数字电路与逻辑设计(第3版普通高等教育十一五规划教材) 9787040287998 高等教 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

胡锦 著

图书标签:

• 数字电路
• 逻辑设计
• 电子技术
• 高等教育
• 教材
• 计算机基础
• 电路分析
• 电子工程
• 9787040287998
• 十一五规划教材

店铺： 花晨月夕图书专营店

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040287998

商品编码：29424177209

包装：平装

出版时间：2010-05-01

基本信息

书名：数字电路与逻辑设计(第3版普通高等教育十一五规划教材)

定价：36.90元

作者：胡锦

出版社：高等教育出版社

出版日期：2010-05-01

ISBN：9787040287998

字数：590000

页码：370

版次：3

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.599kg

编辑推荐

---

p>　　本书在如下方面做了进一步的调整和改进：将《数字电路与逻辑设计》（作者：胡锦）分为上、下两篇，上篇主要介绍数字电路的理论知识，精减了分立器件电路的理论描述和相似的例题，文字做了进一步提炼、适当删减了冗余内容；增补了部分思考题与习题参考答案；重点突出了集成数字器件的应用等。下篇整合了基本数字逻辑测试仪器的使用方法，数字电路设计和制作的基本技能，数字单元电路的制作与测试，数字系统的设计与制作，EWB虚拟实验平台及CPLD／FPGA开发工具——QuartusⅡ开发环境等实用性技能内容，强化了数字电路单元技能训练和数字逻辑系统的综合设计能力的培养；选取与工程实际相关的项目，吸收了有关新技术、新器件、新工具的内容；突出了大规模集成电路的应用。

内容提要

---

　　本书是晋通高等教育“十一五”*规划教材。《数字电路与逻辑设计》在前两版教材的基础上，对“数字电路与数字逻辑”课程内容进行了整合优化，从应用角度出发介绍了数字电路的基础知识、逻辑分析的基本方法及数字电路设计制作的基本技能，并关注了中大规模集成电路的应用。全书分上、下两篇，主要内容包括：逻辑代数基础、集成逻辑门电路、组合逻辑电路、集成触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生和整形、数模及模数转换器、大规模集成数字电路、常用仪器与设备的使用方法、数字电路设计的基础知识、EWB应用简介、CPLD／FPGA开发环境QuartusⅡ应用简介、数字电路单元实验、数字系统综合设计。其中数字电路单元实验、数字系统综合设计以及CPLD／FPGA开发应用等内容可根据教学实际情况选用。《数字电路与逻辑设计》可作为高等职业学校、高等专科学校、成人高校及本科院校的二级职业技术学院和民办高校计算机专业、通信专业、电子类专业的教材，也可供有关专业技术人员参考使用，或作为自学用书。

目录

---

上篇 理论篇章 逻辑代数基础 1．1 数制与编码 1．1．1 数制 1．1．2 数制转换 1．1．3 编码 1．2 基本概念、公式和定理 1．2．1 三种基本逻辑关系 1．2．2 基本公式、定理和常用规则 1．3 逻辑函数的化简 1．3．1 逻辑函数的标准与或式和 1．3．2 逻辑函数的公式化简法 1．3．3 逻辑函数的图形化简法 1．3．4 具有无关项的逻辑函数的化 1．4 逻辑函数的表示方法及相互转换 1．4．1 几种逻辑函数的表示方法 1．4．2 逻辑函数几种表示方法之间 转换本章小结思考题与习题第2章 集成逻辑门电路第3章 组合逻辑电路第4章 集成触发器第5章 时序逻辑电路第6章 脉冲波形的产生和整形第7章 数模及模数转换器第8章 大规模集成数字电路下篇 实践篇第9章 常用仪器与设备的使用方法0章 数字电路设计的基础知识1章 EWB应用简介2章 CPLD／FPGA开发环境Quartus 11应用简介3章 数字电路单元实验4章 数字系统综合设计部分思考题与习题参考答案参考文献

