現代數字電子技術及Verilog設計(21世紀高等學校規劃教材 電子信息) 9787302 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張春晶，張海寜 著

圖書標籤:

• 數字電子技術
• Verilog
• 電子信息
• 電路分析
• 數字電路
• 集成電路
• 教材
• 21世紀高等學校規劃教材
• 高等教育
• 電子工程

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302333685

商品編碼：29495048185

包裝：平裝

齣版時間：2014-06-01

基本信息

書名：現代數字電子技術及Verilog設計(21世紀高等學校規劃教材 電子信息)

定價：39.50元

作者：張春晶,張海寜

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2014-06-01

ISBN：9787302333685

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：大32開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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張春晶、張海寜、李冰編著的《現代數字電子技術及Verilog設計》利用現代EDA技術設計數字係統，從教學和實際應用的角度齣發，介紹數字電路基礎知識、數字電路的分析方法、設計方法，著重說明采用 Verilog HDL實現方式。本書主要內容包括數字邏輯基礎、組閤電路、時序電路、脈衝産生與變換電路、數字集成電路、QuartusⅡ軟件簡介、Verilog基本語法、可編程邏輯器件、Verilog HDL數字設計實例等，並將Verilog HDL的介紹滲透於各個章節。
　　本書內容精練、結構嚴謹、實用性強，既可以作為高等院校通信與電子類專業本科生的教材，也可作為從事電子係統設計和開發的工程技術人員的應用參考書。

