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

Trong đó có một số nghề đã có tài liệu SGK của Bộ Giáo dục và Đào tạo, và cũng còn một số nghề sử dụng tài liệu do ban biên soạn Trung tâm kỹ thuật tổng hợp – hướng nghiệp Thanh Hóa biên

MỤC LỤC

A MỞ ĐẦU

B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

II Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 3 III Điều chỉnh, bổ sung bài mạch LOGIC vào tài liệu nghề Kỹ thuật điện tử

- 105 tiết

3

C KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ ĐỀ XUẤT KIẾN NGHỊ

A MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay việc giáo dục nghề phổ thông cho học sinh ở các trường THCS và THPT là một trong những nhiệm vụ của Trung tâm kỹ thuật tổng hợp – Hướng nghiệp; Trung tâm giáo dục thường xuyên và các trường phổ thông Tuy nhiên, việc dạy nghề phổ thông còn gặp nhiều khó khăn, trong đó nổi cộm là thiếu tài liệu giảng dạy hoặc tài liệu đã cũ, không đáp ứng kịp với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học

kỹ thuật

Trung tâm KTTH – HN Thanh Hóa, từ khi thành lập trải qua các thời kỳ đã dạy rất nhiều nghề cho học sinh phổ thông Trong đó có một số nghề đã có tài liệu (SGK) của Bộ Giáo dục và Đào tạo, và cũng còn một số nghề sử dụng tài liệu do ban biên soạn Trung tâm kỹ thuật tổng hợp – hướng nghiệp Thanh Hóa biên soạn,

đã được Sở GD&ĐT Thanh Hóa và Bộ GD&ĐT duyệt và chính thức cho phép đưa vào giảng dạy nhiều năm nay như các nghề: Kỹ thuật điện tử, Nhiếp ảnh -Camera…

Để đáp ứng nhu cầu dạy nghề phổ thông cho học sinh, cùng với tâm huyết của bản thân về giáo dục và dạy nghề Từ năm học 2013 – 2014, tôi được giao dạy nghề

Kỹ thuật điện tử khối THPT, qua vài năm giảng dạy tôi nhận thấy trong chương trình nghề Kỹ thuật điện tử, có một số bài cần phải chỉnh sửa, bổ sung để theo kịp với sự phát triển của khoa học kỹ thuật Tài liệu nghề Kỹ thuật điện tử đang sử dụng chưa đề cập tới mạch LOGIC Vì vậy, cần bổ sung thêm bài mạch LOGIC (mạch

kỹ thuật số) vào sau bài 10: Vi mạch (IC) ; thời lượng gồm 1 tiết lý thuyết và 1 tiết thực hành; đồng thời bỏ bớt 2 tiết của bài Máy thu hình trong chương trình (tổng thời lượng số tiết trong chương trình vẫn giữ nguyên là 105 tiêt) là cần thiết, thì người học cảm thấy thiết thực hơn và ham học hơn, để đáp ứng kịp với sự phát triển của khoa học kỹ thuật

2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu để bổ sung, cho phần tài liệu đã cũ, không đáp ứng kịp với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật Đề tài được bổ sung trong tài liệu hoạt

động giáo dục nghề phổ thông của khối THPT 105 tiết; nghề Kỹ thuật điện tử

3 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu bổ sung bài: Mạch LOGIC; chức năng và sơ đồ mạch cơ bản

4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết: Sử dụng phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin

B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

I CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Hiện nay trên thực tế có rất nhiều loại máy móc thiết bị điện tử sử dụng vi mạch

kỹ thuật số và được ứng dụng hầu hết trong mọi lĩnh vực giáo dục, y tế, kinh tế, quốc phòng Ttrong tài liệu Kỹ thuật điện tử đang sử dụng giảng dạy của Trung tâm chưa đề cập tới mạch LOGIC, Vì vậy trong chương trình giảng dạy sau bài Vi mạch (IC), tôi sẽ bổ sung thêm bài mạch LOGIC, chức năng và sơ đồ mạch cơ bản, cách

sử dụng các mạch cơ bản để ghép nối thành những mạch đa chức năng

II THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Đối với nghề Kỹ thuật điện tử, trước kia chỉ đề cập đến các mạch điện tương tự chưa nhắc đến mạch số, nhưng gần đây mạch LOGIC được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử trên thị trường Vì vậy các bài thực hành, bài tập của học sinh sau khi học xong phần mạch điện tử cơ bản, học sinh chưa hứng thú trong thực hành Từ năm học 2015 – 2016 tôi đã bổ sung thêm nội dung mạch logic, nên trong các giờ thực hành, học sinh đều rất hứng thú làm bài tập Qua các kỳ thi học sinh giỏi nghề cấp trường, nhiều em đã đạt được thành tích cao trong học tập nghề nghiệp

