内容简介
     《数字电子技术(微课版 第五版)/“十二五”职业教育国家规划教材》分为8个项目,分别为:表决器的设计与制作;一位加法计算器的设计与制作;设备故障数量监测报警电路的制作;改进型抢答器的设计与制作;交通信号灯控制电路的设计与制作;声、光控制节能开关电路的设计与制作;简易数控电源的设计与制作;基于FPGA的数字钟电路的设计。     
内页插图
          目录
   项目1 表决器的设计与制作
1.1 学习数字电路的基础知识
1.2 认识逻辑门电路
1.3 组合逻辑电路的分析与设计
巩固练习
项目2 一位加法计算器的设计与制作
2.1 认识编码器
2.2 认识译码器
2.3 认识加法器与数值比较器
巩固练习
项目3 设备故障数量监测报警电路的制作
3.1 认识数据选择器
3.2 数据分配器
巩固练习
项目4 改进型抢答器的设计与制作
4.1 认识触发器
4.2 认识集成触发器
4.3 时序逻辑电路的分析与设计
巩固练习
项目5 交通信号灯控制电路的设计与制作
5.1 认识计数器
5.2 认识寄存器
巩固练习
项目6 声、光控制节能开关电路的设计与制作
6.1 认识多谐振荡器
6.2 认识单稳态触发器
6.3 认识施密特触发器
6.4 555定时器的认识及应用
巩固练习
项目7 简易数控电源的设计与制作
7.1 认识D/A转换器
7.2 认识A/D转换器
巩固练习
项目8 基于FPGA的数字钟电路的设计
8.1 认识半导体存储器
8.2 认识可编程逻辑器件
巩固练习
参考文献
附录      
前言/序言
     《数字电子技术》(第五版)是“十二五”职业教育国家规划教材、普通高等教育“十一五”国家级规划教材,也是新世纪高职高专教材编审委员会组编的电气自动化技术类课程规划教材之一。
  《国家教育事业发展“十三五”规划》中提出,面向“中国制造2025”,要加快培养战略性新兴产业急需人才。在教学模式上,要推行产教融合的职业教育模式,推行校企一体化育人。在“互联网十教育”方面,要推动职业院校网络仿真实训环境建设。同时鼓励职业院校依托优势学科专业开发具有竞争力的在线开放课程,将在线开放课程纳入培养方案和教学计划。
  为深入贯彻“十三五”职业教育规划,积极推动校企联合办学,我们成立了由专业带头人、企业专家、专业骨干教师组成的课程建设团队,重构基于工作过程的课程体系。在编写教材的过程中,我们除了在学习内容上体现行业企业发展和岗位工作任务需要的知识、能力和素质要求外,还为培养学生全面的综合素质、增强他们的职业发展后劲,特别注重基础知识及基本素质的培养,以适应学生可持续发展的要求。
  本书的特点是以典型的电子电路的制作过程为导向,采用教、学、做一体化的项目教学模式,遵循由浅入深、循序渐进的教育规律,将数字电子技术与电子电路的制作过程相结合,培养学生具备一定的电路设计,、电路安装、故障检修等能力。
  全书分为8个项目,分别为:表决器的设计与制作;一位加法计算器的设计与制作;设备故障数量监测报警电路的制作;改进型抢答器的设计与制作;交通信号灯控制电路的设计与制作;声、光控制节能开关电路的设计与制作;简易数控电源的设计与制作;基于FPGA的数字钟电路的设计。
  此外为共享教育资源,我们把教材中重要的知识点制作成微课,一方面为学生提供了自主学习的环境,另一方面为教师提供了自我提升的机会,最终达到高效课堂和教学相长的目标。
  本书可作为高职高专电类、机电类、计算机类等专业的基础课教材,也可供初学者自学和电子工程技术人员参考使用。
  本教材由渤海船舶职业学院李妍、蔡新梅任主编,渤海船舶职业学院赵群、安徽工商职业学院马玉清任副主编。具体编写分工如下:李妍编写项目3~项目5;蔡新梅编写项目l、项目2;赵群编写项目6、项目7;马玉清编写项目8及附录并参与了实用电路的设计。李妍负责全书的策划、组稿和定稿。渤海船舶重工有限责任公司电装分厂曹天安审阅了本书,并提出了许多宝贵的意见和建议。在编写过程中,我们得到了渤海船舶重工有限责任公司电装分厂的厂长李晶、副厂长史鸿屿的大力帮助,在此一并表示衷心感谢!