目錄

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章 數字邏輯基礎
1.1 數字電路和數字係統
1.1.1 數字信號
1.1.2 數字電路
1.1.3 數字係統
1.2 數製和碼製
1.2.1 數製
1.2.2 數製轉換
1.2.3 碼製
1.2.4 二進製數運算
1.3 邏輯代數
1.3.1 邏輯運算
1.3.2 邏輯函數
1.3.3 邏輯代數的標準形式
1.4 邏輯函數的化簡
1.4.1 公式法化簡
1.4.2 卡諾圖化簡
1.4.3 具有無關項的邏輯函數及其化簡
1.5 本章小結
1.6 思考與練習
第2章 QuartusⅡ軟件和Verilog語言
2.1 Quartus Ⅱ軟件簡介
2.1.1 Quartus Ⅱ原理圖編輯
2.1.2 Verilog HDL語言編輯
2.1.3 波形仿真
2.1.4 引腳分配
2.1.5 下載測試
2.2 硬件描述語言Verilog
2.2.1 Verilog基本結構
2.2.2 Verilog語法知識
2.2.3 運算符
2.2.4 語句
2.3 本章小結
2.4 思考與練習
第3章 組閤邏輯電路
3.1 組閤邏輯電路概述
3.1.1 組閤邏輯電路的分析
3.1.2 組閤邏輯電路的設計
3.1.3 Verilog HDL描述
3.2 編碼器
3.2.1 編碼器的定義與工作原理
3.2.2 編碼器的應用
3.2.3 Verilog HDL描述
3.3 譯碼器
3.3.1 譯碼器的工作原理
3.3.2 二進製譯碼器的應用
3.3.3 Verilog HDL描述
3.4 數據選擇器
3.4.1 數據選擇器的工作原理
3.4.2 數據選擇器的應用
3.4.3 Verilog HDL描述
3.5 數據分配器
3.5.1 數據分配器的工作原理
3.5.2 Verilog HDL描述
3.6 數值比較器
3.6.1 數值比較器的工作原理
3.6.2 Verilog HDL描述
3.7 組閤邏輯電路的競爭和冒險
3.7.1 産生競爭冒險的原因
3.7.2 冒險的分類
3.7.3 判彆冒險
3.7.4 消去競爭冒險的方法
3.8 本章小結
3.9 思考與練習
第4章 時序邏輯電路基本原理
4.1 概述
4.1.1 時序邏輯電路的結構特點
4.1.2 時序邏輯電路的分類
4.2 觸發器
4.2.1 RS觸發器
4.2.2 JK觸發器
4.2.3 D觸發器
4.2.4 T觸發器
4.2.5 觸發器之間的轉換
4.2.6 鎖存器
4.3 時序邏輯電路的分析
4.3.1 同步時序邏輯電路分析
4.3.2 異步時序邏輯電路分析
4.4 本章小結
4.5 思考與練習
第5章 時序邏輯電路設計
5.1 概述
5.2 同步時序邏輯電路的設計
5.2.1 設計方法與步驟
5.2.2 設計舉例
5.3 異步時序邏輯電路的設計
5.3.1 設計方法與步驟
5.3.2 設計舉例
5.4 Verilog HDL描述時序邏輯電路
5.4.1 有限狀態機
5.4.2 有限狀態機的Verilog HDL描述
5.4.3 Verilog HDL時序電路設計
5.5 本章小結
5.6 思考與練習
第6章 常用邏輯電路
6.1 算術運算電路
6.1.1 加法器
6.1.2 減法器
6.1.3 乘法器
6.2 寄存器
6.2.1 基本寄存器
6.2.2 移位寄存器
6.2.3 用Verilog HDL描述寄存器
6.3 計數器
6.3.1 同步計數器
6.3.2 異步計數器
6.3.3 任意進製計數器的實現
6.3.4 用Verilog HDL描述計數器
6.4 本章小結
6.5 思考與練習
第7章 脈衝信號的産生與整形
7.1 單穩態觸發器
7.1.1 門電路構成的單穩態觸發器
7.1.2 集成單穩態觸發器
7.1.3 單穩態觸發器的應用
7.2 多諧振蕩器
7.2.1 門電路組成的多諧振蕩器
7.2.2 石英晶體多諧振蕩器
7.2.3 多諧振蕩器的應用
7.3 施密特觸發器
7.3.1 門電路構成的施密特觸發器
7.3.2 集成施密特觸發器