III BỔ SUNG BÀI MẠCH LOGIC VÀO TÀI LIỆU NGHỀ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 105 TIẾT.

1 Các khái niệm:

- Tín hiệu tương tự là tín hiệu có biên độ liên tục theo thời gian, thường do các hiện

tượng tự nhiên sinh ra

- Tín hiệu số là tín hiệu có dạng xung gián đoạn về thời gian biên độ chỉ có 2 mức

rõ rệt: mức cao và mức thấp

- Mạch điện xử lý tín hiệu tương tự gọi là mạch tương tự

- Mạch điện xử lý tín hiệu số gọi là mạch số.

- Biến logic: Đại lượng biểu diễn bằng ký hiệu nào đó chỉ lấy giá trị "1" hoặc "0".

- Hàm logic: Biểu diễn nhóm các biến logic liên hệ với nhau thông qua các phép

toán logic, một hàm logic cho dù là đơn giản hay phức tạp cũng chỉ nhận giá trị hoặc là "1" hoặc là "0"

Ưu điểm của mạch số so với mạch tương tự:

- Dễ thiết kế, phân tích

- Hoạt động theo chương trình lập sẵn

- Ít bị ảnh hưởng của nhiễu

- Dễ chế tạo thành mạch tích hợp

2 Các phép toán logic: Có 3 phép toán cơ bản

- Phép nhân (và) - kí hiệu là AND.

- Phép cộng (hoặc) - kí hiệu là OR

- Phép phủ định (đảo) - kí hiệu là NOT

3 Biểu diễn biến và hàm logic

a Bảng thật, bảng trạng thái:

*Bảng thật : Quan hệ hàm ra với biến vào ở thời điểm hiện tại

*Bảng trạng thái: Hàm ra không những phụ thuộc vào biến vào ở thời điểm hiện tại mà còn phụ thuộc vào (trạng thái) quá khứ của nó

B¶ng thËt f(A,B)= A+B B¶ng tr¹ng th¸i

b Bìa Karnaught ( Bìa các nô).

Biểu diễn tương đương bảng thật Mỗi dòng của bảng thật ứng với một ô của bìa các nô Toạ độ của ô được quy định bởi giá trị tổ hợp biến, giá trị của hàm tương ứng với tổ hợp biến được ghi trong ô

4 Các cổng LOGIC cơ bản:

(Cổng logic là các mạch điện tử có chức năng thực hiện các hàm logic).

4.1 Cổng NOT (Cổng đảo)

- Chức năng: Dùng thực hiện phép đảo logic Cổng NOT có 1 ngõ vào và 1 ngõ ra

- Ký hiệu:

- Bảng sự thật:

 Khi cổng đảo được ghép chung với cổng khác thì ký hiệu được đơn giản thành 1

dấu tròn nhỏ

4.2 Cổng AND (toán tử “và”)

- Chức năng: Dùng thực hiện phép nhân logic giữa 2 hay nhiều biến nhị phân

Cổng AND có 2 hay nhiều ngõ vào và có 1 ngõ ra

- Ký hiệu :

- Bảng sự thật:

 Ngõ ra cổng AND chỉ ở mức cao khi tất cả các ngõ vào đều ở mức cao

4.3 Cổng OR (toán tử + “hoặc”)

- Chức năng: Dùng thực hiện phép cộng logic giữa 2 hay nhiều biến nhị phân

Cổng OR có 2 hay nhiều ngõ vào và có 1 ngõ ra

- Ký hiệu :

- Bảng sự thật:

 Ngõ ra cổng OR chỉ ở mức thấp khi tất cả các ngõ vào đều ở mức thấp

5 Các cổng đa chức năng thông dụng

(Bất kỳ mạch logic nào cũng có thể được xây dựng từ 3 cổng cơ bản: AND, OR và

NOT)

