電子係統實習教程 9787512328235 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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趙瑩 著

圖書標籤:

• 電子係統
• 實習
• 教程
• 電路
• 電子技術
• 實驗
• 高等教育
• 專業課程
• 實踐教學
• 9787512328235

店鋪： 琅琅圖書專營店

齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787512328235

商品編碼：29621021403

包裝：平裝

齣版時間：2012-06-01

圖書基本信息
圖書名稱	電子係統實習教程	作者	趙瑩
定價	34.00元	齣版社	中國電力齣版社
ISBN	9787512328235	齣版日期	2012-06-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝
開本	16開	商品重量	0.581Kg

內容簡介

《電子係統實習教程》由趙瑩主編，本書為21世紀高等學校規劃教材。本書共分為電路CAD實習、電子綫路實習和電子CAD實習三篇。其中，電路CAD實習是為配閤電路理論課程而開設的實習；電子綫路實習是為配閤模擬電子技術基礎課程而開設的實習；電子CAD實習是為配閤電子技術、單片機原理及應用等課程而開設的實習。通過對本書的學習，可以使學生在較短的時間內，以快的速度掌握電路電子係統設計的基本方法、EDA軟件的使用，並在有限的時間內完成電路電子係統設計的課題。《電子係統實習教程》可作為高等院校電子類、電氣類、自動化類及相關專業實訓教材，也可作為廣大電路設計工作者的參考用書。

作者簡介

目錄

編輯推薦

《電子係統實習教程》由趙瑩主編，為瞭適應電路電子技術日新月異的發展形勢，培養適應21世紀高等學校人纔，加強學生實踐能力和創新能力的培養，按照高等學校電路電子技術基礎課程教學基本要求，編者們編寫瞭這本教材，通過對本書的學習，可以使學生在較短的時間內，以*快的速度掌握電路電子係統設計的基本方法、EDA軟件的使用，並在有限的時間內完成電路電子係統設計的課題。

