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李中發 著

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齣版社： 水利水電齣版社

ISBN：9787508446677

商品編碼：29331292439

包裝：平裝

齣版時間：2007-07-01

基本信息

書名：數字邏輯電路

：29.00元

作者：李中發

齣版社：水利水電齣版社

齣版日期：2007-07-01

ISBN：9787508446677

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書係統地介紹瞭數字邏輯電路的基本概念、基本理論、基本方法以及常用數字邏輯部件的功能和應用。主要內容包括：數製與編碼，邏輯代數，門電路，組閤邏輯電路，常用組閤邏輯部件，觸發器，時序邏輯電路，常用時序邏輯部件，半導體存儲器，可編程邏輯器件，脈衝信號的産生與整形，模擬量與數字量的轉換。
　　本書按照理論聯係實際、循序漸進、便於教與學的原則編寫。全書敘述簡明，概念清楚；知識結構閤理，重點突齣；深入淺齣，通俗易懂，圖文並茂；例題、習題豐富，各章均有學習要求、概述和小結；書末附有部分習題參考答案。
本書可作為各高等院校計算機、電力、電子、通信及自動化等專業學習數字邏輯電路課程的教材或參考書，也可供有關技術人員參考。

目錄

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序
前言
第1章 數製與編碼
學習要求
　1.1 概述
　　1.1.1 數字信號與數字電路
　　1.1.2 數字電路的特點
　　1.1.3 數字電路的分類
　1.2 數製
　　1.2.1 數製
　　1.2.2 數製轉換
　1.3 編碼
　　1.3.1 二一十進製編碼
　　1.3.2 可靠性編碼
　　1.3.3 ASC Ⅱ碼
　小結
　習題
第2章 邏輯代數
　學習要求
　2.1 邏輯代數的基本概念
　　2.1.1 基本邏輯運算
　　2.1.2 復閤邏輯運算
　　2.1.3 邏輯函數及其相等概念
　2.2 邏輯代數的公式、定理和規則
　　2.2.1 邏輯代數的公式和定理
　　2.2.2 邏輯代數運算的基本規則
　　2.2.3 邏輯函數的錶達式
　2.3 邏輯函數的化簡
　　2.3.1 邏輯函數的簡錶達式
　　2.3.2 邏輯函數的公式化簡法
　　2.3.3 邏輯函數的圖形化簡法
2.3.4 含隨意項的邏輯函數的化簡
　2.4 邏輯函數的錶示方法及其相互轉換
　　2.4.1 邏輯函數的錶示方法　
　　2.4.2 邏輯函數錶示方法的轉換
　小結
　習題
第3章 門電路
學習要求
3.1 半導體元件的開關特性
3.1.1 二極管的開關特性
3.1.2 晶體管的開關特性
3.1.3 場效應管的開關特性
3.2 分立元件門電路
3.2.1 二極管與門
3.2.2 二極管或門
3.2.3 晶體管非門
3.2.4 復閤門電路
3.3 TTL集成門電路
3.3.1 TTL與非門
3.3.2 其他功能的TTL門電路
3.3.3 TTL集電極開路門和三態門
3.3.4 TTL集成電路的主要參數
3.4 CMOS集成門電路
3.4.1 CMOS反相器
3.4.2 其他功能的CMOS門電路
3.4.3 CMOS漏極開路門、三態門和傳輸門
3.4.4 CMOS集成電路的特點
3.5 集成門電路的使用
3.5.1 集成電路使用時的注意事項
3.5.2 TTL電路和CMOS電路的連接
小結
習題
第4章 組閤邏輯電路
學習要求
4.1 組閤邏輯電路的特點
4.2 組閤邏輯電路的分析
4.2.1 組閤邏輯電路的分析步驟
　……
第5章 常用組閤邏輯部件
第6章 觸發器
第7章 時序邏輯電路
第8章 常用時序邏輯部件
第9章 半導體存儲器
第10章 可編程邏輯器件
第11章 脈衝信號的産生與整形
第12章 模擬量與數字量的轉換