7.3.3 施密特觸發器的應用
7.4 555定時器
7.4.1 555定時器的電路結構與功能
7.4.2 用555定時器構成單穩態觸發電路
7.4.3 用555定時器構成多諧振蕩器
7.4.4 用555定時器構成施密特觸發器
7.5 本章小結
7.6 思考與練習
第8章 可編程邏輯器件
8.1 PLD器件概述
8.1.1 PLD的發展曆程
8.1.2 PLD的基本結構
8.2 存儲器
8.2.1 存儲器
8.2.2 隻讀存儲器
8.3 低密度可編程邏輯器件
8.4 高密度可編程邏輯器件
8.4.1 復雜可編程邏輯器件CPLD
8.4.2 現場可編程門陣列FPGA
8.4.3 CPLD和FPGA特點比較
8.5 本章小結
8.6 思考與練習
第9章 數字係統設計
9.1 概述
9.2 數字係統設計的方法和流程
9.2.1 數字係統設計方法
9.2.2 數字係統設計流程
9.3 數字係統設計實例
9.3.1 數字鍾
9.3.2 數字頻率計
9.4 本章小結
9.5 思考與練習
附錄A 集成邏輯門電路的內部結構簡介
A.1 半導體器件的開關特性
A.1.1 二極管的開關特性
A.1.2 三極管的開關特性
A.1.3 MOS管的開關特性
A.2 分立元件門電路
A.2.1 二極管與門
A.2.2 二極管或門
A.2.3 三極管非門
A.2.4 二極管三極管組成的與非門
A.2.5 二極管三極管或非門
A.3 TTL集成門電路
A.3.1 TTL與非門
A.3.2 其他TTL集成門電路
A.4 CMOS集成門電路
A.4.1 CMOS反嚮器
A.4.2 CMOS與非門
A.4.3 CMOS或非門
A.5 集成門電路的性能參數和使用
A.5.1 數字集成電路的性能參數
A.5.2 數字集成門電路的使用
附錄B 常用數字集成電路的符號圖、命名方法及索引
B.1 常用數字集成電路的符號圖
B.2 數字集成電路的型號命名方法
B.3 常用標準集成電路器件索引
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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探尋數字世界的基石：一本關於電子信息時代的脈動 在這信息爆炸、技術飛速迭代的二十一世紀，數字電子技術已然成為驅動社會進步、塑造未來生活的核心力量。從智能手機的觸屏響應到雲計算的強大算力，從物聯網的萬物互聯到人工智能的深度學習，這一切的背後，都離不開數字電子技術的精妙設計與高效實現。本書，並非僅僅是枯燥的理論堆砌，而是旨在揭示數字世界運行的底層邏輯，引領讀者踏上一場探索電子信息時代脈動的深度旅程。 我們所處的時代，是一個由0和1構築的奇妙宇宙。理解這個宇宙的語言，掌握構建它的工具，便是駕馭未來科技的關鍵。本書正是這樣一本指南，它將係統地闡釋數字電子技術的核心概念，並以實踐為導嚮，深入講解一種強大且廣泛應用的硬件描述語言——Verilog。通過對這兩者的深入學習，讀者不僅能理解數字電路的工作原理，更能掌握將理論構想轉化為實際芯片設計的技能，為投身於日新月異的電子信息産業奠定堅實的基礎。 第一部分：數字電子技術——構築數字世界的基石 在信息時代，一切皆可量化，皆可編碼。數字電子技術正是實現這種量化與編碼的物理載體。本書的第一部分，將從最基礎的層麵，帶領您認識數字信號的本質，以及它們如何在電路中被處理和傳輸。 數字信號與模擬信號的辨析： 您將瞭解模擬信號的連續性和數字信號的離散性之間的根本區彆。為何數字信號在信息傳輸和處理中占據主導地位？我們將深入探討其在抗乾擾、精度保持等方麵的優勢，為您揭示數字化的必然性。 邏輯門電路——數字世界的“原子”： 任何復雜的數字係統，究其根本，都由最基本的邏輯門電路構成。本書將詳細介紹與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門、同或門等基本邏輯門的功能、真值錶和邏輯符號。您將理解這些看似簡單的門是如何實現邏輯運算的，並為後續更復雜的電路設計打下基礎。 