文摘

序言

《數字電子技術基礎與實踐》 第一章：緒論 本章將帶領讀者走進數字電子技術的廣闊天地，深入理解其核心概念、發展曆程以及在現代科技和社會中的重要地位。我們將從數字信號與模擬信號的區彆入手，闡明數字電子技術為何能成為現代電子係統的基石。 1.1 數字電子技術的定義與特點 數字電子技術是研究和應用以數字信號為基礎的電子技術。與模擬信號處理不同，數字信號以離散的電平（通常是高電平代錶“1”，低電平代錶“0”）來錶示信息。這種離散性賦予瞭數字電子技術諸多顯著的優點： 高精度和穩定性： 數字信號不易受噪聲乾擾，信息在傳輸和處理過程中失真度極小，保證瞭係統的高度準確性和穩定性。 易於存儲和傳輸： 數字信息可以方便地以二進製形式存儲在各種介質中，並通過各種通信方式高效傳輸。 易於實現復雜功能： 通過組閤基本的邏輯門電路，可以設計和實現極其復雜的邏輯功能，如微處理器、存儲器等。 易於集成和小型化： 集成電路技術的發展使得數字電子器件能夠高度集成，從而實現電子設備的小型化、低功耗化和高性能化。 1.2 數字電子技術的發展簡史 數字電子技術的萌芽可以追溯到早期用於計算的機械裝置。然而，真正意義上的數字電子技術始於電子管的發明和早期計算機的齣現。 電子管時代（20世紀40-50年代）： 以ENIAC、EDVAC等為代錶的早期電子計算機，雖然龐大、耗電且可靠性不高，但奠定瞭數字計算的基礎。 晶體管時代（20世紀50-60年代）： 晶體管的發明是電子技術的一大飛躍，它取代瞭體積龐大、易發熱的電子管，使得計算機體積減小、功耗降低、可靠性提高。 集成電路時代（20世紀60年代至今）： 集成電路（IC）的齣現將大量晶體管、電阻、電容等元器件集成在一塊小小的芯片上，從而實現瞭電子係統的飛躍式發展。從小規模集成（SSI）、中規模集成（MSI）到大規模集成（LSI）和超大規模集成（VLSI），集成度不斷提高，性能不斷增強，成本不斷降低。 超大規模集成電路（VLSI）與超高密度集成電路（ULSI）時代： 現代計算機的微處理器、存儲器等核心部件都是在VLSI和ULSI技術的基礎上實現的，推動瞭信息技術的革命。 1.3 數字電子技術在現代社會中的應用 數字電子技術已滲透到現代社會的方方麵麵，成為支撐各項事業發展不可或缺的技術力量。 信息通信： 手機、互聯網、通信基站等，都離不開數字電子技術的支持，實現瞭信息的快速、準確、海量傳遞。 計算機與計算： 從個人電腦、服務器到超級計算機，數字電子技術是計算機實現復雜計算和信息處理的核心。 消費電子： 電視、音響、數碼相機、智能手機、智能傢電等，極大地豐富瞭人們的生活。 工業控製： 自動化生産綫、機器人、工業自動化係統等，提高瞭生産效率和産品質量。 交通運輸： 汽車電子、航空航航天控製係統、導航係統等，提升瞭交通安全性和智能化水平。 醫療健康： 醫療診斷設備、監護儀、生物傳感器等，為疾病的診斷和治療提供瞭有力支持。 科學研究： 各種精密測量儀器、數據采集係統、模擬仿真軟件等，是科學探索的重要工具。 1.4 本書的組織結構與學習建議 本書旨在為讀者提供係統、紮實的數字電子技術基礎知識，並結閤實踐操作，幫助讀者掌握數字電路的設計、分析和應用能力。本書內容按照由淺入深、循序漸進的原則進行組織。 章節安排： 涵蓋瞭數字電路的基本概念、邏輯門、組閤邏輯電路、時序邏輯電路、存儲器、可編程邏輯器件以及簡單的係統設計等內容。 學習方法： 理論與實踐相結閤： 建議讀者在學習理論知識的同時，積極動手進行實驗操作，通過搭建實際電路來加深理解。 注重基礎： 牢固掌握基本邏輯門電路的功能和性質，是理解更復雜電路的基礎。 勤於練習： 通過解決大量的例題和習題，檢驗自己的理解程度，並熟練掌握分析和設計方法。 善於提問： 在學習過程中遇到疑問，及時嚮老師、同學或查閱資料解決。 第二章：二進製數及其運算 本章將深入探討數字電子技術最基本的“語言”——二進製數。我們將學習二進製數的錶示方法、不同進製之間的轉換，以及二進製數在計算機和數字電路中的基本運算。 2.1 二進製數的錶示與特點 二進製數是隻包含兩個數字（0和1）的數製係統。在數字電子技術中，0和1分彆代錶兩種截然不同的物理狀態，例如低電壓和高電壓，或開關的斷開和閉閤。這種二值性是數字電路處理信息的基礎。 位（Bit）： 二進製數中的每一個數字稱為一個位（Bit），是信息的最小單位。 字節（Byte）： 通常由8個二進製位組成，是計算機中常用的數據單位。 數的錶示： 二進製數采用位權錶示法，每一位上的數字乘以其對應的位權（2的冪次方）之和即為該二進製數的十進製值。例如，二進製數1011可以錶示為：$1 imes 2^3 + 0 imes 2^2 + 1 imes 2^1 + 1 imes 2^0 = 8 + 0 + 2 + 1 = 11$（十進製）。 2.2 進位計數製及其轉換 除瞭二進製，我們還會接觸到十進製、八進製、十六進製等數製。理解它們之間的轉換至關重要。 十進製轉換為其他進製： 除2取餘法（轉換為二進製）： 不斷將十進製數除以2，直到商為0，將每次得到的餘數倒序排列即為對應的二進製數。 除8取餘法（轉換為八進製）： 不斷將十進製數除以8，將每次得到的餘數倒序排列。 除16取餘法（轉換為十六進製）： 不斷將十進製數除以16，將每次得到的餘數倒序排列，餘數大於等於10時，用A、B、C、D、E、F錶示。 其他進製轉換為十進製： 將各位上的數字乘以其對應的位權（基數的冪次方）之和。 二進製、八進製、十六進製之間的轉換： 由於$8 = 2^3$和$16 = 2^4$，這三種進製之間轉換非常方便。 二進製轉換為八進製： 從二進製數的最低位（最右邊）開始，每三位二進製數可以轉換為一位八進製數。 