作者介紹

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文摘

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序言

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《深入解析數字邏輯電路：原理、設計與實踐》 引言 在信息爆炸的時代，數字技術已經滲透到我們生活的方方麵麵，從智能手機、電腦到復雜的工業自動化係統，無一不依賴於精密的數字邏輯電路。這些電路構成瞭現代電子設備的大腦和神經係統，它們的效率、可靠性和創新性直接決定瞭科技的進步速度。本書旨在深入探討數字邏輯電路的核心原理，揭示其設計方法，並提供實用的實踐指導，幫助讀者建立起紮實的數字邏輯基礎，為進一步學習和從事相關領域的研究與開發打下堅實的地基。 第一部分：數字邏輯電路的基石——二進製與邏輯門 二進製世界：數字信號的語言 數字邏輯電路的核心是信息的錶示與處理。本部分將從最基本的二進製數碼（0和1）齣發，詳細闡述二進製數的錶示方法、不同進製之間的轉換（如二進製、十進製、十六進製）及其在數字係統中的重要性。我們將探討為何二進製能夠成為數字電路的通用語言，以及它的簡潔性如何帶來高效的信號處理能力。理解二進製是理解整個數字邏輯世界的鑰匙，我們將通過豐富的例子和圖示，讓讀者輕鬆掌握這一基礎概念。 布爾代數：邏輯運算的數學框架 布爾代數是數字邏輯電路的設計和分析的基礎。本部分將係統地介紹布爾代數的公理、基本定理（如交換律、結閤律、分配律、對偶律、德摩根定律等）以及常用的邏輯運算（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）。我們將詳細講解這些邏輯運算的真值錶、邏輯符號以及它們在電路中的實現方式。通過對布爾代數基本運算的深入理解，讀者將能夠掌握如何用數學的語言來描述和簡化數字邏輯電路的行為，為後續的電路設計奠定堅實的基礎。 基本邏輯門電路：構建數字係統的積木 邏輯門是實現基本邏輯運算的最小單元。本部分將詳細介紹各種基本邏輯門電路，包括AND門、OR門、NOT門（也稱反相器）、XOR門、NAND門和NOR門。我們將深入剖析每種邏輯門的內部工作原理，其在集成電路中的具體實現（如TTL和CMOS技術），以及它們的邏輯功能和應用場景。重點在於講解NAND門和NOR門作為“通用門”的重要性，即它們能夠組閤實現所有其他邏輯功能，這在實際電路設計中具有極高的效率和經濟性。 第二部分：組閤邏輯電路的設計與分析 組閤邏輯電路的定義與特點 組閤邏輯電路由邏輯門組成，其輸齣僅取決於當前的所有輸入。本部分將明確組閤邏輯電路的定義，並強調其“無記憶性”的特點。我們將探討組閤邏輯電路的典型應用，如編碼器、譯碼器、數據選擇器、數據分配器、加法器等。 邏輯函數的簡化與實現 在設計組閤邏輯電路時，如何找到最簡化的邏輯錶達式是關鍵。本部分將介紹多種邏輯函數簡化方法，包括代數化簡法、卡諾圖（Karnaugh Map）化簡法以及奎恩-麥剋拉斯基（Quine-McCluskey）算法。我們將詳細講解卡諾圖的使用技巧，包括如何繪製卡諾圖、圈選相鄰的1、消除冗餘項等，並演示如何利用簡化後的邏輯錶達式設計齣高效的組閤邏輯電路。 關鍵組閤邏輯電路模塊詳解 編碼器與譯碼器：地址與指令的翻譯者 編碼器將多個輸入信號轉換為一個二進製代碼，而譯碼器則相反。我們將詳細介紹優先級編碼器、數據編碼器、二進製譯碼器、BCD碼譯碼器等，並展示它們在微處理器、顯示驅動等方麵的應用。 數據選擇器（Multiplexer, MUX）：信號的通道切換器 數據選擇器根據選擇輸入信號，將多個輸入中的一個連接到輸齣。我們將講解3-to-1, 4-to-1, 8-to-1等常見數據選擇器的結構和工作原理，並探討其在數據路徑控製、信號復用等方麵的強大功能。 數據分配器（Demultiplexer, DEMUX）：信號的分流器 數據分配器與數據選擇器功能相反，它將一個輸入信號分配到多個輸齣中的一個。我們將講解其工作原理和在信號路由、顯示控製等方麵的應用。 加法器與減法器：算術運算的基石 算術邏輯單元（ALU）是處理器中最重要的組成部分之一。本部分將重點介紹半加器、全加器、行波進位加法器（Ripple-Carry Adder）和超前進位加法器（Carry-Lookahead Adder），解釋它們如何實現二進製數的加法運算，以及進位傳播對電路速度的影響。 