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

《现代数字系统设计与实践》 内容概述： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的数字系统设计与实践的学习平台，内容涵盖了数字逻辑设计的基础理论、常用的设计方法、现代硬件描述语言（HDL）的应用以及实际工程项目的设计流程。全书共分为十五章，结构清晰，由浅入深，既注重理论的严谨性，又强调实践的可操作性，力求帮助读者掌握数字系统设计的核心技能，为进一步深入学习和实际工作打下坚实基础。 第一章 数字系统基础： 本章将从最基本的概念入手，介绍数字信号与模拟信号的区别，以及数字系统在现代电子技术中的重要地位。我们将详细阐述二进制、八进制、十六进制等数字编码方式，以及它们之间的转换方法，为后续的学习奠定基础。此外，本章还将介绍基本的逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）及其真值表和逻辑符号，为理解更复杂的逻辑电路打下基础。我们将深入剖析布尔代数的基本定理和定律，包括交换律、结合律、分配律、德摩根定律等，并介绍如何利用布尔代数化简逻辑表达式，这是优化逻辑电路性能的关键步骤。最后，本章将引出现代数字系统设计中常用的卡诺图（Karnaugh map）方法，教授如何利用卡诺图有效地化简包含多个变量的逻辑函数，为设计高效的组合逻辑电路提供直观有效的工具。 第二章 组合逻辑电路设计： 本章专注于组合逻辑电路的分析与设计。我们将详细讲解组合逻辑电路的特点，即输出仅取决于当前输入，与历史状态无关。在此基础上，我们将深入介绍各种基本的组合逻辑模块，包括编码器（Encoder）、译码器（Decoder）、多路选择器（Multiplexer, MUX）、多路分配器（Demultiplexer, DEMUX）以及加法器（Adder）、减法器（Subtractor）等算术逻辑单元。对于每一种模块，我们将不仅提供其逻辑功能和电路结构，还会给出详细的分析方法和设计步骤，并通过实际例子展示如何利用这些基本模块构建更复杂的系统。本章还将重点介绍竞争冒险（Race Condition）现象及其产生原因，并探讨有效的抑制方法，以确保电路设计的稳定性和可靠性。 第三章 时序逻辑电路设计： 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输入，还与电路的历史状态相关，即具有“记忆”功能。本章将详细介绍时序逻辑电路的基本构成单元——触发器（Flip-flop）。我们将深入解析不同类型的触发器，如SR触发器、JK触发器、D触发器和T触发器，并详细阐述它们的触发方式、状态转移图和时序特性。在此基础上，我们将讲解如何利用触发器构建各种时序逻辑电路，包括寄存器（Register）、移位寄存器（Shift Register）和计数器（Counter）。我们将详细分析各种计数器的类型，如同步计数器（Synchronous Counter）和异步计数器（Asynchronous Counter），并展示如何设计具有特定功能的计数器，例如上升/下降计数器、环形计数器等。此外，本章还将介绍有限状态机（Finite State Machine, FSM）的概念，包括摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型状态机的设计方法，以及如何将其应用于更复杂的顺序控制系统。 第四章 可编程逻辑器件（PLD）入门： 随着集成电路技术的飞速发展，可编程逻辑器件（PLD）已成为数字系统设计的主流工具。本章将系统介绍PLD的基本概念和发展历程，包括ROM、PLA、PAL以及FPGA等主要器件类型。