二進製轉換為十六進製： 從二進製數的最低位開始，每四位二進製數可以轉換為一位十六進製數。 八進製、十六進製轉換為二進製： 每位八進製數轉換為三位二進製數，每位十六進製數轉換為四位二進製數。 2.3 二進製數的運算 二進製數的運算規則非常簡單，但卻構成瞭計算機進行所有計算的基礎。 二進製加法： $0 + 0 = 0$ $0 + 1 = 1$ $1 + 0 = 1$ $1 + 1 = 10$（嚮前一位進1） 在進行多位二進製加法時，遵循“逢二進一”的原則，類似於十進製的“逢十進一”。 二進製減法： 直接減法： 遵循“0減0等於0，1減0等於1，1減1等於0，0減1需藉位”的規則。 使用補碼進行減法： 在計算機中，減法通常通過加法來實現，即用被減數加上減數的補碼。 原碼： 最直接的二進製錶示，最高位錶示符號（0為正，1為負）。 反碼： 對原碼除符號位外，其餘位按位取反。 補碼： 對反碼加1。 負數的補碼錶示： 計算機內部通常使用補碼來錶示負數，這樣可以簡化加減法運算的硬件實現。例如，-5的補碼是：先求5的原碼，然後按位取反（除符號位），再加1。 二進製乘法： 二進製乘法比十進製乘法簡單得多，因為乘以0等於0，乘以1等於自身。 原理與十進製乘法類似，采用移位和相加的方式。 二進製除法： 二進製除法也類似於十進製除法，通過移位和相減的方式進行。 2.4 邏輯運算 除瞭算術運算，邏輯運算也是數字電路中的基本操作，主要包括與（AND）、或（OR）、非（NOT）等。這些邏輯運算將在後續章節中詳細介紹。 第三章：邏輯門電路 本章將介紹構成數字電子係統的最基本單元——邏輯門電路。我們將學習基本邏輯門（與門、或門、非門）的功能、符號錶示，以及它們在實現邏輯功能中的作用。 3.1 基本邏輯門 邏輯門是實現基本邏輯運算的電子電路。它們接收一個或多個二進製輸入信號，並産生一個二進製輸齣信號，輸齣信號的邏輯狀態由輸入信號的邏輯狀態決定。 與門（AND Gate）： 功能： 當且僅當所有輸入都為“1”時，輸齣纔為“1”。否則，輸齣為“0”。 邏輯錶達式： $Y = A cdot B$ (對於有兩個輸入的與門，A和B為輸入，Y為輸齣) 真值錶： | A | B | Y | |---|---|---| | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 0 | | 1 | 0 | 0 | | 1 | 1 | 1 | 符號： ``` A ---|>o--- Y B ---| ``` 或門（OR Gate）： 功能： 隻要有一個輸入為“1”時，輸齣就為“1”。隻有當所有輸入都為“0”時，輸齣纔為“0”。 邏輯錶達式： $Y = A + B$ 真值錶： | A | B | Y | |---|---|---| | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 1 | | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 1 | 符號： ``` A ---<|o--- Y B ---| ``` 非門（NOT Gate / Inverter）： 功能： 輸入信號的邏輯狀態取反。輸入為“0”時，輸齣為“1”；輸入為“1”時，輸齣為“0”。 邏輯錶達式： $Y = overline{A}$ (或 $Y = A'$) 真值錶： | A | Y | |---|---| | 0 | 1 | | 1 | 0 | 符號： ``` A ---|>o--- Y o ``` （三角形錶示信號傳遞，圓圈錶示反相） 3.2 復閤邏輯門 通過組閤基本邏輯門，可以實現更復雜的邏輯功能。其中，兩種重要的復閤邏輯門是與非門和或非門。 與非門（NAND Gate）： 功能： 是與門輸齣的反相。即，當所有輸入都為“1”時，輸齣為“0”；隻要有一個輸入為“0”，輸齣就為“1”。 邏輯錶達式： $Y = overline{A cdot B}$ 真值錶： | A | B | Y | |---|---|---| | 0 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 1 | | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 0 | 符號： ``` A ---|>o--- Y B ---| o ``` 重要性： 與非門具有“萬能門”的特性，即僅用與非門就可以實現所有其他的邏輯功能（與門、或門、非門等）。 或非門（NOR Gate）： 功能： 是或門輸齣的反相。即，隻要有一個輸入為“1”，輸齣就為“0”；隻有當所有輸入都為“0”時，輸齣纔為“1”。 邏輯錶達式： $Y = overline{A + B}$ 真值錶： | A | B | Y | |---|---|---| | 0 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 0 | | 1 | 0 | 0 | | 1 | 1 | 0 | 符號： ``` A ---<|o--- Y B ---| o ``` 重要性： 或非門也具有“萬能門”的特性。 3.3 異或門（XOR Gate）與同或門（XNOR Gate） 異或門（Exclusive OR Gate）： 功能： 當兩個輸入信號不同時，輸齣為“1”；當兩個輸入信號相同時，輸齣為“0”。 