第三部分：時序邏輯電路的設計與分析 時序邏輯電路的定義與特點 與組閤邏輯電路不同，時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前輸入，還取決於其之前的輸入序列，即具有“記憶性”。本部分將介紹時序邏輯電路的基本概念，包括狀態、狀態轉移和時鍾信號。我們將探討時序邏輯電路在計數器、移位寄存器、存儲器等應用中的關鍵作用。 觸發器：時序邏輯電路的基本存儲單元 觸發器是構成時序邏輯電路最基本的存儲元件。本部分將詳細介紹各種類型的觸發器，包括SR觸發器、JK觸發器、D觸發器和T觸發器。我們將深入分析它們的特性錶、激勵錶、狀態圖以及在不同時鍾模式（如電平觸發和邊沿觸發）下的工作行為。特彆會強調D觸發器在現代數字電路設計中的廣泛應用。 寄存器：數據的暫存與傳輸 寄存器是由多個觸發器組成的，用於存儲一組二進製數據。本部分將介紹移位寄存器（左移、右移、雙嚮移位）及其在數據串行/並行轉換、移位運算中的應用。還將介紹通用寄存器，用於暫存數據。 計數器：數字信號的脈衝計數器 計數器能夠對輸入的時鍾脈衝進行計數，並輸齣相應的狀態。我們將詳細介紹異步計數器（Ripple Counter）和同步計數器（Synchronous Counter）的工作原理、優缺點。還將講解可預置計數器、可置零計數器以及各種特殊功能的計數器，如約翰遜計數器和環形計數器。 狀態機：係統行為的抽象模型 狀態機（State Machine）是描述和設計復雜時序邏輯電路的強大工具。本部分將介紹有限狀態機（Finite State Machine, FSM）的概念，包括摩爾（Moore）型狀態機和米利（Mealy）型狀態機。我們將學習如何構建狀態轉移圖和狀態錶，以及如何將狀態機轉換為實際的硬件電路。 第四部分：更高級的數字邏輯電路概念與應用 半導體存儲器：信息的載體 本部分將深入探討各種半導體存儲器的原理和結構，包括隨機存取存儲器（RAM，如SRAM和DRAM）和隻讀存儲器（ROM，如PROM, EPROM, EEPROM）。我們將講解它們的工作原理、存儲容量、讀寫時序以及在計算機係統中的關鍵作用。 可編程邏輯器件（PLD）：靈活的硬件實現 可編程邏輯器件（PLD）為數字電路設計提供瞭極大的靈活性。本部分將介紹可編程邏輯器件的種類，如PLA, PAL, CPLD和FPGA。我們將重點講解FPGA（現場可編程門陣列）的結構、編程原理以及它在原型設計、定製化硬件加速等領域的廣泛應用。 數字係統同步設計與時序分析 在復雜的數字係統中，時鍾信號的同步和信號傳播延遲是至關重要的問題。本部分將探討同步時序設計的基本原則，如建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time），以及如何進行時序分析以確保電路在時鍾周期內正確工作。我們將介紹時鍾域（Clock Domain）的概念以及跨時鍾域（Clock Domain Crossing）信號處理的挑戰和解決方案。 硬件描述語言（HDL）：現代數字設計的語言 本部分將簡要介紹硬件描述語言（HDL），如Verilog和VHDL，它們是描述、設計和驗證數字硬件的標準語言。雖然本書側重於原理，但瞭解HDL的重要性對於實際的數字邏輯設計至關重要。 第五部分：實踐與案例分析 實例剖析：從需求到設計 本部分將通過一係列精心挑選的實際案例，展示如何將本書中學到的理論知識應用於解決實際的數字邏輯設計問題。例如，設計一個簡單的交通燈控製器、一個數碼管顯示驅動電路、一個簡單的計算器模塊等。每個案例將從需求分析開始，逐步進行邏輯設計、簡化、電路實現，並簡要探討驗證方法。 仿真與驗證：確保設計的正確性 在實際的硬件實現之前，通過仿真來驗證設計的正確性是不可或缺的步驟。本部分將介紹邏輯仿真的基本概念，以及如何在仿真軟件中構建測試平颱（Testbench）來對設計的電路進行功能和時序驗證。 故障排除與優化：提升電路性能 任何復雜的係統都可能齣現問題。本部分將討論一些常見的數字邏輯電路故障現象和排查方法。同時，還將探討一些優化電路性能的策略，如降低功耗、提高速度、減小麵積等。 結論 數字邏輯電路是現代電子工程的基石，對理解和掌握數字世界至關重要。本書從最基礎的二進製和邏輯門開始，逐步深入到復雜的時序邏輯電路和現代數字設計技術。通過理論講解、數學分析、圖示說明和實例剖析，我們力求為讀者提供一個全麵、深入的學習體驗。掌握本書內容，不僅能夠為進一步學習微處理器、嵌入式係統、數字信號處理等更高級的學科打下堅實基礎，也能為從事相關的硬件設計、FPGA開發、ASIC設計等工作提供必備的知識和技能。數字邏輯的世界廣闊而迷人，希望本書能夠引領您開啓這段精彩的探索之旅。

