现代数字电子技术基础实践 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈龙 著

图书标签:

• 数字电子技术
• 电子技术
• 实践
• 基础
• 现代电子技术
• 电路分析
• 数字电路
• 模拟电路
• 实验
• 教材

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111574187

版次：1

商品编码：12230236

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 高等院校电工电子技术规划教材

开本：16开

出版时间：2017-08-01

用纸：胶版纸

页数：243

内容简介

本书主要内容包括：数字电路实验基本知识、数字电路与逻辑设计基本实验、电路仿真设计软件Multisim在数字电路实验中的应用、组合电路/时序电路的自动化设计、数字系统综合设计实验，以及部分常用仪器、数字集成电路的引脚排列和逻辑符号等。

目录

前言
第1章　实验基本知识1
1.1　数字集成电路器件简介1
1.1.1　数字集成电路发展史1
1.1.2　数字集成电路分类1
1.2　集成电路的命名规则7
1.2.1　我国集成电路的型号命名方法7
1.2.2　国外部分公司及产品代号8
1.3　数字集成电路的使用规则8
1.3.1　CMOS电路的使用规则8
1.3.2　TTL集成电路的使用规则9
1.4　数字电路中的常见故障及检测10
1.4.1　数字电路中的常见故障10
1.4.2　数字电路中的常见故障检测11
1.5　实验要求13
1.5.1　课前应做的准备工作13
1.5.2　实验注意事项13
1.5.3　实验报告的要求14
第2章　数字电路与逻辑设计基本实验15
2.1　TTL和CMOS集成门电路参数测试15
2.1.1　实验目的15
2.1.2　实验仪器与器件15
2.1.3　实验原理15
2.1.4　实验内容18
2.1.5　思考题21
2.2　TTL集电极开路门和三态门逻辑功能测试及应用21
2.2.1　实验目的21
2.2.2　实验仪器与器件21
2.2.3　实验原理22
2.2.4　实验内容25
2.2.5　思考题26
2.3　编码器、译码器的应用26
2.3.1　实验目的26
2.3.2　实验仪器与器件27
2.3.3　实验原理27
2.3.4　实验内容32
2.3.5　思考题33
2.4　数据选择器的应用33
2.4.1　实验目的33
2.4.2　实验仪器与器件33
2.4.3　实验原理34
2.4.4　实验内容39
2.4.5　思考题41
2.5　全加器的应用41
2.5.1　实验目的41
2.5.2　实验仪器与器件41
2.5.3　实验原理42
2.5.4　实验内容48
2.5.5　思考题50
2.6　组合逻辑电路的设计50
2.6.1　实验目的50
2.6.2　实验仪器与器件51
2.6.3　实验原理51
2.6.4　实验内容55
2.6.5　思考题56
2.7　触发器与计数器的应用56
2.7.1　实验目的56
2.7.2　实验仪器与器件56
2.7.3　实验原理57
2.7.4　实验内容64
2.7.5　思考题65
2.8　移位寄存器的应用65
2.8.1　实验目的65
2.8.2　实验仪器与器件65
2.8.3　实验原理66
2.8.4　实验内容70
2.8.5　思考题72
2.9　时序逻辑电路的设计72
2.9.1　实验目的72
2.9.2　实验仪器与器件72
2.9.3　实验原理72
2.9.4　实验内容76
2.9.5　思考题76
2.10　A/D、D/A转换器的应用77
2.10.1　实验目的77
2.10.2　实验仪器与器件77
2.10.3　实验原理77
2.10.4　实验内容80
2.10.5　思考题82
2.11　脉冲波形的产生与整形83
2.11.1　实验目的83
2.11.2　实验仪器与器件83
2.11.3　实验原理83
2.11.4　实验内容88
2.11.5　思考题89
第3章　电路仿真设计软件Multisim在数字电路实验中的应用…90
3.1　Multisim 10简介90
3.2　Multisim菜单栏90
3.3　Multisim工具栏92
3.3.1　标准工具栏93
3.3.2　仿真工具栏93
3.3.3　主要工具栏94
3.3.4　视图工具栏94
3.3.5　虚拟（元件）工具栏…95
3.3.6　元件工具栏95
3.3.7　图表注释工具栏96
3.3.8　仪器工具栏97
3.4　Multisim中常用仪器简介98
3.4.1　数字万用表98
3.4.2　函数信号发生器99
3.4.3　示波器99
3.4.4　逻辑转换仪100
3.4.5　逻辑分析仪100
3.5　用Multisim分析和设计数字逻辑电路101
3.5.1　用Multisim分析电路举例101
3.5.2　用Multisim设计组合电路104
3.5.3　用Multisim设计时序电路107
第4章　组合电路的自动化设计、仿真及实现109
4.1　Quartus II简介109
4.1.1　Quartus软件的特点109
4.1.2　Quartus II软件的开发流程110
4.1.3　Quartus II的用户界面111
4.1.4　Quartus II的文件管理体系112
4.2　组合逻辑宏模块的仿真及测试113
4.2.1　实验目的113
4.2.2　实验仪器与器件113
4.2.3　实验原理113
4.2.4　实验内容120
4.2.5　思考题122
4.3　组合电路的自动化设计…122
4.3.1　实验目的122
4.3.2　实验仪器与器件122
4.3.3　实验原理122
4.3.4　实验内容125
4.3.5　思考题126
4.4　广义译码器的应用126
4.4.1　实验目的126
4.4.2　实验仪器与器件127
4.4.3　实验原理127
4.4.4　实验内容130
4.4.5　思考题131
4.5　8位串行进位加法器的设计132
4.5.1　实验目的132
4.5.2　实验仪器与器件132
4.5.3　实验原理132
4.5.4　实验内容136
4.5.5　思考题137
4.6　组合电路的硬件测试137
4.6.1　实验目的137
4.6.2　实验仪器与器件137
4.6.3　实验原理137
4.6.4　实验内容142
4.6.5　思考题143
第5章　时序电路的自动化设计、仿真及实现145
5.1　基于74宏模块的计数器设计145
5.1.1　实验目的145
5.1.2　实验仪器与器件145
5.1.3　实验原理145
……