邏輯錶達式： $Y = A oplus B$ (或 $Y = Aoverline{B} + overline{A}B$) 真值錶： | A | B | Y | |---|---|---| | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 1 | | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 0 | 符號： ``` A ---<|>o--- Y B ---| ``` 應用： 常用於實現加法器中的和的産生、奇偶校驗電路等。 同或門（Exclusive NOR Gate / Equivalence Gate）： 功能： 當兩個輸入信號相同時，輸齣為“1”；當兩個輸入信號不同時，輸齣為“0”。它是異或門的非。 邏輯錶達式： $Y = overline{A oplus B}$ (或 $Y = A B + overline{A}overline{B}$) 真值錶： | A | B | Y | |---|---|---| | 0 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 0 | | 1 | 0 | 0 | | 1 | 1 | 1 | 符號： ``` A ---<|>o--- Y B ---| o ``` 應用： 常用於實現比較器、平等比較等。 3.4 邏輯門的集成實現 在實際的電子係統中，邏輯門並不是由分立的元器件（如電阻、二極管）構成，而是通過集成電路（IC）來實現的。最常見的集成實現方式是使用雙極結型晶體管（BJT）或金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）來實現。不同的集成工藝（如TTL、CMOS）會影響邏輯門的性能、功耗和速度。 第四章：組閤邏輯電路 本章將引導讀者學習如何組閤邏輯門來構建更復雜的數字係統，這些係統根據當前的輸入信號即時産生輸齣，而不需要記憶之前的狀態。我們將學習邏輯函數的化簡、卡諾圖的應用以及常見的組閤邏輯電路模塊。 4.1 邏輯函數及其化簡 邏輯函數是描述輸入和輸齣之間邏輯關係的數學錶達式。例如，$F(A, B, C) = A cdot overline{B} + overline{A} cdot C$就是一個邏輯函數。 邏輯函數的錶示方法： 邏輯錶達式： 使用布爾代數符號錶示，如上例。 真值錶： 列齣所有可能的輸入組閤及其對應的輸齣。 邏輯圖： 用邏輯門符號錶示。 邏輯函數的化簡： 目的： 減少電路的復雜度，降低成本，提高速度，減少功耗。 方法： 布爾代數法： 利用布爾代數的各種定律和定理（如分配律、結閤律、交換律、吸收律、德摩根定理等）對邏輯錶達式進行化簡。 卡諾圖（Karnaugh Map, K-map）： 一種圖形化的方法，特彆適用於化簡輸入變量較少（一般不超過5-6個）的邏輯函數。 基本原理： 卡諾圖將真值錶中的所有項（輸入組閤）按照相鄰關係排列，相似的項（隻有一個變量不同的項）可以閤並，從而實現化簡。 繪製和使用： 1. 根據變量個數確定卡諾圖的行列數（如2變量為2x2，3變量為2x4或4x2，4變量為4x4）。 2. 根據變量的二進製值將輸入組閤填寫到卡諾圖中對應的單元格。 3. 將輸齣為“1”的單元格填“1”，輸齣為“0”的單元格可以不填或填“0”。 4. 尋找相鄰的“1”的矩形組閤（大小必須是2的冪次方），並且盡量使組閤的範圍最大化。 5. 每個組閤代錶一個乘積項（AND項）。 6. 將所有組閤得到的乘積項用“或”（OR）連接起來，即得到化簡後的邏輯錶達式。 7. 未被包含在任何組閤中的“1”也需要單獨成組。 4.2 常見的組閤邏輯電路模塊 組閤邏輯電路在數字係統中扮演著重要的角色，它們負責處理和轉換數據。 編碼器（Encoder）： 功能： 將多個輸入信號（通常是優先級高低的，如鍵盤按鍵）轉換為一個較少的二進製輸齣編碼。例如，優先級編碼器可以將2^n個輸入信號轉換為n個二進製輸齣信號，並能處理優先級衝突。 應用： 鍵盤輸入、中斷控製器等。 譯碼器（Decoder）： 功能： 根據輸入的n位二進製代碼，選擇2^n個輸齣中的某一個輸齣為“1”，其餘輸齣為“0”。 應用： 地址譯碼（內存選擇）、指令譯碼（CPU）、顯示驅動（如BCD碼到七段數碼管的轉換）。 數據選擇器（Multiplexer, MUX）： 功能： 也稱為多路選擇器。它有多個數據輸入端、一個或多個選擇控製端和一個數據輸齣端。根據選擇控製端的二進製代碼，選擇其中一路數據輸入端的數據送到數據輸齣端。 應用： 數據通路選擇、信號復用、邏輯函數實現。 數據分配器（Demultiplexer, DEMUX）： 功能： 與數據選擇器功能相反。它有一個數據輸入端、一個或多個選擇控製端和多個數據輸齣端。根據選擇控製端的二進製代碼，將數據輸入端的數據送到某一個數據輸齣端，其餘輸齣端為“0”。 應用： 數據分發、存儲器寫入控製。 加法器（Adder）： 半加器（Half Adder）： 接收兩個二進製輸入（A, B），産生一個和（S）和一個進位（C）。用於處理不帶進位的加法。 全加器（Full Adder）： 接收三個二進製輸入（A, B, $C_{in}$），産生一個和（S）和一個進位輸齣（$C_{out}$）。$C_{in}$是來自低位的進位。 多位加法器（Ripple Carry Adder, Parallel Adder）： 通過將多個全加器串聯起來，實現多位二進製數的加法。 應用： ALU（算術邏輯單元）的核心組成部分。 減法器（Subtractor）： 功能： 實現二進製數的減法。通常通過加法器配閤補碼運算來實現。 比較器（Comparator）： 功能： 比較兩個二進製數的數值大小，並輸齣比較結果（大於、小於、等於）。 應用： 狀態檢測、控製係統。 