  尽管我们在《数字电子技术》教材特色的建设方面做了很多努力,特别是在产教融合方面,力争体现当代职业教育特色,但限于编者的水平和经历,本教材的出版与目标尚有差距。教材中如有不足和错误之处,肯请读者将宝贵意见和建议反馈给我们,以便修订时完善。    
				
 
				
				
					深入浅出的电子世界:构建数字逻辑的基石  在这个信息爆炸的时代,数字技术已经渗透到我们生活的方方面面,从智能手机到家用电器,从工业自动化到尖端科研,无处不见数字电子技术的踪影。而要真正理解并驾驭这些强大的技术,扎实的数字电子技术基础知识是必不可少的。本书旨在为有志于探索数字电子技术奥秘的学习者,提供一套系统、深入且极具实践性的指导。  我们理解,对于初学者而言,数字电子技术可能显得有些抽象和复杂。因此,本书在编写过程中,始终秉持“化繁为简、循序渐进”的教学理念。我们摒弃了过于艰深晦涩的理论术语,而是从最基本、最核心的概念入手,逐步引导读者走进数字逻辑的世界。本书的内容设计,力求做到既有理论的深度,又不失实践的广度,让读者在掌握核心原理的同时,也能体会到数字电路设计的魅力。  从原子到比特:数字世界的基础  一切数字世界的基石,都建立在对物理世界最基本单元——原子的认知之上。本书的开篇,将带领读者回顾电子技术发展简史,简要介绍半导体材料的基本性质,如P型和N型半导体,以及PN结的形成与特性。通过对这些基础知识的理解,读者将能更好地把握后续数字电路的工作原理。  随后,我们将重点介绍数字电路中最基本的逻辑单元——二极管和三极管。我们会详细讲解它们的结构、工作原理以及在电路中的应用。通过对这些基本器件的深入剖析,读者将初步建立起对电子元件如何响应不同电信号的认知,为理解更复杂的数字逻辑门打下坚实基础。  逻辑门:数字世界的“大脑”  一旦理解了基本电子元件,我们便进入了数字逻辑的核心——逻辑门。本书将逐一介绍最基本的逻辑门电路,包括与门 (AND)、或门 (OR)、非门 (NOT)。我们会详细阐述它们的逻辑功能,并通过真值表和波形图清晰地展示其输入输出关系。  更重要的是,我们将深入讲解这些基本逻辑门的实现方式,通常是利用晶体管组合来实现。理解这些组合方式,能够帮助读者将抽象的逻辑功能与具体的电路结构联系起来,培养电路分析和设计的初步能力。  除了基本逻辑门,本书还将介绍更高级的逻辑门,如与非门 (NAND)、或非门 (NOR)、异或门 (XOR) 以及同或门 (XNOR)。我们会强调与非门和或非门作为“万能门”的重要性,以及它们如何能够组合构建出所有其他逻辑门。异或门和同或门在数据处理、奇偶校验等领域有着广泛应用,本书也会对其进行详细的讲解。  组合逻辑电路:实现复杂功能的基石  在掌握了各种逻辑门的功能和实现后,本书将进一步引导读者学习如何将这些逻辑门组合起来,构建更复杂的组合逻辑电路。这些电路的输出仅取决于当前的输入状态,与过去的状态无关。  我们会从最简单的编码器和译码器开始,介绍它们的功能和典型应用,例如BCD码到七段数码管译码器。随后,我们将深入讲解多路选择器 (Multiplexer, MUX) 和多路分配器 (Demultiplexer, DEMUX),它们在数据选择和数据分发方面发挥着关键作用。  加法器是组合逻辑电路中最重要也是最基础的应用之一。本书将详细介绍半加器和全加器的原理和电路实现,并在此基础上讲解并行加法器,让读者理解计算机如何进行基本的算术运算。  本书还会介绍其他重要的组合逻辑电路,如比较器,用于比较两个二进制数的大小。通过对这些组合逻辑电路的学习,读者将能够理解如何将基本逻辑门集成,实现具有特定功能的复杂系统。  时序逻辑电路:掌握“记忆”的力量  如果说组合逻辑电路是数字系统的“大脑”,那么时序逻辑电路则是数字系统的“记忆”。