前言/序言

　　为了适应教育事业的发展及国家人才培养的需要，杭州电子科技大学国家级电工电子实验教学示范中心的全体教师在不断提升教学理念的同时，进行了卓有成效的教学改革。本书根据杭州电子科技大学的教学大纲与实践课程设置情况，结合编者多年的教学与科研经验，并参考诸多相关优秀教材编写而成。
　　本书内容十分丰富，由浅入深，逐步加大实验难度和复杂性。既有验证性实验，又有设计性和应用性综合实验；既有基础实验，又有提高实验；既有硬件电路实验，又有软件仿真实验。本教程共分6章，具体安排如下：
　　第1章介绍数字集成电路的发展史、命名规则及使用规则，给出了数字电路中的常见故障及其分析方法，说明了要完成本书中实验的基本要求。
　　第2章是本书的核心内容，包括11个基本实验，每个基本实验又分基础实验部分和提高实验部分。基础实验部分给出了具体的实验方法及实验电路，侧重于使学生掌握课程基本知识、基本实验技能。提高实验部分则要求学生根据提示自己拟定实验方案并设计实验电路，着重培养学生对中规模及大规模数字集成电路的设计能力。
　　第3章介绍电路仿真设计软件Multisim的基本使用方法，详细阐述了如何使用该仿真软件进行组合电路和时序电路设计。
　　第4章基于现代数字电子技术，介绍了组合电路的自动化设计、仿真及实现方法。本章包括数字系统自动化设计软件QuartusⅡ的使用、组合宏模块的仿真及测试、组合电路的自动化设计、组合电路的硬件测试等实验。介绍了基于广义译码器模型设计一般组合逻辑电路的通用表述方法，从而给出了能彻底、简洁而高效地解决任何类型组合电路的分析和设计方法。
　　第5章基于现代数字电子技术，介绍了时序电路的自动化设计、仿真及实现方法。本章包括基于74宏模块的计数器设计、基于一般模型的计数器设计、基于LPM的时序电路设计、按键消抖电路设计、存储器应用电路设计等实验。介绍了数字计数器的通用模型，给出了任意类型计数器设计的一般方法，为深入学习现代数字电子技术奠定良好的基础。
　　第6章也是本书的核心内容。在完成基本的数字电子技术学习和入门后，必须迅速地学会应用基于现代数字电子设计技术的基本方法和基本理念，在学习与实践中培养学生对数字系统设计的自主创新能力。本章通过介绍多个综合性数字系统的设计思路和设计方法，给出一些对应的实验要求，让读者自己去摸索掌握数字系统设计技术及其创新的途径。本章以数字电路手工设计技术的介绍作为跨上进一步学习的台阶，以自动化设计技术的学习为能力培养手段，注重现代数字技术基本知识、理论和方法的介绍，注重工程能力、分析能力和实践能力的培养，构建一个从介绍基础知识向创新能力培养逐级递进的学习和实践的阶梯。通过教学的启迪和教程中大量有创意的实验项目训练，能动地激发学生的创新意识，培养他们的自主创新能力，从而使学生在数字电子技术的基础理论、实践能力和创新精神三方面都有收获，以便于提早参与大学生课外科技活动。
　　本书最后为附录部分，汇编了常用仪器的使用说明、常用数字集成电路的引脚排列及逻辑符号、常用文字符号、图形符号说明以及便携式开发板资料等内容，供学生在实验、课程设计和毕业设计中查阅参考。
　　本书由陈龙、牛小燕、马学条、杨柳编著，由张亚君主审。在本书编写过程中，得到了杭州电子科技大学电子信息学院和电工电子实验教学示范中心的领导及全体教师的关心和支持，在此表示衷心的感谢。
　　限于编者水平，书中难免有欠妥、疏漏和错误之处，恳请读者指正。
　　编者2017年5月