我们将详细阐述这些器件的内部结构、工作原理以及它们在数字系统设计中的优势和应用场景。我们将重点介绍目前应用最广泛的FPGA（Field-Programmable Gate Array），阐述其可编程逻辑单元（Configurable Logic Block, CLB）、可编程互连资源（Programmable Interconnect）以及输入/输出块（Input/Output Block, IOB）等核心组成部分，并简要介绍FPGA的设计流程。 第五章 Verilog HDL 基础： 硬件描述语言（HDL）是现代数字系统设计不可或缺的工具。本章将深入介绍功能强大且应用广泛的Verilog HDL。我们将从Verilog的基本语法入手，包括模块（module）、端口（port）、数据类型（data type）、赋值语句（assignment statement）以及运算符（operator）等。我们将详细讲解Verilog的两种基本描述方式：行为级描述（behavioral description）和数据流级描述（dataflow description），并展示如何利用这些描述方式来表示组合逻辑和时序逻辑电路。本章还将介绍Verilog中的关键结构，如always块、if-else语句、case语句、for循环和while循环等，以及如何利用它们来实现复杂的逻辑功能。 第六章 Verilog HDL 结构化描述与高级特性： 本章将在Verilog HDL的基础之上，进一步深入探讨其结构化描述方式，包括实例化（instantiation）和连接（connection）等概念。我们将详细讲解如何使用Verilog来描述层次化结构，将复杂的系统分解为多个子模块，并通过实例化和连接的方式将它们有机地组合起来。此外，本章还将介绍Verilog的一些高级特性，如参数化（parameterization）、生成（generate）语句、任务（task）和函数（function）等，这些特性能够显著提高代码的可重用性和设计效率。我们将通过丰富的实例，演示如何利用这些高级特性来设计更灵活、更通用的数字逻辑模块。 第七章 Verilog HDL 仿真与验证： 仿真与验证是数字系统设计过程中至关重要的环节。本章将详细介绍如何利用Verilog进行仿真和验证，以确保设计的正确性。我们将讲解Testbench（测试平台）的设计方法，包括如何生成激励信号、如何捕获和比较输出信号，以及如何使用断言（assertion）来检查电路的行为。本章还将介绍常用的仿真工具，如ModelSim、QuestaSim或Vivado Simulator等，并演示如何使用这些工具进行行为仿真、门级仿真和时序仿真。我们将强调仿真验证的重要性，以及如何通过有效的仿真策略来发现并修复设计中的bug。 第八章 FPGA 设计流程与实践： 本章将详细介绍基于FPGA的数字系统设计流程，从需求分析、逻辑设计、HDL编码、综合（synthesis）、适配（implementation，包括布局与布线）到仿真验证，再到最终的下载与调试，贯穿整个设计周期。我们将重点介绍使用主流FPGA厂商（如Xilinx或Intel/Altera）提供的开发工具套件（如Vivado或Quartus Prime）进行设计的方法。本章还将提供多个基于FPGA的实际设计实例，涵盖常见的数字信号处理模块、微处理器接口等，帮助读者将所学知识转化为实际动手能力。 第九章 寄存器传输级（RTL）设计进阶： 本章将进一步深化RTL设计理念。我们将讨论如何设计更高效、更优化的RTL代码，包括状态编码（state encoding）的选择、流水线（pipelining）技术在提高性能中的应用、以及如何处理异步复位（asynchronous reset）和同步复位（synchronous reset）等细节。