào giảng dạy nhiều năm nghề: Kỹ thuật điện tử, Nhiếp ảnh Camera… Để đáp ứng nhu cầu dạy nghề phổ thông cho học sinh, với tâm huyết thân giáo dục dạy nghề Từ năm học 2013 – 2014, giao dạy nghề Kỹ thuật điện tử khối THPT, qua vài năm giảng dạy tơi nhận thấy chương trình nghề Kỹ thuật điện tử, có số cần phải chỉnh sửa, bổ sung để theo kịp với phát triển khoa học kỹ thuật Tài liệu nghề Kỹ thuật điện tử sử dụng chưa đề cập tới mạch LOGIC Vì vậy, cần bổ sung thêm mạch LOGIC (mạch kỹ thuật số) vào sau 10: Vi mạch (IC) ; thời lượng gồm tiết lý thuyết tiết thực hành; đồng thời bỏ bớt tiết Máy thu hình chương trình (tổng thời lượng số tiết chương trình giữ nguyên 105 tiêt) cần thiết, người học cảm thấy thiết thực ham học hơn, để đáp ứng kịp với phát triển khoa học kỹ thuật Mục đích nghiên cứu Đề tài nghiên cứu để bổ sung, cho phần tài liệu cũ, không đáp ứng kịp với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật Đề tài bổ sung tài liệu hoạt động giáo dục nghề phổ thông khối THPT 105 tiết; nghề Kỹ thuật điện tử Đối tượng nghiên cứu Đề tài nghiên cứu bổ sung bài: Mạch LOGIC; chức sơ đồ mạch Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết: Sử dụng phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin Trang B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Hiện thực tế có nhiều loại máy móc thiết bị điện tử sử dụng vi mạch kỹ thuật số ứng dụng hầu hết lĩnh vực giáo dục, y tế, kinh tế, quốc phòng Ttrong tài liệu Kỹ thuật điện tử sử dụng giảng dạy Trung tâm chưa đề cập tới mạch LOGIC, Vì chương trình giảng dạy sau Vi mạch (IC), bổ sung thêm mạch LOGIC, chức sơ đồ mạch bản, cách sử dụng mạch để ghép nối thành mạch đa chức II THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đối với nghề Kỹ thuật điện tử, trước đề cập đến mạch điện tương tự chưa nhắc đến mạch số, gần mạch LOGIC ứng dụng rộng rãi thiết bị điện tử thị trường Vì thực hành, tập học sinh sau học xong phần mạch điện tử bản, học sinh chưa hứng thú thực hành Từ năm học 2015 – 2016 bổ sung thêm nội dung mạch logic, nên thực hành, học sinh hứng thú làm tập Qua kỳ thi học sinh giỏi nghề cấp trường, nhiều em đạt thành tích cao học tập nghề nghiệp III BỔ SUNG BÀI MẠCH LOGIC VÀO TÀI LIỆU NGHỀ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 105 TIẾT Các khái niệm: Tín hiệu tương tự tín hiệu có biên độ liên tục theo thời gian, thường tượng tự nhiên sinh - Tín hiệu số tín hiệu có dạng xung gián đoạn thời gian biên độ có mức rõ rệt: mức cao mức thấp - Mạch điện xử lý tín hiệu tương tự gọi mạch tương tự - Mạch điện xử lý tín hiệu số gọi mạch số - Biến logic: Đại lượng biểu diễn ký hiệu lấy giá trị "1" "0" - Hàm logic: Biểu diễn nhóm biến logic liên hệ với thơng qua phép tốn logic, hàm logic cho dù đơn giản hay phức tạp nhận giá trị "1" "0" Ưu điểm mạch số so với mạch tương tự: - - Dễ thiết kế, phân tích - Hoạt động theo chương trình lập sẵn - Ít bị ảnh hưởng nhiễu - Dễ chế tạo thành mạch tích hợp Các phép tốn logic: Có