《数字世界漫游指南：从逻辑门到微处理器》 我们生活在一个由“0”和“1”编织而成的数字洪流中，从掌中的智能手机到天边的卫星，无不遵循着这套简洁而强大的语言。然而，隐藏在日常科技便利之下的，是一套精巧绝伦的逻辑运算体系和不断演进的集成电路设计。本书将带领读者踏上一段探索数字电子技术核心原理的旅程，揭示构成现代数字世界的基石，以及驱动这一切运转的智慧之光。 第一章：数字信号的诞生——为何是“0”和“1”？ 在深入探讨数字电路的奥秘之前，我们首先需要理解为何选择“0”和“1”作为数字信息的基本载体。模拟信号，如声音的波形或温度的连续变化，可以取无限多的值，这使得它们在传输和处理过程中容易受到噪声的干扰，导致信息失真。相比之下，数字信号则将信息离散化，只用两种明确的状态来表示：高电平（通常代表“1”）和低电平（通常代表“0”）。 这种二值化的处理带来了巨大的优势。首先，它极大地提高了信号的抗干扰能力。即使信号在传输过程中受到一定程度的衰减或噪声影响，接收端仍然能够清晰地区分高低电平，从而准确还原原始信息。其次，数字信号便于存储和复制，数据可以被精确地备份和传输，而不会发生任何质量损失。最后，数字逻辑电路的设计和实现相对简单，便于集成和小型化，为后来的微电子革命奠定了基础。 本章将通过生动的类比和图示，解释模拟信号与数字信号的区别，阐述二进制系统的优势，并为读者建立起对数字世界的第一印象。我们将探讨数字信号的采样、量化和编码过程，理解信息如何在数字领域被转化为可处理的形式。 第二章：逻辑的基石——门电路的智慧 数字电路的核心在于逻辑门，它们是执行基本逻辑运算的基本单元。最基础的逻辑门包括“与门”（AND）、“或门”（OR）和“非门”（NOT）。一个与门输出高电平仅当所有输入均为高电平时；一个或门只要有一个输入为高电平，输出就为高电平；一个非门则输出与输入相反的状态。 然而，仅仅依靠这三种基本门，我们就能构建出几乎所有复杂的数字逻辑功能。通过组合这些基本门，我们可以得到“与非门”（NAND）、“或非门”（NOR）和“异或门”（XOR）等更强大的逻辑单元。“与非门”因其能够实现所有基本逻辑功能，通常被认为是“通用门”，在实际电路设计中应用极其广泛。 本章将深入剖析各种逻辑门的工作原理，通过真值表和逻辑图清晰地展示它们的输入输出关系。我们将学习如何使用布尔代数来描述和简化逻辑电路，理解“与”、“或”、“非”等基本逻辑运算在物理电路中的具体实现。同时，我们将初步接触组合逻辑电路的概念，例如加法器和译码器，它们是更复杂数字系统的基础构件。 第三章：构建数字计算的骨架——组合逻辑电路 组合逻辑电路的特点是，其输出仅取决于当前的输入状态，没有记忆功能。也就是说，对于相同的输入，输出永远是相同的。在本章中，我们将系统地学习如何设计和分析这类电路。 我们会从简单的组合逻辑电路开始，例如逻辑门构成的电路，然后逐步过渡到更复杂的电路。加法器作为最基本的算术运算单元，将是重点介绍的对象。我们将学习半加器、全加器的工作原理，以及如何构建多位二进制加法器，实现任意长度二进制数的加法运算。 接着，我们将探讨译码器和编码器。译码器可以将一个二进制输入信号转换为唯一的输出信号，广泛应用于地址解码、数据显示等领域。编码器则执行相反的功能，将多个输入信号压缩成一个二进制码。 多路选择器（Multiplexer，简称 MUX）是另一类重要的组合逻辑电路。它允许我们根据一个选择信号，从多个数据输入中选择一个输出。这在数据路由、信号选择等场景中非常有用。相反，分路器（Demultiplexer，简称 DEMUX）则可以将一个输入信号分配到多个输出中的一个。 此外，我们还将学习比较器，用于比较两个二进制数的大小，以及冒险（Hazard）现象在组合逻辑电路中的产生原因和消除方法。通过本章的学习，读者将掌握分析和设计各种功能性组合逻辑电路的能力。 