数字电路设计与数字系统——21世纪信息通信系列教材 刘培植 9787563509942 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘培植 著

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• 刘培植
• 21世纪信息通信
• 9787563509942

店铺： 天乐图书专营店

出版社： 北京邮电大学出版社有限公司

ISBN：9787563509942

商品编码：29514343944

包装：平装

出版时间：2005-02-01

基本信息

书名：数字电路设计与数字系统——21世纪信息通信系列教材

定价：32.00元

作者：刘培植

出版社：北京邮电大学出版社有限公司

出版日期：2005-02-01

ISBN：9787563509942

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.540kg

编辑推荐

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内容提要

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本书系统地介绍了数字电路的基础知识，组合和时序电路的分析、设计方法，使读者对数字系统的构成及描述有较深入的了解，达到在具有较坚实的数字电路和数字系统理论知识的基础上，独立使用可编程逻辑器件、其他中小规模器件和计算机辅助分析、设计工具进行逻辑设计的能力、。同时，本教材也为后续计算机原理与接口、数字通信等专业课程提供了必要的基础知识和概念。
本教材注重前后学习内容的连贯性，在对一般数字电路分析和设计基础理论讲述的基础上，给出了较多的分析设计实例，并根据数字电路和数字系统设计技术的发展，强调新技术的使用及分析问题和解决问题能力的培养。
本教材可以作为电子、信息类专业本科生教材和教学参考书，也可作为相关专业工程技术人员的参考和培训教材。