5.1 Cổng NAND (Và – phủ định)

- Chức năng: Thực hiện cùng 1 lúc 2 chức năng: AND và NOT Cổng NAND có 2

hay nhiều ngõ vào và có 1 ngõ ra

- Ký hiệu :

+ Khi nối chung 2 ngõ vào của cổng NAND  Cổng NOT

- Bảng sự thật:

A B

0 0 1 1

0 1 0 1

1 1 1 0

 Ngõ ra chỉ bằng 0 khi tất cả A và B đều bằng 1

5.2 Cổng NOR (Hoặc – phủ định)

- Chức năng: Thực hiện cùng 1 lúc 2 chức năng: OR và NOT Cổng NOR 2 hay

nhiều ngõ vào và có 1 ngõ ra

- Ký hiệu :

Khi nối chung 2 ngõ vào của cổng NOR  Cổng NOT

- Bảng sự thật:

A B

0 0 1 1

0 1 0 1

1 0 0 0

 Ngõ ra chỉ bằng 1 khi tất cả A và B đều bằng 0

5.3.Cổng BUFFER (Cổng đệm)

- Chức năng: Dùng như mạch khuếch đại logic Tín hiệu qua cổng đệm không làm

thay đổi trạng thái logic

Dùng cổng đệm để sửa dạng tín hiệu vuông hơn, đưa điện thế tín hiệu về đúng mức logic Cổng BUFFER có 1 ngõ vào và có 1 ngõ ra

- Ký hiệu:

- Bảng sự thật:

0 1

0 1

5.4 Cổng EX-OR

- Chức năng: Thực hiện phép toán EX-OR (cộng ngoại trừ - cộng bỏ qua số nhớ)

giữa 2 biến nhị phân Cổng EX-OR có 2 ngõ vào và có 1 ngõ ra

- Hàm:

- Ký hiệu:

+ Khi có một ngõ vào nối lên mức cao thì cổng EX-OR = Cổng NOT

+ Khi có một ngõ vào nối xuống mức thấp thì cổng EX-OR = Cổng ĐỆM

- Bảng sự thật:

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 0

+ Y=0 khi A và B cùng mức logic + Y=1 khi A và B không cùng mức logic

5.5 Cổng EX-NOR

- Chức năng: Thực hiện phép toán EX-OR và NOT Cổng EX-NOR có 2 ngõ vào

và có 1 ngõ ra

- Hàm:

B A.

.B A B A

Y    

= AB

A.B B A B A

Y    

- Ký hiệu:

+ Khi có một ngõ vào nối lên mức cao thì cổng EX-NOR = Cổng ĐỆM

+ Khi có một ngõ vào nối xuống mức thấp thì cổng EX-NOR = Cổng NOT

- Bảng sự thật:

0 0 1 1

0 1 0 1

1 0 0 1

+ Y=1 khi A và B cùng mức logic + Y=0 khi A và B không cùng mức logic

5.6 Cổng PHỨC

Khi kết nối nhiều cổng khác nhau để thực hiện 1 hàm logic nào đó được gọi là cổng Phức

VD: Từ mạch điện  viết biểu thức

VD: Từ biểu thức  Vẽ mạch điện

B

A 



B A

Y  

B C D A

Y  (  ).

6 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM

Câu 1 Cho mạch logic tổ hợp có cấu trúc như hình vẽ:

Biểu thức và giá trị của hàm F khi x1=x2=x3=1 là:

a

b

c

d

Câu 2 Cho mạch logic tổ hợp có cấu trúc như hình vẽ:

Biểu thức và giá trị của hàm F khi x1=x2=x3=0 là:

a

b

c

d

7 BÀI TẬP ÁP DỤNG

Bài 1 Cho mạch logic tổ hợp có cấu trúc như hình vẽ:

D B A C B A C

.

B

.