第四章：赋予数字电路记忆——时序逻辑电路 与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还与电路过去的状态有关。这意味着时序逻辑电路具有“记忆”功能，它们能够存储信息。这种记忆能力是构建计数器、寄存器以及微处理器等复杂数字系统的关键。 本章将从触发器（Flip-Flop）开始介绍。触发器是构成时序逻辑电路的最基本单元，它能够存储一位二进制信息。我们将深入了解各种类型的触发器，如SR触发器、JK触发器、D触发器和T触发器，理解它们的触发方式（边沿触发或电平触发）以及不同的逻辑功能。 在此基础上，我们将学习如何构建寄存器（Register），用于并行存储多位二进制数据，以及移位寄存器（Shift Register），能够将存储的数据进行左移或右移操作，这在数据传输和转换中扮演着重要角色。 计数器（Counter）是时序逻辑电路中最具代表性的应用之一。我们将学习如何构建同步计数器和异步计数器，实现对输入时钟脉冲进行计数的功能。这包括加计数器、减计数器、可预置计数器以及进制计数器等。 我们还将探讨状态机（State Machine）的概念，它是一种用于描述和设计具有有限个状态的系统的模型。状态机在控制逻辑、序列发生器等方面有着广泛的应用。本章的学习将使读者深刻理解数字电路如何具备记忆能力，并能设计出能够按照特定时序进行操作的电路。 第五章：集成电路的演进——从门到芯片 从最初的分立元件到如今的超大规模集成电路（VLSI），数字电子技术经历了令人惊叹的演进。本章将简要回顾集成电路的发展历程，并重点介绍现代数字集成电路的几个关键方面。 我们将探讨数字集成电路的制造工艺，如半导体材料（硅）的特性、晶体管（MOSFET）的工作原理以及集成电路的制造流程。我们将理解微电子技术是如何将数百万甚至数十亿个晶体管集成在一块小小的芯片上，实现前所未有的计算能力和功能。 数字逻辑器件的封装与接口也是本章的重要内容。我们将了解不同类型的封装（如DIP、SOP、QFP、BGA等）如何保护芯片并提供与外部电路的连接。同时，我们将学习数字集成电路的输入输出接口规范，以及如何进行硬件连接和信号匹配。 此外，本章还将简要介绍可编程逻辑器件（PLD），如可编程逻辑阵列（PLA）、通用可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）。这些器件允许用户在出厂后根据需求进行逻辑功能的编程，极大地提高了设计的灵活性和效率。 第六章：数字电路在实际中的应用 理论的学习最终需要与实际应用相结合。本章将通过一系列典型的应用案例，展示数字电子技术在各个领域的广泛应用。 我们将深入探讨微处理器（Microprocessor）和微控制器（Microcontroller）的工作原理。理解CPU如何执行指令、存储器如何组织数据，以及微控制器如何将CPU、存储器和外围接口集成在一起，形成一个功能强大的嵌入式系统。 数字信号处理（DSP）是数字电子技术在信息处理领域的核心应用。我们将了解数字滤波器、A/D转换器和D/A转换器等如何在音频、视频、通信等领域实现高质量的信息处理。 存储器技术也是数字电子系统的关键组成部分。我们将了解不同类型的存储器，如RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器），以及它们在计算机系统中的作用。 最后，我们将展望数字电子技术的未来发展趋势，如人工智能芯片、量子计算等前沿领域，揭示数字技术如何持续驱动着科技的进步和社会的发展。 通过对本书内容的学习，读者将不仅能够理解数字电子技术的基本原理，更能体会到其强大的力量和无限的可能性。这不仅是一本技术教程，更是一次探索数字世界奥秘的奇妙旅程。