phép tốn Trang - Phép nhân (và) - kí hiệu AND - Phép cộng (hoặc) - kí hiệu OR - Phép phủ định (đảo) - kí hiệu NOT 3.Biểu diễn biến hàm logic a Bảng thật, bảng trạng thái: *Bảng thật : Quan hệ hàm với biến vào thời điểm *Bảng trạng thái: Hàm phụ thuộc vào biến vào thời điểm mà phụ thuộc vào (trạng thái) quỏ kh ca nú Bảng thật f(A,B)= A+B Bảng trạng th¸i b Bìa Karnaught ( Bìa nơ) Biểu diễn tương đương bảng thật Mỗi dòng bảng thật ứng với bìa nơ Toạ độ ô quy định giá trị tổ hợp biến, giá trị hàm tương ứng với tổ hợp biến ghi ô Các cổng LOGIC bản: (Cổng logic mạch điện tử có chức thực hàm logic) 4.1 Cổng NOT (Cổng đảo) - Chức năng: Dùng thực phép đảo logic Cổng NOT có ngõ vào ngõ - Ký hiệu: - Bảng thật: Trang  Khi cổng đảo ghép chung với cổng khác ký hiệu đơn giản thành dấu tròn nhỏ 4.2 Cổng AND (toán tử “và”) - Chức năng: Dùng thực phép nhân logic hay nhiều biến nhị phân Cổng AND có hay nhiều ngõ vào có ngõ - Ký hiệu : - Bảng thật:  Ngõ cổng AND mức cao tất ngõ vào mức cao 4.3 Cổng OR (toán tử + “hoặc”) - Chức năng: Dùng thực phép cộng logic hay nhiều biến nhị phân Cổng OR có hay nhiều ngõ vào có ngõ - Ký hiệu : - Bảng thật:  Ngõ cổng OR mức thấp tất ngõ vào mức thấp Các cổng đa chức thơng dụng (Bất kỳ mạch logic xây dựng từ cổng bản: AND, OR NOT) Trang 5.1 Cổng NAND (Và – phủ định) - Chức năng: Thực lúc chức năng: AND NOT Cổng NAND có hay nhiều ngõ vào có ngõ - Ký hiệu : Khi nối chung ngõ vào cổng NAND  Cổng NOT - Bảng thật: + A B 0 1 1 1  Ngõ tất A B 5.2 Cổng NOR (Hoặc – phủ định) - Chức năng: Thực lúc chức năng: OR NOT Cổng NOR hay nhiều ngõ vào có ngõ - Ký hiệu : Khi nối chung ngõ vào cổng NOR  Cổng NOT - Bảng thật: AB 0 1 1 0  Ngõ tất A B 5.3.Cổng BUFFER (Cổng đệm) - Chức năng: Dùng mạch khuếch đại logic Tín hiệu qua cổng đệm khơng làm thay đổi trạng thái logic Trang Dùng cổng đệm để sửa dạng tín hiệu vng hơn, đưa điện tín hiệu mức logic Cổng BUFFER có ngõ vào có ngõ - Ký hiệu: - Bảng thật: A Y=A 1 5.4 Cổng EX-OR - Chức năng: Thực phép toán EX-OR (cộng ngoại trừ - cộng bỏ qua số nhớ) biến nhị phân Cổng EX-OR có ngõ vào có ngõ - Hàm: Y A B A.B A.B - Ký hiệu: =A B + Khi có ngõ vào nối lên mức cao cổng EX-OR = Cổng NOT + Khi có ngõ vào nối xuống mức thấp cổng EX-OR = Cổng ĐỆM - Bảng thật: A B Y=A B 0 1 1 1 + Y=0 A B mức logic + Y=1 A B không mức logic 5.5 Cổng EX-NOR - Chức năng: Thực phép toán EX-OR NOT Cổng EX-NOR có ngõ vào có ngõ - Hàm: YABA.BA.B Trang - Ký hiệu: A B - + Khi có ngõ vào nối lên mức cao cổng EX-NOR = Cổng ĐỆM + Khi có ngõ vào nối xuống mức thấp cổng EX-NOR = Cổng NOT Bảng thật: A B 0 1 1 Y A B 0 + Y=1 A B mức logic + Y=0 A B không mức logic 5.6 Cổng PHỨC Khi kết nối nhiều cổng khác để thực hàm logic gọi cổng Phức VD: Từ mạch điện  viết biểu thức Y (A.D C).B VD: Từ biểu thức  Vẽ mạch điện Trang Y A.B.C AB.C A.BD CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Câu Cho mạch logic tổ hợp có cấu trúc hình vẽ: x x x3 Biểu thức giá trị hàm F x1=x2=x3=1 là: a F x x x ; F b F x x x ; F c F x1 x2 x3;F F x1 x2 x3;F d Câu Cho mạch logic tổ hợp có cấu trúc hình vẽ: x x x3 Biểu thức giá trị hàm F x1=x2=x3=0 là: a F x x x ; F b F x x x ; F c F x x x ; F d F x x x ; F BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài Cho mạch logic tổ hợp có cấu trúc hình vẽ: Trang F x x2 a Xác định biểu thức ngõ hàm F b Tìm giá trị F x1= x2=0 x1=x2= Hướng dẫn Bài a Biểu thức ngõ hàm F x1 F x x2 x2 F Vậy : x x2 b Giá trị F: + x1= x2=0, ta có: F 0.0 1.1 F + x1=x2= 1, ta có: 1.1 0.0 Trang 10 Bài Cho mạch logic tổ hợp có cấu trúc hình vẽ: a Xác định biểu thức ngõ hàm F b Tìm giá trị F x= 0, y=1 Hướng dẫn Bài a Biểu thức ngõ hàm F x x.y F x y y x.y x y x.y Vậy: F x.y xy b Khi x = 0, y = 1: Ta có: F 0.1 1 Bài Cho mạch logic tổ hợp có cấu trúc hình vẽ a Xác định biểu thức ngõ hàm F b Rút gọn biểu thức hàm F Trang 11 Hướng dẫn Bài a Biểu thức ngõ hàm F x x y F (x y)(x y) y x x y y Vậy: F (x y)(x y) b.Rút gọn biểu thức hàm F: Ta có: F (x y)(x y) x.x xy yx yy xy yx THỰC HÀNH THIẾT KẾ MẠCH LOGIC TỔ HỢP 8.1 Mạch logic Mạch logic mạch gồm phân tử logic AND, OR, NOR, NOT, NAND, XOR, XNOR để thực yêu cầu toán đưa Một mạch logic dù đơn giản hay phức tạp kết đâu mạch nhận hai mức logic “ ” “ ” Vi dụ : Cho mạch logic sau : Hình 7.1: Mạch logic 8.2 Quy trình thiết kế Quy trình thiết kế mạch logic sau: Bước : Xây dựng phương trình logic sử dụng phương trình theo bảng chân lý để biểu diễn Trang 12 Bước 2: Sử dụng bảng karnaugh phương pháp đại số để tối thiểu hóa hàm logic đưa hàm logic dạng mà dễ thiết kế mạch Bước 3: Thiết kế mạch cho chạy thử Bước 4: Đánh giá tính ổn định mạch Ví dụ: Thiết kế mạch logic thực phép toán sau, dựng phần tử logic Z = F(A, B, C) = Ʃ (1,2,3,5,7) Giải: Phân tích yêu cầu Mạch gồm có biến đầu vào A, B, D hàm đầu Z Ta có sơ đồ tổng quát sau: Hình 7.2: Sơ đồ mơ Từ u cầu ta có bảng trạng thái sau: Tối giản hàm để đưa hàm tối giản Z= A.B.C+ A.B.C+ A.B.C+A.B.C+A.B.C= A.C(B + B)+A.B.C+ A.C(B + B) Z = A.C+ A.C+ A.B.C = C + A.B.C = C + A.B Trang 13 Vẽ sơ đồ mạch logic thực toán: - Xây dựng mạch logic dùng phần tử NOR OR Z C A.B C A.B C A B - Xây dựng mạch từ phần tử OR AND Z C A.B Trang 14 C KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ ĐỀ XUẤT KIẾN NGHỊ Kết đạt Trong nhiều năm giảng dạy nghề Kỹ thuật điện tử lớp 11 Trung Tâm Kỹ thuật Tổng hợp Hướng nghiệp Thanh Hố, tơi thấy việc bổ sung cập nhật kiến thức ví dụ thực tế môn học hiệu quả, học sinh tham gia học tập sôi Từ em trầm tính hay em học cịn bạn thi đua giơ tay phát biểu ý kiến giáo viên đặt câu hỏi Tiết học diễn hoàn toàn chủ động học sinh tự xây dựng lĩnh hội tri thức Đặc biệt đến thực hành em hoàn toàn chủ động phân tích yêu cầu tập cách khoa học Khảo sát kết qua tiết thực hành năm học 2017-2018 cho thấy: STT Lớp số HS 11B2 11C1 11C5 11B1 11B7 Điểm Tổng 22 25 26 20 22  3,5 3,5  4.9 56.5 6.5 7.9 810 SL % SL % SL % SL % SL % 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 15 45.45 60.00 23.08 