A

1 2 3

F x x x ; F 0  

1 2 3

F x x x ; F 1  

1 2 3

F x x x ; F 0

1 2 3

F x x x ; F 1

1 2 3

F x x x ; F 1  

1 2 3

F x x x ; F 0 

1 2 3

F x x x ; F 1  

1 2 3

F x x x ; F 0  

1 2 3

x x x



1 2 3

x x x



a Xác định biểu thức ở ngõ ra của hàm F.

b Tìm giá trị của F khi x1= x2=0 và khi x1=x2= 1

Hướng dẫn Bài 1

a Biểu thức ở ngõ ra của hàm F

Vậy :

b Giá trị của F:

+ khi x1= x2=0, ta có:

+ khi x1=x2= 1, ta có:

1

x

2

x

1 2

F x x 

1 2

F x x 

F 0.0 1.1 1   

F 1 1 0.0 0   

1 2

F x x 

Bài 2 Cho mạch logic tổ hợp có cấu trúc như hình vẽ:

a Xác định biểu thức ở ngõ ra của hàm F

b Tìm giá trị của F khi x= 0, y=1

Hướng dẫn Bài 2

a Biểu thức ở ngõ ra của hàm F

Vậy:

F x.y xy  

b Khi x = 0, y = 1:

Ta có:

Bài 3 Cho mạch logic tổ hợp có cấu trúc như hình vẽ

a Xác định biểu thức ở ngõ ra của hàm F

b Rút gọn biểu thức của hàm F

x

x y

x.y

x.y

F x.y x.y  

F 0 1 0.1 0 1 1     

y

Hướng dẫn Bài 3

a Biểu thức ở ngõ ra của hàm F

Vậy:

F (x y)(x y)   

b.Rút gọn biểu thức của hàm F:

Ta có:

8 THỰC HÀNH THIẾT KẾ MẠCH LOGIC TỔ HỢP

8.1 Mạch logic là gì

Mạch logic là mạch gồm các phân tử logic AND, OR, NOR, NOT,

NAND, XOR, XNOR để thực hiện các yêu cầu của bài toán đưa ra Một

mạch logic dù đơn giản hay phức tạp thì kết quả đâu ra của mạch cũng chỉ

nhận một trong hai mức logic là “ 0 ” hoặc “ 1 ”

Vi dụ : Cho mạch logic sau :

Hình 7.1: Mạch logic

8.2 Quy trình thiết kế

Quy trình thiết kế mạch logic như sau:

Bước 1: Xây dựng phương trình logic sử dụng các phương trình theo bảng

chân lý để biểu diễn

x y 

x

y

x

x y 

F (x y)(x y)   

F (x y)(x y)   

x.x xy yx yy

     xy yx 

y

Bước 2: Sử dụng bảng karnaugh hoặc các phương pháp đại số để tối thiểu

hóa hàm logic hoặc đưa hàm logic về dạng mà dễ thiết kế mạch

Bước 3: Thiết kế mạch cho chạy thử

Bước 4: Đánh giá tính ổn định của mạch

Ví dụ:

Thiết kế mạch logic thực hiện phép toán sau, dựng các phần tử

logic cơ bản Z = F(A, B, C) = Ʃ (1,2,3,5,7)

Giải:

Phân tích yêu cầu

Mạch của chúng ta gồm có 3 biến đầu vào là A, B, và D và một hàm đầu

ra là Z Ta có sơ đồ tổng quát như sau:

Hình 7.2: Sơ đồ mô phỏng

Từ yêu cầu của bài ta có bảng trạng thái như sau:

Tối giản hàm để đưa về hàm tối giản nhất

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

Vẽ sơ đồ mạch logic thực hiện bài toán:

- Xây dựng mạch logic dùng phần tử NOR và OR

Z  C  A.B  C  A.B  C  A  B

- Xây dựng mạch từ phần tử OR và AND

Z  C  A.B

C KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ ĐỀ XUẤT KIẾN NGHỊ

1 Kết quả đạt được.

Trong nhiều năm giảng dạy nghề Kỹ thuật điện tử lớp 11 tại Trung Tâm Kỹ thuật Tổng hợp Hướng nghiệp Thanh Hoá, tôi thấy việc bổ sung cập nhật kiến thức mới bằng những ví dụ thực tế trong môn học rất hiệu quả, học sinh tham gia học tập sôi nổi Từ những em rất trầm tính hay những em học còn kém hơn các bạn đều thi đua giơ tay phát biểu ý kiến của mình khi giáo viên đặt câu hỏi Tiết học diễn ra hoàn toàn chủ động học sinh tự xây dựng và lĩnh hội tri thức mới Đặc biệt đến giờ thực hành các em hoàn toàn chủ động phân tích được yêu cầu của bài tập một cách khoa học nhất