4.3 組閤邏輯電路的設計步驟 設計一個組閤邏輯電路通常遵循以下步驟： 1. 理解需求： 明確電路的功能要求，確定輸入和輸齣信號。 2. 繪製真值錶： 根據輸入和輸齣的關係，列齣詳細的真值錶。 3. 寫齣邏輯錶達式： 從真值錶中寫齣不化簡的邏輯錶達式（稱為最小項展開式或最大項展開式）。 4. 化簡邏輯錶達式： 使用布爾代數法或卡諾圖法對錶達式進行化簡，得到最簡錶達式。 5. 繪製邏輯圖： 根據化簡後的邏輯錶達式，使用邏輯門符號繪製電路圖。 6. 實現與測試： 在硬件上搭建電路或在仿真軟件中驗證電路的功能。 第五章：時序邏輯電路 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的輸入，還與電路過去的狀態有關。這使得時序邏輯電路能夠“記憶”信息，從而實現更復雜的功能，如計數、存儲和狀態轉移。本章將介紹時序邏輯電路的基本概念、觸發器以及常見的時序邏輯電路模塊。 5.1 時序邏輯電路的基本概念 狀態（State）： 時序邏輯電路在某一時刻的內部信息集閤，通常由存儲元件（觸發器）的狀態決定。 時鍾信號（Clock Signal）： 是一個周期性的方波信號，用於同步電路中各個元件的操作。觸發器通常在時鍾信號的上升沿或下降沿進行狀態翻轉。 同步時序邏輯電路： 所有存儲元件的狀態改變都由同一個時鍾信號控製，狀態的改變是同步進行的。 異步時序邏輯電路： 狀態的改變不受統一時鍾信號控製，而是由輸入信號的變化直接引起，容易産生競爭冒險現象。 5.2 觸發器（Flip-Flop） 觸發器是構成時序邏輯電路最基本的存儲單元，能夠存儲一位二進製信息。觸發器通常有置位（S）、復位（R）、時鍾（Clock, CLK）等輸入，以及Q（當前狀態）和$overline{Q}$（非當前狀態）兩個輸齣。 SR觸發器（SR Flip-Flop）： 功能： 具有置位（S=1, R=0時Q=1）和復位（S=0, R=1時Q=0）功能。當S=0, R=0時，保持原狀態；當S=1, R=1時，為無效狀態（或稱禁止狀態，輸齣不確定）。 帶時鍾的SR觸發器： 隻有在時鍾有效（如上升沿）時，S和R的輸入纔會被讀取並改變觸發器的狀態。 JK觸發器（JK Flip-Flop）： 功能： 是SR觸發器的改進，消除瞭S=1, R=1的無效狀態。 J=0, K=0：保持原狀態。 J=0, K=1：復位 (Q=0)。 J=1, K=0：置位 (Q=1)。 J=1, K=1：翻轉狀態（Q變為$overline{Q}$，$overline{Q}$變為Q）。 重要性： JK觸發器非常靈活，可以通過J和K的輸入組閤實現其他觸發器的功能，或者實現計數功能。 D觸發器（D Flip-Flop）： 功能： 隻有一個數據輸入D。在時鍾有效時，D端的輸入值被存入觸發器，即Q = D。 應用： 存儲數據、寄存器、移位寄存器。 T觸發器（T Flip-Flop）： 功能： 隻有一個觸發（T）輸入。 T=0：保持原狀態。 T=1：翻轉狀態。 構成： 可以由JK觸發器（將J和K都接到T輸入）或D觸發器（通過反饋實現）構成。 應用： 計數器。 5.3 狀態圖與狀態錶 狀態圖（State Diagram）： 用圖形的方式錶示時序邏輯電路的狀態轉移關係。圓圈代錶狀態，箭頭代錶狀態之間的轉移，箭頭上標明引起轉移的輸入信號和産生的輸齣信號。 狀態錶（State Table）： 用錶格的方式描述時序邏輯電路的狀態轉移。包含當前狀態、輸入、下一狀態和輸齣等信息。 5.4 常見的時序邏輯電路模塊 寄存器（Register）： 功能： 由一組觸發器組成，用於存儲多個二進製位的數據。例如，一個8位寄存器由8個D觸發器組成。 移位寄存器（Shift Register）： 能夠將存儲的數據嚮左或嚮右移動（移位）。 串入並齣（SIPO）： 串行輸入，並行輸齣。 並入串齣（PISO）： 並行輸入，串行輸齣。 串入串齣（SISO）： 串行輸入，串行輸齣。 並入並齣（PIPO）： 並行輸入，並行輸齣。 通用移位寄存器： 可以實現四種移位功能。 應用： 數據緩存、數據傳輸、波形發生器。 計數器（Counter）： 功能： 能夠按照預設的規律對輸入脈衝進行計數。 分類： 異步計數器（Ripple Counter）： 觸發器的輸齣直接作為後一級觸發器的時鍾輸入，狀態改變不完全同步。 同步計數器（Synchronous Counter）： 所有觸發器的時鍾輸入都接到同一個時鍾信號，狀態改變同步進行。 加法計數器/減法計數器： 隻能計數或隻能減數。 可逆計數器： 既能計數又能減數。 二進製計數器： 按照二進製的順序計數。 十進製計數器（BCD計數器）： 按照十進製（0-9）的順序計數。 應用： 頻率分頻、定時器、數字顯示。 存儲器（Memory）： 隨機存儲器（RAM）： 讀寫速度快，但斷電後數據丟失。 靜態RAM（SRAM）： 使用觸發器存儲數據，速度快，功耗大。 動態RAM（DRAM）： 使用電容存儲數據，結構簡單，存儲密度高，但需要刷新，速度相對慢。 隻讀存儲器（ROM）： 存儲的數據不能修改，或修改起來非常睏難。 掩碼ROM（MROM）： 在製造過程中固化數據。 可編程ROM（PROM）： 隻能編程一次。 可擦寫可編程ROM（EPROM）： 可以通過紫外綫擦除後重新編程。 電擦寫可編程ROM（EEPROM）： 可以通過電信號擦除後重新編程。 閃存（Flash Memory）： EEPROM的一種，速度更快，擦寫單位更大。 應用： 程序存儲、數據存儲。 第六章：中小規模集成電路 本章將介紹數字電子係統中常用的中小規模集成電路（MSI和LSI）器件，它們是將基本邏輯門組閤後形成的具有特定功能的集成電路塊，極大地方便瞭數字係統的設計。 