评分☆☆☆☆☆

这本书确实在数字电路的基础理论方面做得相当扎实，但老实说，关于微控制器（MCU）在数字系统中的嵌入式应用，我感觉还有一些可以挖掘的空间。书中对MCU的基本工作原理和指令集有很好的介绍，但对于如何在复杂的数字系统中，高效地集成和调用MCU来完成特定的控制任务，以及如何优化MCU与FPGA之间的通信接口，例如SPI、I2C等协议的具体实现细节和性能考量，这部分内容我还在摸索中。书中一些关于实时操作系统（RTOS）在嵌入式数字系统中的应用，虽然提到了其重要性，但对于如何在实际项目中选择合适的RTOS，以及如何根据应用需求进行RTOS的移植和配置，这块的实践指导显得有些初步。我希望书中能包含更多关于实际嵌入式项目开发的案例，涵盖从硬件选型到软件编程，再到系统调试的完整流程，这样对于像我这样希望将理论知识转化为实际工程能力的读者来说，会非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

最近入手一本关于现代数字电子技术基础实践的书，虽然书中涉及的内容很多，但有些方面我确实还没来得及深入研究，比如书中对于各种FPGA开发板的详细硬件配置和时序约束的讲解，这部分内容对我来说还有点抽象，我需要更多的时间去消化和实践。书中也提到了不同厂商的FPGA芯片架构差异，例如Xilinx和Altera（现在是Intel FPGA）在内部逻辑单元、布线资源以及时钟管理等方面的不同之处，但具体到每个系列芯片的细分特点，以及在实际设计中如何根据具体应用场景选择最优的芯片型号，书中提供的案例还不够详尽。另外，关于高级的数字信号处理算法在FPGA上的实现，书中虽然有涉及，但对于一些复杂的算法，比如FFT、DCT等，其在FPGA上的并行化实现策略和优化技巧，我感觉还有待更深入的探讨，希望后续有机会能看到更多相关的实践指导，让理论与实践结合得更紧密。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书之后，我对其中的一些章节，特别是关于低功耗数字电路设计的部分，还在进一步的学习和理解中。书中介绍了静态功耗和动态功耗的概念，以及一些基本的低功耗设计技术，比如时钟门控、电源门控等，但对于如何根据具体应用场景，如移动设备、物联网传感器等，来系统地评估和优化数字电路的功耗，这方面的内容还不够深入。书中对功耗分析工具的使用指导也相对简略，没有详细介绍如何利用这些工具来精确地测量和预测功耗，以及如何根据分析结果来调整设计。此外，关于新型低功耗设计技术，例如多阈值电压（Multi-Vt）设计、动态电压和频率调整（DVFS）等，书中只是简单提及，而没有深入讲解其原理和在实际设计中的应用案例。我希望后续能有更多关于这些高级低功耗技术在不同应用场景下的实践指南，能够帮助我更好地掌握如何设计出满足严苛功耗要求的数字系统。

评分☆☆☆☆☆

这本书在数字集成电路上确实提供了很好的基础知识，但关于模拟前端（Analog Front-End）与数字后端（Digital Back-End）的接口设计与协同工作，我感觉还有一些值得深挖的地方。书中对数字信号处理的部分讲得很透彻，但对于如何将来自传感器或ADC的模拟信号进行有效地前端处理，比如放大、滤波、采样等，这部分内容的详细介绍相对有限。书中对ADC和DAC的选择、配置以及性能指标的解读，虽然有，但如何根据具体的数字信号处理需求，来匹配最优的ADC/DAC，以及如何解决两者之间可能存在的匹配问题和噪声耦合，这方面的内容我还在探索。此外，关于混合信号设计的验证挑战，以及如何构建有效的混合信号测试平台，来确保模拟和数字部分的协同工作，这部分内容书中涉及不多，我希望未来能看到更多关于这方面的实践经验分享，以帮助我更好地理解和应对混合信号设计的复杂性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容确实相当丰富，涵盖了数字电子技术的方方面面，但其中关于系统级验证（System-Level Verification）的深入探讨，我感觉还只是触及了皮毛。书中对一些基本的测试平台搭建和验证方法有提及，但对于当前业界广泛使用的UVM（Universal Verification Methodology）等高级验证框架，其在复杂数字芯片设计中的应用，以及如何构建高效、可重用的验证环境，这方面的内容相对较少。书中对激励生成、覆盖率收集、断言检查等验证关键环节的讲解，虽然有，但对于如何根据设计复杂度选择合适的验证策略，以及如何进行高效的调试和问题定位，这部分需要更详尽的指导。我期待看到更多关于如何利用仿真和形式验证技术，来确保数字系统设计的正确性和可靠性，尤其是在高速、低功耗等复杂设计场景下，这方面的实践经验对于我来说弥足珍贵。