目录

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章 数字技术基础
1.1 数字信号和数字电路
1.2 数字数制与编码
1.3 逻辑代数基础
1.4 逻辑表达式的标准形式
1.5 逻辑函数的化简
习题
第2章 逻辑门电路(集成逻辑门电路)
2.1 数字集成电路的特点和分类
2.2 晶体管的开关特性
2.3 二极管逻辑门
2.4 反相器
2.5 TTL集成逻辑门
2.6 ECL逻辑门
2.7 MOS管开关特性
2.8 NMOS逻辑门电路
2.9 CMOS逻辑门电路
2.10 不同逻辑电平的配合
习题
第3章 组合电路的分析与设计
3.1 组合逻辑电路的特点
3.2 组合逻辑电路的分析
3.3 小规模组合逻辑电路的设计
3.4 组合逻辑电路的冒险
3.5 常用的中规模组合逻辑电路与应用
习题
第4章 集成触发器
第5章 时序逻辑电路
第6章 中规模时序集成电路及应用
第7章 可编程逻辑器件
第8章 硬件描述语言VHDL
第9章 数模和模数转换
0章 数字系统设计
附录1 国产半导体集成电路型号命名法
附录2 集成电路主要性能参数
附录3 二进制逻辑单元图形符号说明
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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数字电路设计与数字系统：探索信息时代的基础语言 在飞速发展的21世纪，信息通信技术以前所未有的速度重塑着我们的世界。从智能手机的便捷操作到云计算的强大算力，从人工智能的深度学习到物联网的万物互联，这一切的背后，都离不开一个核心的基石——数字电路设计与数字系统。这门学科不仅是理解现代电子设备运作原理的关键，更是孕育未来创新科技的土壤。 数字世界，顾名思义，是一个由0和1构成的世界。在这个简洁而强大的二进制语言体系中，我们可以抽象、编码、处理和传输海量信息。而数字电路，正是实现这一系列操作的物理载体。它们由逻辑门、触发器、寄存器、计数器等基本单元组成，通过精密的组合和时序控制，完成诸如加法、减法、逻辑运算、数据存储、信号传输等复杂功能。数字系统，则是这些数字电路的集合，它们被组织起来，协同工作，构成了一个完整的、能够执行特定任务的电子系统。 数字电路设计，是一门融合了理论、实践与艺术的学科。它要求设计者深刻理解布尔代数、逻辑函数、时序逻辑等基本原理，并能将这些抽象的理论转化为实际的电路结构。这不仅包括对现有器件的灵活运用，更需要具备创造性地设计新型逻辑模块的能力。从最初的逻辑门组合，到复杂的微处理器、FPGA（现场可编程门阵列）等可编程器件的应用，数字电路设计的深度和广度不断拓展。 数字系统，则是数字电路设计的终极体现。它是一个从宏观到微观的完整体系。一个简单的计算器，就是一个数字系统；一台高性能的服务器，也是一个数字系统；而我们日常使用的电脑、手机，更是由成千上万个相互关联的数字系统组成的复杂巨兽。数字系统的设计，需要考虑系统的整体架构、模块划分、接口设计、时钟同步、功耗管理、信号完整性等多方面因素，以确保整个系统的高效、稳定、可靠运行。 核心概念与技术：构建数字世界的基石 要深入理解数字电路设计与数字系统，我们必须掌握一系列核心概念和关键技术。 1. 二进制与逻辑代数： 数字电路的基础是二进制，即0和1两种状态。布尔代数是描述和简化数字逻辑运算的数学工具，其核心是逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）。通过逻辑函数的最小项展开、卡诺图等方法，我们可以将复杂的逻辑功能化繁为简，实现高效的电路设计。 2. 组合逻辑电路： 组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入，不受历史输入状态的影响。例如，加法器、译码器、多路选择器等都属于组合逻辑。设计组合逻辑电路的关键在于理解输入输出之间的逻辑关系，并将其转化为逻辑门或硬件描述语言（HDL）代码。 3. 时序逻辑电路： 与组合逻辑不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入，还取决于其内部存储的状态，而状态的改变通常由时钟信号触发。触发器（Flip-Flop）是构成时序逻辑的基本单元，它们可以存储一位信息。寄存器、计数器、移位寄存器等都是典型的时序逻辑电路。时序逻辑的设计需要仔细考虑时钟沿、建立时间（setup time）、保持时间（hold time）等时序约束，以避免竞争冒险（race condition）等问题。 4. 有限状态机（FSM）： 有限状态机是描述和设计时序逻辑电路的一种强大模型。它由一组有限的状态、状态之间的转移条件以及输入输出组成。FSM可以用来设计复杂的控制器，例如在通信协议中处理数据帧、在CPU中执行指令序列等。 5. 存储器： 存储器是数字系统中用于存储信息的核心组件。从简单的RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器），到更复杂的SRAM（静态RAM）和DRAM（动态RAM），它们在数字系统中扮演着至关重要的角色，是数据和程序的载体。 6. 逻辑综合与布局布线： 在现代数字电路设计中，硬件描述语言（HDL），如Verilog和VHDL，是描述电路结构和行为的主要工具。逻辑综合工具可以将HDL代码转化为网表（netlist），即由逻辑门组成的连接关系。布局布线（Place and Route）工具则将网表映射到具体的芯片工艺，确定每个逻辑单元在芯片上的物理位置以及它们之间的连接线。 7. FPGA与ASIC： FPGA（现场可编程门阵列）是一种半导体器件，其内部逻辑单元和连接都可以通过软件编程来配置，灵活性高，适用于原型验证和中小型设计。ASIC（专用集成电路）则是为特定功能定制设计的集成电路，性能优越，功耗低，但开发周期长，成本高。理解两者的设计流程和适用场景，是现代数字系统设计的重要考量。 应用领域：数字电路的无限可能 数字电路设计与数字系统的应用几乎渗透到现代生活的方方面面： 通信系统： 手机、基站、路由器、交换机等通信设备的核心都在于数字信号的处理与传输。从调制解调到信道编码，再到数据分组，无一不依赖于精密的数字电路设计。 计算机系统： CPU、GPU、内存控制器、芯片组等计算机核心部件，都是高度复杂的数字系统。操作系统、应用程序的运行，都需要底层数字硬件的支持。 消费电子： 电视、冰箱、空调、洗衣机等家用电器，以及数码相机、MP3播放器等便携设备，都内嵌了各种数字控制电路，提供智能化和便捷化的用户体验。 汽车电子： 现代汽车的电子系统已成为其核心竞争力之一，从发动机控制单元（ECU）、车载娱乐系统到自动驾驶辅助系统（ADAS），都大量运用了数字电路技术。 医疗设备： 医疗影像设备（CT、MRI）、生命体征监测仪、手术机器人等，都需要高精度、高可靠性的数字信号处理能力。 工业自动化： PLC（可编程逻辑控制器）、机器人控制器、传感器接口等，都在工业生产中发挥着关键作用，提高了生产效率和自动化水平。 人工智能与大数据： AI芯片（如NPU、TPU）的出现，更是将数字电路的设计推向了新的高度，它们针对深度学习等计算密集型任务进行了优化，展现出强大的计算能力。 学习数字电路设计与数字系统的价值 掌握数字电路设计与数字系统，意味着你拥有了理解和创造信息时代关键技术的能力。这不仅仅是学习一门技术，更是培养一种逻辑思维、系统分析和解决问题的能力。 深厚的理论基础： 让你能够理解电子设备背后的原理，而不是仅仅停留在“如何使用”的层面。 强大的工程实践能力： 能够运用各种工具和方法，从概念到实际产品，完成复杂的数字系统设计。 广阔的职业前景： 毕业生可以在集成电路设计公司、通信设备制造商、软件公司、半导体行业等众多领域找到理想的工作。 创新的源泉： 无论是开发新的通信协议，还是设计下一代AI芯片，都离不开扎实的数字电路与数字系统知识。 数字电路设计与数字系统，是通往信息时代无限可能性的钥匙。它不仅是工程技术领域的核心课程，更是连接理论与实践、抽象与具体的桥梁，为我们开启了一个充满机遇和挑战的数字未来。