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。这使得时序逻辑电路能够存储信息,实现更复杂的功能,如计数、存储数据等。  本书将从最基本也是最核心的时序逻辑电路单元——触发器 (Flip-Flop) 开始。我们将详细介绍RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器。我们会深入分析它们的结构、工作原理、触发条件以及不同类型触发器之间的转换关系。通过对触发器的深入理解,读者将能够掌握构建“记忆”单元的方法。  在此基础上,本书将介绍集成触发器的更高级应用,例如寄存器 (Register),用于存储一组二进制数据。我们还将讲解移位寄存器 (Shift Register),它不仅可以存储数据,还可以实现数据的串行输入/并行输出或并行输入/串行输出,在数据传输和处理中扮演着重要角色。  计数器 (Counter) 是另一类重要的时序逻辑电路。我们将详细介绍异步计数器和同步计数器,以及它们的不同工作原理和应用。读者将学习如何设计各种模数的计数器,例如向上计数器、向下计数器以及可逆计数器。  有限状态机:构建控制系统的灵魂  当组合逻辑电路和时序逻辑电路相结合,便构成了功能更强大的有限状态机 (Finite State Machine, FSM)。有限状态机是一种抽象的数学模型,用于描述一个系统在不同状态之间转换的过程,以及在每个状态下对输入做出响应。  本书将详细介绍Mealy模型和Moore模型两种主要的有限状态机模型。我们会通过实际的例子,如交通信号灯控制器、自动售货机控制系统等,来演示如何设计和实现有限状态机。学习有限状态机,读者将能够掌握构建复杂数字控制系统的基本方法,理解如何用逻辑电路实现复杂的顺序控制功能。  实际应用与进阶  理论知识的学习固然重要,但脱离实际应用的知识是难以牢固掌握的。因此,本书在讲解基本原理的同时,也会穿插介绍数字电子技术的实际应用案例。  例如,在讲解逻辑门时,我们会结合简单的LED控制电路;在讲解组合逻辑电路时,我们会提及计算器中的加法器模块;在讲解时序逻辑电路时,我们会展示简单的电子时钟或数字显示电路。这些实例能够帮助读者将抽象的理论知识与具体的硬件实现联系起来,增强学习的趣味性和实用性。  此外,本书还会简要介绍一些更高级的数字电子技术概念,为读者未来的深入学习指明方向。这可能包括数字信号处理 (DSP) 的基本概念、微处理器和微控制器的工作原理、以及数字电路在现代通信、计算机等领域的核心作用。  学习方法建议  为了更好地学习本书内容,我们建议读者采取以下学习方法:     理论与实践相结合: 在学习每个章节的理论知识后,务必动手进行电路仿真或实际搭建。通过观察实验结果,加深对理论的理解。    勤于思考与总结: 在学习过程中,遇到不理解的地方,不要轻易跳过,尝试多角度思考,并尝试用自己的语言对关键概念进行总结。    积极提问与交流: 如果遇到难以解决的问题,不要犹豫向老师、同学或在线社区寻求帮助。与其他人的交流和讨论,往往能带来新的启发。    循序渐进,打牢基础: 数字电子技术是一个层层递进的学科,务必确保对每个基础概念都有透彻的理解,再进入更高级的学习。  本书旨在为读者打开通往数字电子技术大门的一把钥匙。我们相信,通过本书的引导,读者不仅能掌握数字电路的基本原理,更能培养出独立分析和设计数字系统的能力。无论您是即将踏入电子工程领域的学生,还是希望提升自身技能的在职技术人员,亦或是对数字世界充满好奇的爱好者,本书都将是您宝贵的学习伙伴。让我们一起,在数字电子技术的奇妙世界里,探索无限可能!