我们将分析不同RTL设计风格对综合结果的影响，以及如何编写易于理解和维护的代码。本章还将探讨如何针对特定的FPGA架构进行优化，以充分发挥硬件的性能。 第十章 时序约束与静态时序分析（STA）： 在高性能数字电路设计中，时序问题至关重要。本章将详细介绍时序约束（timing constraint）的概念，包括时钟周期（clock period）、输入延迟（input delay）、输出延迟（output delay）等。我们将深入讲解静态时序分析（Static Timing Analysis, STA）的原理和方法，以及如何利用STA工具来检测和修复时序违例（timing violation）。本章还将讨论如何通过优化设计、调整布局布线和选择合适的器件来满足严格的时序要求。 第十一章 低功耗数字设计技术： 随着移动设备和便携式电子产品的普及，低功耗设计已成为数字系统设计的重要考量。本章将系统介绍各种低功耗数字设计技术，包括时钟门控（clock gating）、电源门控（power gating）、动态电压与频率调节（DVFS）等。我们将探讨如何通过优化算法、选择低功耗工艺和采用特殊的低功耗设计策略来降低数字电路的功耗。本章还将介绍相关的低功耗设计工具和评估方法。 第十二章 可综合HDL 设计模式： 本章将聚焦于可综合HDL设计模式。我们将讨论哪些HDL结构是可综合的，以及哪些是不可综合的，并解释其原因。我们将介绍一些常见的可综合设计模式，例如状态机的实现、移位寄存器的设计、FIFO（First-In, First-Out）缓冲器的设计等。通过学习这些模式，读者可以更好地理解如何编写能够被综合工具正确处理的HDL代码，并避免一些常见的陷阱。 第十三章 接口设计与通信协议： 现代数字系统通常需要与其他设备进行通信。本章将介绍几种常见的接口设计和通信协议，包括UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）、SPI（Serial Peripheral Interface）和I2C（Inter-Integrated Circuit）。我们将详细讲解这些协议的工作原理、信号时序和实现方法，并提供相应的HDL设计实例。此外，本章还将简要介绍更复杂的通信协议，如USB（Universal Serial Bus）或Ethernet（以太网）的基本概念。 第十四章 调试技术与故障排除： 在数字系统设计过程中，调试是一个必不可少且往往具有挑战性的环节。本章将介绍多种有效的调试技术，包括逻辑分析仪（logic analyzer）的使用、片上调试（on-chip debugging）工具的应用，以及如何通过仿真调试来定位问题。我们将分享一些常见的调试策略和故障排除技巧，帮助读者快速有效地解决设计中遇到的问题，并提高调试效率。 第十五章 现代数字系统设计项目案例： 本章将通过一个或多个综合性的项目案例，将前面章节所学的知识融会贯通。这些案例将涵盖从需求分析到最终实现的完整流程，例如设计一个简单的微处理器控制器、一个数据采集系统或一个简单的数字信号处理单元。通过深入分析这些项目案例，读者可以更直观地理解数字系统设计的实际应用，并进一步巩固和提升自己的设计能力。 总结： 《现代数字系统设计与实践》是一本集理论与实践于一体的教材，内容全面、条理清晰、实例丰富。通过学习本书，读者将能够深刻理解数字逻辑设计的原理，熟练掌握现代硬件描述语言（Verilog HDL）的应用，并具备使用FPGA等可编程逻辑器件进行实际系统设计的能力，从而为应对日益复杂的数字系统设计挑战做好充分准备。