6.1 MSI（Medium Scale Integration）器件 MSI器件通常包含幾十到幾百個晶體管，集成瞭實現特定邏輯功能的電路。 編碼器（Encoders）： 概述： 將一組輸入信號（如按鍵、傳感器狀態）轉換為一個二進製編碼。 類型： 普通編碼器、優先級編碼器、decimal to BCD編碼器等。 例如： 74LS148（8-to-3優先級編碼器）。 譯碼器（Decoders）： 概述： 將n位二進製輸入信號轉換為$2^n$個輸齣信號中的一個激活。 類型： 2-to-4譯碼器、3-to-8譯碼器、4-to-16譯碼器、BCD-to-Decimal譯碼器、BCD-to-Seven Segment Display譯碼器等。 例如： 74LS138（3-to-8譯碼器），74LS47/74LS48（BCD-to-Seven Segment譯碼器）。 數據選擇器（Multiplexers, MUX）： 概述： 根據選擇信號控製，將多路數據輸入中的一路選擇齣來送到輸齣端。 類型： 2-to-1 MUX、4-to-1 MUX、8-to-1 MUX等。 例如： 74LS151（8-to-1 MUX）。 數據分配器（Demultiplexers, DEMUX）： 概述： 將一路數據輸入信號分配到多路數據輸齣中的一路。 類型： 1-to-2 DEMUX、1-to-4 DEMUX、1-to-8 DEMUX等。 例如： 74LS138（也可作為1-to-8 DEMUX使用）。 加法器（Adders）： 概述： 實現二進製數的加法運算。 類型： 全加器（Full Adder）、多位二進製加法器（如快進加法器）。 例如： 74LS283（4-bit全加法器）。 寄存器（Registers）： 概述： 由一組觸發器構成，用於存儲和傳遞數據。 類型： 並行輸入並行輸齣（PIPO）、串行輸入並行輸齣（SIPO）、並行輸入串行輸齣（PISO）、串行輸入串行輸齣（SISO）寄存器。 例如： 74LS174（Hex D Flip-Flop with Clear）、74LS165（8-bit Parallel-In/Serial-Out Shift Register）。 計數器（Counters）： 概述： 對輸入脈衝進行計數。 類型： 同步/異步計數器、加法/減法計數器、二進製/十進製計數器。 例如： 74LS163（4-bit Synchronous Binary Counter）、74LS190（Decade Up/Down Counter）。 6.2 LSI（Large Scale Integration）器件 LSI器件包含幾百到幾韆個晶體管，集成瞭更復雜的功能，如微處理器、存儲器等。 微處理器（Microprocessor, $mu$P）： 概述： 計算機的中央處理單元（CPU）的集成電路。負責執行指令、進行運算和控製。 例如： Intel 8086、Motorola 68000等早期的微處理器。 存儲器（Memory）： 概述： 包括RAM（隨機存儲器）和ROM（隻讀存儲器）。 RAM： SRAM（Static RAM）： 速度快，常用於高速緩存。 DRAM（Dynamic RAM）： 存儲密度高，常用於主存儲器。 ROM： PROM, EPROM, EEPROM, Flash Memory： 用於存儲固件、BIOS等。 例如： SRAM芯片（如2114）、DRAM芯片（如1Mbit DRAM）、ROM芯片（如27C256 EPROM）。 可編程邏輯器件（Programmable Logic Devices, PLDs）： 概述： 允許用戶根據自己的需求對其內部邏輯進行編程，實現自定義的邏輯功能。 類型： PAL（Programmable Array Logic）： 可編程與陣列，固定或陣列。 PLA（Programmable Logic Array）： 可編程與陣列和或陣列。 CPLD（Complex Programmable Logic Device）： 復雜度介於PAL/PLA和FPGA之間，由多個宏單元和可編程互連綫組成。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）： 邏輯門數量龐大，靈活性極高，由可配置邏輯塊（CLB）和可編程互連綫組成。 應用： 原型設計、專用邏輯功能實現、ASIC（專用集成電路）的前期開發。 6.3 集成電路的封裝與選型 封裝形式： DIP（雙列直插式）、SOP（小外形錶麵貼裝）、QFP（四側引腳扁平封裝）、BGA（球柵陣列）等。 型號命名規則： 不同係列（如74係列、4000係列）和製造商的器件有不同的型號命名規則，包含係列號、功能、電氣特性等信息。 選型考慮： 根據電路需求，選擇功能、速度、功耗、供電電壓、封裝形式等閤適的器件。 第七章：數字係統設計與實現 本章將綜閤運用前幾章所學的知識，介紹設計和實現一個完整的數字係統的基本流程和方法。我們將從需求分析到硬件實現，涵蓋係統級設計、模塊化設計、仿真驗證等關鍵環節。 7.1 數字係統設計的流程 一個完整的數字係統設計通常包括以下幾個階段： 1. 需求分析： 清晰地定義係統的功能、性能要求、接口規範、工作環境等。 確定係統的輸入、輸齣信號以及它們之間的邏輯關係。 2. 係統設計（高層設計）： 將整個係統分解為若乾個功能模塊（如控製器、數據處理器、存儲單元等）。 定義各個模塊的功能、接口以及模塊之間的通信協議。 選擇閤適的硬件平颱或技術（如微處理器、FPGA、ASIC）。 3. 模塊設計（低層設計）： 對每個功能模塊進行詳細設計。 使用邏輯門、觸發器、MSI/LSI器件或HDL（硬件描述語言）來實現模塊的功能。 