評分☆☆☆☆☆

這本《數字邏輯電路》在我看來，是一本非常適閤初學者入門的教材。它的語言風格比較平實，沒有過多的華麗辭藻，但信息量卻非常大。我喜歡它在講解一些比較抽象的概念時，會引用一些生活中的例子，這樣更容易理解。比如，在講解組閤邏輯和時序邏輯的區彆時，它就用瞭一個“開關”和“記憶”的比喻，讓我一下子就抓住瞭核心。 這本書在講解邏輯運算時，不僅僅停留在布爾代數層麵，而是深入到實際的電路實現。我尤其喜歡它關於TTL和CMOS門電路的講解，雖然我不是電子工程專業的，但通過這些介紹，我大概瞭解瞭不同的門電路是如何在硬件層麵工作的。書中還附帶瞭一些非常清晰的電路圖和時序圖，對於我這種視覺型學習者來說，非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

我一直對數字電路的實現原理充滿好奇，而這本書恰恰滿足瞭我的這一需求。它在講解基本門電路時，並沒有僅僅停留在邏輯符號層麵，而是花瞭很大的篇幅去介紹晶體管級彆的工作原理。我之前總覺得數字電路離我們很遠，但通過書中對CMOS工藝的介紹，我纔明白原來我們日常使用的電子設備，其核心都是由無數微小的晶體管構成的。書裏配有很多清晰的電路圖，雖然有些復雜，但配閤文字的解釋，我還是能大緻理解不同類型的晶體管是如何組閤起來實現“開”和“關”這兩個基本狀態的，進而構成邏輯門。 時序邏輯部分的處理也讓我覺得耳目一新。寄存器、觸發器這些概念，在很多書中都寫得比較抽象。但這本書通過生動的類比，比如用一個水龍頭和一個水桶來比喻D觸發器，讓我一下子就明白瞭它的工作原理——隻有在時鍾信號的控製下，數據纔會被“鎖存”進去。而且，書中還詳細講解瞭不同類型的觸發器，比如SR觸發器、JK觸發器、T觸發器，並且對比瞭它們在不同應用場景下的優劣。我尤其喜歡它在講解狀態機時，使用瞭非常直觀的狀態轉移圖，這讓我能夠清晰地看到係統在不同輸入下的狀態變化，為後續的FPGA設計打下瞭良好的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本《數字邏輯電路》給我帶來瞭不少驚喜，尤其是它在基礎概念講解上的深入淺齣。我之前接觸過一些數字電路的入門書籍，但很多都流於錶麵，很快就到瞭復雜的組閤邏輯和時序邏輯，讓人感覺有點跟不上。這本書不一樣，它花瞭相當大的篇幅來講解最基礎的門電路，比如與非門、或非門等，並且非常細緻地展示瞭它們是如何通過晶體管實現的。這讓我不再隻是死記硬背邏輯功能，而是真正理解瞭“為什麼”它們會這樣工作。 在學習組閤邏輯時，這本書也給我留下瞭深刻的印象。它沒有直接跳到卡諾圖或者奎因-麥剋拉斯基算法，而是從最簡單的邏輯錶達式化簡開始，然後循序漸進地引入這些更高級的工具。我特彆喜歡它通過大量的具體例子來演示如何使用卡諾圖，一步步展示瞭如何畫齣卡諾圖，如何分組，以及如何最終得到簡化後的邏輯錶達式。而且，書中還提到瞭不同化簡方法之間的優缺點，以及在實際電路設計中應該考慮的因素，比如門電路的數量、延遲等等，這讓我覺得非常實用，不再是紙上談兵。

評分☆☆☆☆☆

這本書的特點在於它的實踐導嚮性。它在講解完理論知識後，並沒有止步於此，而是通過大量的實例，展示瞭如何將這些理論知識應用到實際的電路設計中。例如，在介紹觸發器時，它不僅僅講瞭觸發器的原理，還給齣瞭一些基於觸發器的簡單計數器的設計案例。這些案例讓我感覺，我不僅僅是在學習理論，而是在學習一種解決實際問題的能力。 更讓我印象深刻的是，這本書在講解復雜邏輯係統時，並沒有直接給齣最終的電路圖，而是引導讀者一步步地進行分析和設計。它會先從係統需求齣發，然後逐步細化，分解成更小的模塊，最後再將這些模塊組閤起來。這種“由上而下”的設計思路，讓我覺得非常有條理，也更容易理解復雜係統的構成。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程中，我最深的感受就是它的嚴謹性和係統性。無論是對基本邏輯門的功能定義，還是對組閤邏輯、時序邏輯的分析方法，都力求做到準確無誤。比如，在講解編碼器和譯碼器時，它不僅給齣瞭邏輯圖和真值錶，還詳細分析瞭它們在實際應用中的例子，比如BCD碼轉七段數碼管顯示，讓我對這些電路的功能有瞭更深刻的理解。 更讓我驚喜的是，書中還涉及瞭一些更高級的主題，比如多路選擇器、加法器、減法器等算術邏輯單元的構建。這些內容讓我看到，如何通過組閤和時序邏輯的基本單元，構建齣更復雜的運算電路。書中對這些電路的分析也非常透徹，從邏輯功能到電路結構，都一一講解到位。這讓我感覺，這本書不僅僅是介紹概念，更是在教我如何“設計”數字電路。