评分☆☆☆☆☆

作为一名已经毕业多年的工程师，回过头来看这本《数字电路与逻辑设计》，我仍然觉得它是一本值得推荐的经典教材。虽然我现在的职业方向已经不是直接从事数字电路设计，但当年学习它时打下的坚实基础，依然在我的职业生涯中发挥着重要作用。这本书最让我赞赏的一点是其内容的组织结构。它不是简单地罗列知识点，而是遵循了由浅入深、由易到难的逻辑顺序。从最基本的二进制和逻辑运算，到复杂的集成电路设计和系统级应用，层层递进，让读者能够构建起完整的知识体系。我特别喜欢书中对一些关键概念的讲解，比如“状态机”的设计，书中通过详细的例子，将抽象的状态转移和输出逻辑具象化，让我能够清晰地理解其工作原理。此外，书中还涉及了一些重要的数字系统组件，例如各种类型的存储器和常用的逻辑器件，这为理解更高级的微处理器和FPGA等技术奠定了基础。即使是现在，当我遇到一些需要用到数字逻辑思维解决的问题时，我也会不自觉地回想起书中的一些基本原理和分析方法。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我拿到这本书的时候，并没有太高的期待，只是作为课程的指定教材，我把它摆在了书架上。但随着课程的深入，我发现这本书的价值远超我的想象。它不像一些教科书那样枯燥乏味，而是巧妙地将理论知识融入到实际的电路设计案例中。比如，在讲解复杂组合逻辑电路的设计时，书中会给出一个具体的应用场景，然后一步步引导读者如何运用卡诺图、布尔代数等工具进行化简和实现，这种“学以致用”的方式让我对抽象的理论有了更直观的理解。我印象特别深刻的是书中关于时序逻辑电路的部分，从触发器到寄存器，再到计数器，每一个单元电路的讲解都循序渐进，而且配有大量的图示和时序图，清晰地展现了电路的工作原理和信号变化过程。我曾经花了好几个晚上，对照着书上的图仔细分析一个典型的异步计数器的状态转移，最终豁然开朗，那种感觉真的太棒了。这本书的优点在于它既有理论的深度，又不失实践的指导性，让我在学习数字电路的道路上少走了很多弯路。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚开始接触数字逻辑设计的学生，这本《数字电路与逻辑设计》是我学习过程中遇到的第一本系统性的教材。这本书最大的优点在于它的通俗易懂。作者在讲解一些比较抽象的概念时，会用很多形象的比喻和生动的例子，让我在理解上没有太大的障碍。例如，在解释“逻辑门”的时候，作者将其类比为生活中的“开关”，通过不同的组合来实现不同的功能，这种方式让我很快就理解了基本逻辑门的工作原理。书中的图示也非常清晰，大量的电路图和波形图，让我能够直观地看到电路的结构和信号的变化。我最喜欢的是每章后面都有一些实际的应用案例，比如设计一个简单的交通灯控制器，或者实现一个简易的电子密码锁。这些案例让我觉得数字电路设计并非遥不可及，而是可以通过所学的知识来实现的。这本书给了我学习数字电路的信心和兴趣，让我更加期待接下来的学习内容。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字电路与逻辑设计》确实算得上是我的大学生活里不可或缺的一本入门读物。我当初选择它，很大程度上是被“十一五规划教材”这个标签吸引，总觉得国家层面的规划教材在内容深度和广度上会有一定的保证，不至于太偏或者太浅。拿到书后，第一印象就是厚实，纸张的质感也还可以，适合经常翻阅。内容上，从最基础的数制转换、逻辑门开始，一步步深入到组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计与分析，再到一些更高级的应用，比如存储器、微处理器等，整个知识体系搭建得相当完整。我尤其喜欢书中对概念的阐释，很多抽象的逻辑关系都能用生动形象的比喻来解释，让我这个初学者也能很快抓住要点。每章后面的习题也是我复习的重头戏，题型多样，从简单的概念题到复杂的综合设计题都有覆盖，做完之后对知识点的掌握程度心里就有数了。虽然有些题目确实很有挑战性，需要反复琢磨，但解决问题的成就感是无与伦比的。这本书不仅教会了我如何设计数字电路，更重要的是培养了我逻辑思维能力和解决复杂问题的系统性方法，这对我后来的学习和实践都起到了至关重要的作用。

评分☆☆☆☆☆

作为一名已经工作了几年的电子工程师，偶然间翻到了这本书，让我对当年学习数字电路的时光又有了新的认识。不得不说，《数字电路与逻辑设计》这本书在内容编排和知识点的讲解上，确实有其独到之处。它在讲解复杂概念时，总能抓住核心要义，并用精炼的语言进行阐释，避免了不必要的繁琐。例如，在介绍PLA和CPLD等可编程逻辑器件时，书中用清晰的框图和逻辑关系图，将复杂的内部结构和工作原理分解开来，让我能够快速把握其关键特性。而且，书中对一些重要的设计方法论，比如自顶向下和自底向上的设计思路，都进行了深入的探讨，这对于培养工程思维非常有益。我尤其欣赏书中对一些经典数字系统的分析，例如一个简单的CPU的指令周期是如何实现的，书中通过层层剥离的方式，将指令译码、执行等过程一一呈现，让人茅塞顿开。这本书不仅是一本学习数字电路的教材，更是一本培养工程师思维和工程实践能力的宝典。