對於復雜功能，可能需要設計組閤邏輯和時序邏輯。 4. 邏輯綜閤與優化： 如果使用HDL進行設計，則需要通過邏輯綜閤工具將HDL代碼轉換為門級網錶。 對生成的邏輯進行優化，以滿足速度、麵積、功耗等目標。 5. 仿真驗證： 功能仿真： 驗證電路的功能是否符閤設計要求，通常在門級或RTL（Register-Transfer Level）級彆進行。 時序仿真： 驗證電路在實際時鍾頻率下的時序性能，考慮信號延遲等因素。 形式驗證： 采用數學方法證明設計的正確性。 6. 實現（物理設計）： 布局布綫（Place and Route）： 對於FPGA或ASIC設計，需要將邏輯單元放置到芯片上並連接起來。 PCB設計： 對於分立元器件組成的電路，需要設計印刷電路闆（PCB）。 7. 硬件測試與調試： 將設計好的電路在實際硬件上運行，並進行功能和性能測試。 使用示波器、邏輯分析儀等工具進行調試，找齣並解決問題。 7.2 模塊化設計思想 模塊化設計是數字係統設計中的核心思想。 優點： 簡化設計： 將復雜係統分解為可管理的小模塊，降低瞭設計的難度。 提高可重用性： 設計好的模塊可以被其他係統重復使用，節省開發時間和成本。 便於維護和調試： 單個模塊更容易理解、測試和修改。 並行開發： 不同的設計人員可以同時負責不同的模塊，提高開發效率。 實現方法： 硬件抽象： 在設計初期，定義清晰的模塊接口和功能，屏蔽內部實現的細節。 標準接口： 采用通用的接口標準，方便模塊之間的連接。 HDL設計： 使用硬件描述語言（如Verilog, VHDL）來描述模塊的功能，並可以通過實例化（instantiation）來重用模塊。 7.3 硬件描述語言（HDL）簡介 硬件描述語言（HDL）是用於描述數字電路結構和行為的編程語言。它使得工程師能夠以文本的形式設計和仿真復雜的數字係統。 Verilog HDL： 一種廣泛使用的HDL，語法類似於C語言，易於學習。 VHDL（VHSIC Hardware Description Language）： 另一種常用的HDL，語法更嚴謹，常用於軍事和航空航天領域。 使用HDL進行設計的典型流程： 1. 編寫HDL代碼： 描述模塊的功能和結構。 2. 仿真： 使用仿真工具驗證代碼的正確性。 3. 綜閤： 使用綜閤工具將HDL代碼轉換為門級網錶。 4. 布局布綫（針對FPGA/ASIC）： 將門級網錶映射到目標硬件。 5. 時序分析： 驗證設計在實際硬件上的時序性能。 6. 硬件實現： 下載到FPGA或製造ASIC。 7.4 實例：一個簡單的數字係統設計 假設我們要設計一個簡單的數字時鍾，它能顯示小時和分鍾，並有一個按鈕用於調整時間。 1. 需求分析： 顯示功能：顯示00:00到23:59。 輸入：兩個按鈕（一個用於增加分鍾，一個用於增加小時），一個時鍾輸入（模擬真實時間流逝）。 輸齣：驅動數碼管顯示小時和分鍾。 2. 係統分解： 分頻模塊： 將高頻時鍾（如50MHz）分頻到1Hz，用於時間驅動。 計數器模塊： 兩個BCD計數器，一個用於分鍾，一個用於小時。 按鍵消抖模塊： 處理按鈕輸入的機械抖動。 BCD轉七段碼譯碼模塊： 將BCD計數器的輸齣轉換為驅動數碼管所需的七段碼。 顯示控製模塊： 控製數碼管的動態顯示（如果使用多位共陰極/共陽極數碼管）。 3. 模塊設計（以計數器為例）： 功能： 接收時鍾脈衝和復位信號，對輸入脈衝進行計數，並提供BCD碼輸齣。 實現： 可以使用現成的MSI計數器芯片（如74LS190/74LS192）或者用HDL設計一個同步BCD計數器。 4. 集成與連接： 將各個模塊通過適當的信號綫連接起來，形成完整的數字時鍾係統。 5. 仿真與測試： 使用仿真工具對設計的各個模塊和整體係統進行仿真。 在硬件平颱上實現，並用示波器、邏輯分析儀等工具進行實際調試。 7.5 故障診斷與排除 逐步排查： 從輸入端開始，逐級檢查信號，確定故障齣現在哪個模塊。 使用測試工具： 邏輯分析儀可以捕獲和顯示多路信號的時序，幫助分析故障原因。 閱讀數據手冊： 仔細閱讀器件的數據手冊，瞭解其工作原理和電氣特性。 檢查焊接和連接： 確保電路連接正確，沒有虛焊或短路。 考慮電源和時鍾： 確保電源穩定，時鍾信號正常。 通過本章的學習，讀者將能夠理解並掌握數字係統設計的基本框架和方法，為進一步深入學習和實際項目開發打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我對於《電子係統實習教程》的期待，更多地集中在它能否培養我的“係統思維”能力。電子係統並非孤立的元器件堆砌，而是一個相互關聯、相互作用的整體。我希望這本書能夠超越單個電路的講解，而是從一個更高的維度來審視電子係統。比如，在介紹一個通信模塊時，能否將其置於一個更大的通信係統中來講解，分析它與其他模塊（如傳感器、處理器、電源等）之間的接口和數據流？這樣，我們就能更好地理解各個模塊在整個係統中的作用和定位。我尤其希望書中能提供一些關於係統級設計和優化的案例。如何根據具體的需求，選擇閤適的元器件和架構？如何在滿足性能要求的同時，控製功耗和成本？這些都是係統設計中需要考慮的關鍵問題。如果書中能提供一些實際的係統設計項目，並且在設計過程中引導讀者進行權衡和取捨，那將是極有價值的學習體驗。此外，我希望這本書能強調測試和驗證的重要性。一個設計再好的係統，如果經過充分的測試和驗證，就無法保證其可靠性。我期待書中能介紹一些係統級的測試方法，例如功能測試、性能測試、環境測試等，並提供一些指導如何設計測試方案和分析測試結果。總之，我希望這本教程能夠幫助我建立起一種全麵的、係統的電子係統設計和開發能力，而不僅僅是停留在對單個電路的理解層麵。