评分☆☆☆☆☆

作为一名已经接触数字电路一段时间的学生，我一直在寻找一本能够帮助我巩固基础并拓展视野的教材。这本《数字电路设计与数字系统》恰好满足了我的需求。它的内容深度恰到好处，既有对基本概念的严谨阐述，又不乏对高级主题的深入探讨。我特别喜欢书中关于时序逻辑电路的章节，关于寄存器、移位寄存器、计数器等的设计，讲得非常透彻，并且提供了多种实现方式的对比，让我能够理解不同方法的优缺点。书中对FPGA和CPLD等可编程逻辑器件的应用也进行了介绍，这对于我了解当前数字电路设计的主流技术非常有帮助。我注意到书中在讲解某些复杂概念时，会引用一些经典的论文和研究成果，这让我看到了学术前沿的动态，也为我提供了进一步深造的方向。同时，书中也包含了一些错误排查和调试的技巧，这对于实际工程开发来说是至关重要的。总的来说，这本书不仅是一本优秀的教材，更像是一位经验丰富的导师，在我学习的道路上给予我宝贵的指导和启发。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字电路设计与数字系统》给我带来了全新的学习体验，它打破了我以往对技术类书籍枯燥乏味的刻板印象。作者的写作风格非常独特，他善于将抽象的概念具象化，通过生动的比喻和形象的描述，让原本复杂的数字逻辑变得易于理解。例如，在讲解有限状态机时，作者就用了一个“自动售货机”的例子，非常形象地阐述了状态转移和输出的过程，我一下子就抓住了核心思想。而且，书中不拘泥于理论的堆砌，而是非常注重实践性和应用性。大量的电路设计实例，从简单的计数器到复杂的微处理器架构，都进行了详细的讲解和分析，让我能够看到理论知识在实际工程中的运用。我尤其欣赏书中对不同设计方法的比较分析，比如对并行处理和串行处理的优劣势阐述，让我能够更全面地认识到各种设计方案的取舍。此外，书中还穿插了一些历史发展和未来趋势的讨论，这让我不仅仅是学习技术本身，更能体会到数字电路在信息通信时代所扮演的关键角色，以及其未来无限的可能性。这种宏观与微观相结合的学习方式，让我对整个数字系统领域有了更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字电路设计与数字系统》真是让人爱不释手，尤其是我这种对电子世界充满好奇的初学者。翻开书的第一页，就被那清晰的排版和流畅的语言所吸引。作者刘培植先生娓娓道来，将那些曾经觉得晦涩难懂的逻辑门、触发器、状态机等概念，解释得如同拨云见日一般。书中的插图和例题更是点睛之笔，每一个图示都直观地展示了电路的运行原理，每一个例子都紧密结合实际，让我能够手把手地跟着学，仿佛身临其境。尤其是关于组合逻辑和时序逻辑的讲解，循序渐进，从最基础的与非门开始，逐步构建起复杂的数字系统，这种教学方法极大地降低了学习门槛，让我这个门外汉也能逐步理解数字电路的奥妙。书中的内容设计得非常合理，知识点安排得当，不会过于密集导致消化不良，也不会过于分散而显得杂乱无章。我特别喜欢书中对实际应用案例的分析，让我看到了理论知识是如何转化为现实世界的强大工具的，这极大地激发了我进一步深入学习的动力。总而言之，这是一本非常优秀的入门教材，对于想要踏入数字电路设计领域的读者来说，绝对是物超所值的第一选择。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对信息通信技术抱有极大热情的非专业读者，偶然间接触到了这本《数字电路设计与数字系统》，顿时感觉打开了新世界的大门。虽然我不是电子专业的学生，但书中清晰易懂的讲解，让我这个“门外汉”也能逐渐理解那些曾经以为高不可攀的数字世界。作者用非常通俗易懂的语言，将复杂的数字信号、逻辑门、集成电路等概念进行了生动形象的解读，让我仿佛在听一个精彩的故事。我尤其喜欢书中关于信息编码和解码的章节，它让我明白了我们日常生活中使用的各种信息，背后是如何通过数字电路进行处理的。书中还介绍了一些基础的计算机组成原理，这让我对计算机的运作方式有了初步的了解。虽然书中涉及一些技术细节，但我发现作者总是能够找到恰当的比喻和类比，帮助我理解这些深层原理。这本书的价值不仅仅在于技术知识的传授，更在于它能够激发读者的好奇心和求知欲，让我对信息通信这个领域产生了浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值在于其前瞻性和系统性，它不仅教授了数字电路设计的核心理论，更展现了数字系统在21世纪信息通信领域中的重要作用。作者的叙述逻辑严谨，层层递进，从最基础的逻辑门电路，逐步深入到复杂的处理器设计和嵌入式系统。我特别欣赏书中对不同体系结构和设计方法的探讨，例如对RISC和CISC指令集的比较，以及对流水线技术和缓存技术的介绍，这些都让我对现代计算机和通信设备的设计有了更深的理解。书中还涉及了数字信号处理、通信编码等内容，这让我认识到数字电路设计不仅仅是硬件实现，更是信息传输和处理的基石。书中的许多案例分析都紧密结合了当前信息通信技术的发展热点，例如对高速通信接口、移动通信系统等方面的阐述，让我看到了数字电路设计在推动技术进步中的关键作用。总而言之，这是一本能够帮助读者建立扎实的数字系统知识体系，并了解其在未来信息通信领域发展方向的优秀教材。