35.00 9.09 12 10 20 13 20 54.55 40.00 76.92 65.00 90.91 Qua kết khảo sát cho thấy số học sinh hiểu làm đạt điểm khá, giỏi tăng lên rõ rệt Không thể điểm làm học sinh mà thể chất lượng dạy giáo viên em sôi hơn, hào hứng Qua việc thực đề tài thiết nghĩ giáo viên thật trăn trở chất lượng dạy khơng ngừng tìm tịi nghiên cứu để tìm cho cách dạy tốt nâng cao hiệu đào tạo thân nhà trường Kết luận Để việc dạy học nghề Kỹ thuật điện tử nói riêng việc dạy nghề phổ thơng khác nói chung thực đạt kết cao Đòi hỏi giáo viên nắm trọng tâm, yêu cầu chương trình, có kiến thức kỹ nghề nghiệp mà cịn phải ln ln cập nhật phát triển khoa học kỹ thuật, công nghệ để theo kịp với thời đại Không nên đơn giảng dạy kiến thức cũ, lạc hậu, lỗi thời, kiến thức cũ kiến thức tảng, cần phải lồng ghép thông tin, kiến thức vào người học hào hứng, khơng bị nhàm chán Vì nghề Kỹ thuật điện tử, việc điều chỉnh, bổ sung vào chương trình Mạch LOGIC cần thiết cho phát triển nghề Trang 15 Đề xuất kiến nghị Sở Giáo dục Đào tạo Thanh Hóa phận chuyên môn phê duyệt để sáng kiến kinh nghiệm đưa vào chương trình giảng dạy Các năm học vừa qua, quan tâm Sở Giáo dục Đào tạo Thanh Hóa cấp quyền đồng thời với nỗ lực cấp ủy, lãnh đạo nhà trường nên Trung tâm Kỹ thuật tổng hợp – Hướng nghiệp Thanh Hóa ngày phát triển Nhu cầu học nghề ngày tăng, nhiều ngành nghề muốn mở rộng, phát triển Tuy nhiên, nhà trường cịn có nhiều khó khăn sở vật chất: Thiếu phịng học mơn, nhà đa năng, trang thiết bị dạy học, gây khó khăn việc dạy học xây dựng trường đạt chuẩn Trang bị phương tiện dạy học giúp giáo viên truyền tải kiến thức đến học sinh cách tốt Những vấn đề trình bày chưa toàn diện, chưa thực sâu sắc song phần có ích cho giáo viên, học sinh việc giảng dạy phần Mạch LOGIC chương trình nghề Kỹ thuật điện tử Với điều kiện thân cịn hạn chế, khơng tránh khỏi thiếu sót mong đóng góp bổ sung đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 26 tháng năm 2019 Tơi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Nguyễn Đức Lâm Trang 16 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRUNG TÂM KTTH – HN THANH HÓA SÁNG KIN KINH NGHIM bổ sung Bài mạch logic vào chơng trình nghề Kỹ thuật điện tử 105 tiết Ngi thc hiện: Nguyễn Đức Lâm Chức vu: Giáo viên SKKN thuộc lnh vc: Ngh K thut in t Thanh Hóa năm 2019 Trang 17 ... KIN KINH NGHIM bổ sung Bài mạch logic vào chơng trình nghề Kỹ thuật điện tử 105 tiÕt Người thực hiện: Nguyễn Đức Lâm Chức vu: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực: Nghề Kỹ thuật điện tử Thanh Hóa năm... thuật điện tử, có số cần phải chỉnh sửa, bổ sung để theo kịp với phát triển khoa học kỹ thuật Tài liệu nghề Kỹ thuật điện tử sử dụng chưa đề cập tới mạch LOGIC Vì vậy, cần bổ sung thêm mạch LOGIC. .. giỏi nghề cấp trường, nhiều em đạt thành tích cao học tập nghề nghiệp III BỔ SUNG BÀI MẠCH LOGIC VÀO TÀI LIỆU NGHỀ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 105 TIẾT Các khái niệm: Tín hiệu tương tự tín hiệu có biên độ