組閤邏輯電路的設計與分析： 在此基礎上，我們將進一步探討組閤邏輯電路。這些電路的輸齣僅取決於當前輸入，不受曆史狀態影響。您將學習如何使用真值錶、卡諾圖等工具來簡化邏輯錶達式，設計齣高效的組閤邏輯電路，例如編碼器、譯碼器、多路選擇器、數據分配器等。這些電路在數據選擇、信號路由等應用中扮演著至關重要的角色。 時序邏輯電路——賦予電路“記憶”的能力： 數字係統並不僅僅是瞬時的邏輯運算，它還需要“記憶”和“狀態”。時序邏輯電路正是賦予電路這種能力的關鍵。我們將深入講解觸發器（D觸發器、JK觸發器、T觸發器、SR觸發器）的工作原理，它們如何存儲一位二進製信息。在此基礎上，您將掌握如何設計寄存器、計數器、移位寄存器等時序邏輯電路。這些電路是構建存儲器、狀態機等復雜係統的基礎。 有限狀態機（FSM）——描繪係統行為的藍圖： 有限狀態機是描述和設計數字係統行為的強大模型。本書將深入講解Mealy型和Moore型有限狀態機的區彆與聯係，您將學習如何根據係統需求，設計狀態轉移圖，並將其轉化為實際的時序邏輯電路。這對於設計控製器、協議處理器等具有重要意義。 存儲器芯片的原理與應用： 現代數字係統離不開存儲器。我們將介紹不同類型的存儲器，如隨機訪問存儲器（RAM）和隻讀存儲器（ROM），以及它們的基本結構和工作原理。您將瞭解靜態RAM（SRAM）和動態RAM（DRAM）的差異，以及FLASH存儲器等在現代電子設備中的廣泛應用。 A/D與D/A轉換器——連接模擬世界與數字世界的橋梁： 現實世界中的信息大多是模擬的，而數字係統隻能處理數字信號。A/D（模數轉換）和D/A（數模轉換）轉換器正是連接這兩個世界的關鍵。本書將介紹幾種常見的A/D和D/A轉換技術，如逐次逼近型、雙積分型、脈衝編碼調製（PCM）等，並分析它們在采樣率、分辨率等方麵的性能指標，讓您理解傳感器數據如何被轉化為數字信號，以及數字音頻、視頻信號如何被還原成可聽可感的形式。 數字係統中的時鍾與同步： 時鍾信號是數字電路的“心髒”，它為電路的同步工作提供節拍。您將理解時鍾信號的頻率、占空比等參數的重要性，以及如何設計和分析時鍾電路。同時，同步與異步設計的概念也將得到深入探討，讓您理解在復雜係統中保持信號同步的挑戰與方法。 半導體器件基礎： 為瞭更深入地理解數字電路的物理實現，本書將簡要介紹一些基本的半導體器件，如二極管、三極管（BJT）和場效應管（MOSFET）。您將瞭解它們的基本特性，以及它們如何被集成到邏輯門和更復雜的集成電路中，從而為理解集成電路的設計提供微觀視角。 第二部分：Verilog設計——實現數字創意的語言 如果說數字電子技術是構築數字世界的磚石，那麼Verilog HDL（硬件描述語言）就是設計師手中的畫筆和工具，能夠將抽象的構想轉化為可製造的電子産品。Verilog HDL是一種用於描述數字電路行為和結構的語言，它以其強大的功能和靈活性，在集成電路設計、FPGA開發等領域得到瞭廣泛應用。本書的第二部分，將聚焦於Verilog HDL的精髓，帶領您掌握這門強大的設計語言。 Verilog HDL入門： 您將從最基本的Verilog語法開始，瞭解模塊（module）的概念，如何定義輸入、輸齣端口，以及如何聲明導綫（wire）和寄存器（reg）。 行為級建模： 本部分將重點介紹如何使用Verilog HDL來描述電路的行為。您將學習如何使用賦值語句（assign）來描述組閤邏輯，以及如何使用always塊來描述時序邏輯和組閤邏輯。重點會放在使用begin-end塊、if-else語句、case語句等來錶達復雜的邏輯控製。 數據類型與運算符： 您將熟悉Verilog中的各種數據類型，如`wire`、`reg`、`integer`、`time`等，並掌握各種運算符，包括算術運算符、邏輯運算符、位運算符、關係運算符、條件運算符等，理解它們在邏輯錶達式中的作用。 結構級建模： 除瞭行為描述，Verilog HDL也允許我們直接描述電路的結構。您將學習如何使用實例化（instantiation）來連接預定義的模塊，從而構建更復雜的電路。這將使您能夠將前麵介紹的邏輯門、觸發器等基本單元組閤成完整的係統。 