評分☆☆☆☆☆

對於《電子係統實習教程》，我最看重的是它能否提供一個循序漸進的學習路徑。電子係統涉及的知識麵非常廣，從最基礎的二極管、三極管，到復雜的集成電路、微控製器，再到整體的係統設計，每一個環節都需要紮實的基礎。如果這本書能夠按照由淺入深、由簡到繁的邏輯順序來安排內容，那麼對於剛剛接觸電子係統實習的學生來說，無疑是一份極大的福音。我特彆希望它能從最基本、最常見的元器件講起，詳細介紹它們的特性、工作原理，以及在實際電路中的應用。接著，再逐步過渡到更復雜的電路模塊，例如放大電路、濾波電路、電源電路等，並給齣相應的實習項目。在每個實習項目中，我期望書中能詳細介紹實驗目的、所需元器件清單、詳細的實驗步驟、預期的實驗現象，以及對實驗結果的分析和討論。更進一步，如果能提供一些設計思路和改進方案的提示，那將大大提升實習的深度和廣度。比如，在完成一個基礎的信號發生器實習後，能否指導讀者如何通過調整參數來改變輸齣信號的頻率和幅度？或者，在製作一個簡單的電源模塊後，如何考慮其穩定性、效率以及負載能力？這些內容對於培養學生的工程思維和創新能力有著不可估量的價值。我希望這本書能夠像一位經驗豐富的導師，一步一步帶領我們走入電子係統的奇妙世界。

評分☆☆☆☆☆

這本《電子係統實習教程》從書名來看，就充滿瞭實踐和探索的意味，讓人立刻聯想到大學期間那些充滿挑戰與樂趣的實驗課。我尤其期待它能在原理講解和實際操作之間找到一個絕佳的平衡點。很多教材在理論推導上做得滴水不漏，但到瞭動手環節卻含糊不清，要麼就是照搬現成的電路圖，缺乏對“為什麼”的深入剖析。我希望這本書能夠彌補這一遺憾，提供清晰易懂的實驗步驟，更重要的是，能夠引導讀者理解每個元器件的作用、每一步操作背後的邏輯。比如，在講解某個基礎的電子電路時，除瞭給齣電路圖，能否加入一些關於參數選擇的討論？為什麼要選擇這個電阻值？為什麼這個電容的容量需要是這個值？這些細節對於初學者來說至關重要，它們是構建紮實基礎的關鍵。另外，我一直覺得，好的實習教程不應該僅僅是“教你做”，更應該“教你思考”。當實驗結果不如預期時，如何排查故障？如何通過分析現象來定位問題？這些分析和解決問題的能力，纔是實習的核心價值所在。如果這本書能在這方麵有所啓發，那將是一本真正能幫助我們成長為閤格電子工程師的寶貴教材。我非常期待能看到書中對這些方麵的細緻闡述，讓實習過程真正變成一次深入的“電子世界”探索之旅，而不是簡單的“按圖索驥”。

評分☆☆☆☆☆

我一直在尋找一本能夠真正幫助我理解電子係統“為什麼”的書，而不是僅僅“怎麼做”。《電子係統實習教程》這個名字聽起來就很有潛力，但我仍然有些顧慮。很多教程在講到一些高級概念時，往往會一帶而過，或者使用過於抽象的語言，讓初學者摸不著頭腦。我希望這本書能夠深入淺齣地講解電子係統的核心原理，比如信號的傳輸、處理和存儲背後的物理機製，以及不同元器件是如何協同工作的。在實際操作方麵，我希望它能提供一些貼近實際應用的例子，而不是脫離實際的理論堆砌。比如，在介紹某個傳感器時，能否結閤一個實際的應用場景，例如溫度傳感器如何用於溫控係統，壓力傳感器如何用於工業自動化？這樣，我們不僅能學到理論知識，還能看到它們是如何在現實世界中發揮作用的。此外，我非常期待這本書能在調試和故障排除方麵提供實用的技巧和方法。在實際的電子係統開發過程中，遇到問題是常態，而如何有效地診斷和解決問題，是衡量一個工程師能力的重要標準。如果書中能提供一些經典的故障案例分析，或者指導讀者如何使用萬用錶、示波器等工具進行有效的測量和分析，那將是非常寶貴的財富。我希望這本教程能夠真正激發我對電子係統的興趣，並讓我掌握解決實際問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

作為一名即將步入職場的電子工程專業學生，我非常看重實習教程的實用性和前瞻性。《電子係統實習教程》聽起來是一個不錯的選擇，但能否真正滿足我的需求，還需要看它在內容深度和廣度上的錶現。我希望這本書不僅僅局限於基礎的電路搭建，而是能觸及一些更接近現代電子係統開發的前沿技術。例如，是否會涉及到一些嵌入式係統的開發，例如Arduino、樹莓派等平颱的應用？這些平颱在物聯網、智能硬件等領域有著廣泛的應用，掌握它們能為我的職業發展打下堅實的基礎。另外，我希望書中能在PCB設計和製作方麵有所涉及。雖然這可能不是所有實習教程都包含的內容，但良好的PCB設計能力對於電子工程師來說至關重要，它直接影響到電路的性能、穩定性和生産成本。如果能有章節專門講解PCB設計軟件的使用，以及一些基本的布綫規則和注意事項，那將極大地提升這本書的價值。此外，我非常期待書中能引導讀者瞭解一些基本的係統集成和測試方法。一個完整的電子係統往往由多個模塊組成，如何將這些模塊有效地連接起來，並進行全麵的測試，以確保整個係統的正常運行，是工程師必須掌握的技能。希望這本書能提供一些關於這方麵的實踐指導，讓我能更好地為未來的工作做好準備。