Khảo sát kết quả qua tiết thực hành trong năm học 2017-2018 cho thấy:

STT Lớp số HS Tổng Điểm

0  3,5 3,5  4.9 5  6.5 6.5 7.9 8  10

1 11B2 22 0 0 0 0 0 0 10 45.45 12 54.55

2 11C1 25 0 0 0 0 0 0 15 60.00 10 40.00

3 11C5 26 0 0 0 0 0 0 6 23.08 20 76.92

4 11B1 20 0 0 0 0 0 0 7 35.00 13 65.00

5 11B7 22 0 0 0 0 0 0 2 9.09 20 90.91

Qua kết quả khảo sát cho thấy số học sinh hiểu và làm được bài đạt điểm khá, giỏi tăng lên rõ rệt Không những thể hiện ở điểm bài làm của học sinh mà còn thể hiện chất lượng trong mỗi giờ dạy của giáo viên các em sôi nổi hơn, hào hứng hơn Qua việc thực hiện đề tài này tôi thiết nghĩ nếu mỗi giáo viên thật sự trăn trở về chất lượng bài dạy của mình thì hãy không ngừng tìm tòi nghiên cứu để tìm ra cho mình cách dạy tốt nhất nâng cao hiệu quả đào tạo của bản thân và nhà trường

2 Kết luận.

Để việc dạy học nghề Kỹ thuật điện tử nói riêng và việc dạy các nghề phổ thông khác nói chung thực sự đạt kết quả cao Đòi hỏi mỗi giáo viên không những nắm được trọng tâm, yêu cầu của chương trình, có kiến thức kỹ năng nghề nghiệp mà còn phải luôn luôn cập nhật sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ để theo kịp với thời đại

Không nên chỉ đơn thuần giảng dạy những kiến thức đã cũ, lạc hậu, lỗi thời, các kiến thức cũ chỉ là kiến thức cơ bản và là nền tảng, cần phải lồng ghép những thông tin, kiến thức mới vào thì người học mới hào hứng, không bị nhàm chán

Vì vậy đối với nghề Kỹ thuật điện tử, việc điều chỉnh, bổ sung vào chương trình bài Mạch LOGIC là cần thiết cho sự phát triển của nghề

3 Đề xuất kiến nghị.

Sở Giáo dục và Đào tạo Thanh Hóa và các bộ phận chuyên môn phê duyệt để sáng kiến kinh nghiệm được đưa vào chương trình giảng dạy

Các năm học vừa qua, được sự quan tâm của Sở Giáo dục và Đào tạo Thanh Hóa và các cấp chính quyền đồng thời với sự nỗ lực của cấp ủy, lãnh đạo nhà trường nên Trung tâm Kỹ thuật tổng hợp – Hướng nghiệp Thanh Hóa đã ngày một phát triển

Nhu cầu học nghề mỗi ngày một tăng, nhiều ngành nghề muốn được mở rộng, phát triển Tuy nhiên, hiện nay nhà trường còn có nhiều khó khăn về cơ sở vật chất: Thiếu phòng học bộ môn, nhà đa năng, trang thiết bị dạy học, gây khó khăn trong việc dạy học và xây dựng trường đạt chuẩn

Trang bị những phương tiện dạy học hiện đại để giúp giáo viên truyền tải kiến thức đến học sinh một cách tốt nhất

Những vấn đề được trình bày ở trên tuy chưa toàn diện, chưa thực sâu sắc song phần nào cũng có ích cho giáo viên, học sinh trong việc giảng dạy phần Mạch LOGIC trong chương trình nghề Kỹ thuật điện tử Với điều kiện bản thân còn hạn chế, không tránh khỏi những thiếu sót mong được sự đóng góp bổ sung của các đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện hơn

XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 26 tháng 4 năm 2019

Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác.

Nguyễn Đức Lâm

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRUNG TÂM KTTH – HN THANH HÓA

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

bæ sung Bµi m¹ch logic vµo ch¬ng tr×nh

nghÒ Kü thuËt ®iÖn tö 105 tiÕt

Người thực hiện: Nguyễn Đức Lâm

Chức vu: Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh vực: Nghề Kỹ thuật điện tử

Thanh Hãa n¨m 2019