參數化設計與生成語句： 為瞭提高代碼的可重用性和靈活性，Verilog HDL提供瞭參數（parameter）機製和生成語句（generate statement）。您將學習如何利用參數來定義可配置的模塊，以及如何使用generate語句來根據條件生成不同的電路結構，從而實現高效的設計。 狀態機設計在Verilog中的實現： 將抽象的有限狀態機轉化為實際的Verilog代碼是本部分的重要內容。您將學習如何使用always塊和case語句來描述狀態轉移邏輯，以及如何將狀態編碼為二進製值，最終設計齣高效且符閤規範的狀態機模塊。 阻塞賦值與非阻塞賦值： 在Verilog設計中，正確理解阻塞賦值（=）和非阻塞賦值（<=）是至關重要的。我們將深入分析它們的區彆，以及它們在組閤邏輯和時序邏輯設計中的不同應用場景，避免常見的邏輯錯誤。 時序控製與延遲： 您將學習如何使用時鍾信號（`posedge`、`negedge`）來控製時序邏輯的觸發，以及如何使用延遲語句（``）來模擬實際電路中的傳播延遲。 常用的Verilog設計模式： 除瞭基礎的語法和結構，本書還將介紹一些在實際工程中常用的Verilog設計模式，例如脈衝發生器、FIFO（先進先齣）隊列、移位寄存器、簡單的CPU控製器等。通過這些示例，您將能夠將所學知識融會貫通，並為更復雜的項目設計積纍經驗。 仿真與綜閤： 理論設計離不開驗證。本書將簡要介紹Verilog代碼的仿真過程，以及仿真工具的基本用法，讓您能夠驗證設計的正確性。同時，我們也將觸及綜閤的概念，解釋Verilog代碼如何被轉換為實際的門級網錶，最終用於芯片製造或FPGA配置。 融閤與展望： 本書並非割裂地講解數字電子技術和Verilog設計，而是將兩者緊密結閤。在講解數字電路概念時，我們會同步提供相應的Verilog代碼示例，讓您在理解理論的同時，立即掌握如何用代碼實現。反之，在講解Verilog設計技巧時，也會追溯到其背後所對應的數字電路原理。 通過學習本書，您將能夠： 深刻理解數字電路的基本原理和構成。 掌握組閤邏輯和時序邏輯電路的設計方法。 熟悉Verilog HDL的語法和常用建模方式。 獨立完成中小型數字電路的Verilog HDL設計。 理解將設計轉化為實際産品的基本流程。 無論您是電子信息工程、計算機科學、自動化等相關專業的學生，還是希望在數字設計領域深造的工程師，本書都將為您提供一條清晰的學習路徑。它將帶您穿越由0和1構成的奧秘，領略數字世界的神奇，並賦予您創造未來數字産品、引領技術革新的能力。在這場數字浪潮中，掌握數字電子技術與Verilog設計，就是掌握開啓無限可能性的鑰匙。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名讓我想到瞭我最近正在進行的一個小項目，關於設計一個簡單的微控製器。在過程中，我發現自己對於一些底層數字邏輯的理解還不夠深入，比如流水綫、中斷處理等概念，在Verilog的實現上總會遇到一些瓶頸。我希望這本書能夠為我提供更清晰的講解和更實用的代碼示例。特彆是在Verilog的仿真和時序分析方麵，這是我一直以來比較頭疼的環節。很多時候，代碼寫齣來能綜閤，但是仿真結果卻不如預期，或者根本無法通過時序收斂。我期待這本書能夠提供一些關於仿真策略、測試平颱搭建的詳細指導，以及如何分析仿真波形、定位錯誤的方法。同時，對於一些高級的Verilog特性，比如跨時鍾域（CDC）處理、低功耗設計等，如果書中能夠有所涉及，並給齣相應的Verilog實現建議，那將對我非常有幫助。我也希望這本書能夠強調代碼的可讀性和可維護性，因為在實際工程項目中，團隊協作是非常普遍的，清晰的代碼能夠大大提高開發效率。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字確實很吸引人，尤其是“現代數字電子技術及Verilog設計”這幾個字，感覺抓住瞭當下技術發展的核心。作為一名正在學習電子信息專業的學生，我一直覺得數字電路是基礎中的基礎，而Verilog又是實現這些數字電路最主要的硬件描述語言之一。我一直希望找到一本能夠係統講解數字電路原理，同時又能深入介紹Verilog設計的教材，最好還能結閤一些實際的案例，讓我能夠理論與實踐相結閤。我知道現在很多大學都推齣瞭“21世紀高等學校規劃教材”，這類教材通常都比較有權威性，內容也比較新，所以我對這本書的期待很高。我希望它能不僅僅是公式的堆砌，而是能夠通過清晰的講解和圖示，讓我真正理解每一個邏輯門、每一個時序電路的工作原理，然後能夠熟練地運用Verilog來描述和實現這些設計。尤其是一些復雜的數字係統，比如微處理器、FPGA的應用等等，如果書中能有深入的剖析，那就太好瞭。我最近一直在關注FPGA的開發，這門技術在工業界的應用越來越廣泛，所以掌握Verilog設計能力對我未來的職業發展至關重要。這本書的齣版日期正好也符閤“現代”這個概念，應該包含瞭近幾年的技術發展和新的設計理念。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書的時候，我首先被它厚實的體量和嚴謹的排版所吸引。作為一本規劃教材，它的內容深度和廣度顯然是經過仔細考量的。我個人在學習數字電子技術時，常常會遇到概念抽象、理解睏難的情況，尤其是在涉及狀態機、時序邏輯等方麵。我非常期待這本書能夠提供一些直觀的比喻或者生動的例子，來幫助我剋服這些學習上的障礙。Verilog部分，我希望它能夠從最基本的語法講起，然後逐步深入到模塊實例化、參數傳遞、有限狀態機（FSM）的設計等高級話題。很多人都說，Verilog的學習關鍵在於“抽象思維”的培養，我希望這本書能夠通過大量的實例，引導我逐步建立起這種思維模式。比如，書中如果能提供一些完整的工程項目示例，從需求分析到最終的Verilog代碼實現，再到仿真驗證，那將極大地提升我的學習效率。我知道一些教材在講解Verilog時，會過於側重語法，而忽略瞭設計思想的培養，這往往導緻學生隻能“照貓畫虎”，卻無法真正獨立地解決問題。所以我特彆希望這本書能在這方麵有所突破，能夠真正培養我的設計能力。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，理論知識的學習必須與實際應用緊密結閤，否則學到的東西很容易遺忘，也難以真正發揮作用。我特彆關注這本書在實際應用案例方麵的介紹。數字電子技術在現代社會的應用可以說是無處不在，從我們日常使用的手機、電腦，到更復雜的工業控製係統、通信設備，都離不開數字電路的設計。我希望這本書能夠涵蓋一些當前熱門的應用領域，比如嵌入式係統、物聯網（IoT）設備、人工智能硬件加速等，並結閤Verilog語言，展示如何設計齣滿足這些應用需求的數字模塊。例如，如果書中能夠介紹如何利用FPGA實現一個簡單的圖像處理單元，或者設計一個用於傳感器數據采集的通信接口，那就非常有價值。同時，我瞭解到，實際的數字電路設計往往需要考慮功耗、麵積、速度等多種約束條件，我希望這本書在講解Verilog設計時，能夠引導讀者關注這些實際的工程問題，並提供一些優化的方法和技巧。對於初學者來說，理解這些工程上的考量尤為重要，因為它關係到最終設計的可行性和競爭力。

評分☆☆☆☆☆

我之所以對這本書産生濃厚的興趣，很大程度上是因為它提到瞭“21世紀高等學校規劃教材”這一背景。這意味著它應該具有一定的學術嚴謹性和前瞻性，能夠緊跟時代步伐，反映電子信息技術領域最新的發展趨勢。我希望這本書的內容不僅僅停留在基礎的數字電路原理和Verilog語法，而是能夠深入探討一些當前備受關注的前沿技術。例如，對於可重構計算、並行處理架構、以及基於FPGA的特定應用加速器（如AI推理、信號處理等）的設計，如果書中能夠有一些介紹性的章節，那就太棒瞭。我一直認為，學習數字電子技術不僅僅是為瞭掌握一門技術，更是為瞭培養一種解決問題的能力和創新的思維。因此，我期待這本書能夠通過引導性的問題、開放式的討論，激發我的思考，讓我能夠舉一反三，將所學知識應用到更廣泛的領域。此外，如果書中能夠推薦一些相關的學術論文、技術標準或者行業動態，讓我能夠進一步拓展學習的深度和廣度，那將是對我極大的幫助。