数字逻辑电路设计(第二版) 9787302217930 清华大学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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鲍可进，赵念强，赵不贿著 著

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• 数字逻辑电路
• 逻辑电路设计
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• 计算机组成原理
• 清华大学出版社
• 教材
• 第二版
• 9787302217930
• 高等教育

店铺： 晚秋画月图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302217930

商品编码：29726865053

包装：平装

出版时间：2004-02-01

基本信息

书名：数字逻辑电路设计(第二版)

定价：35.00元

作者：鲍可进,赵念强,赵不贿著

出版社：清华大学出版社

出版日期：2004-02-01

ISBN：9787302217930

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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鲍可进、赵念强等编著的这本《数字逻辑电路设计(第二版)》共分8章，按循序渐近的原则，前面5章主要是讲述数字电路的基础知识、逻辑电路设计的基本方法，介绍硬件描述语言的描述方法，这是学习数字逻辑电路课程必需的知识，也是学习可编程器件及EDA技术的基础。在这个基础上第6章、第7章、第8章主要讨论了大规模集成电路、可编程逻辑器件（PLD）、在系统可编程技术(ISP)、现场可编程门阵列（FPGA），重点放在介绍这些器件的基本结构及利用它们设计逻辑电路及系统的基本原理和方法。本书还介绍常用工具软件的使用及实验项目，同时给出了一些通俗易懂的设计示例。为方便读者学习，每章附有小结与思考题。

内容提要

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鲍可进、赵念强等编著的这本《数字逻辑电路设计(第二版)》从数字电路的基础知识出发，介绍数制和编码、逻辑代数、门电路、组合逻辑、时序逻辑、硬件描述语言（VHDL）、可编程器件（PLD、CPLD、HDPLD和FPGA）、在系统编程技术（ISP）及EDA技术的设计思想等内容。用VHDL硬件描述语言来描述电路的设计。每章末尾都有小结章节并附有一定数量的习题与思考题。后一章还介绍了MAXPLUSⅡ和QUARTUS Ⅱ软件的使用方法及相关实验项目。提供全部内容的PPT教案。
《数字逻辑电路设计(第二版)》本书可作为高等院校计算机、通信、电子信息、自动化等专业的“数字逻辑”课程的教材，也可作为相关技术人员的参考书。

目录

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第1章 数字系统与编码 1.1 数字系统中的进位制 1.1.1 数制 1.1.2 数制转换 1.2 数字系统中的编码 1.2.1 带符号数的代码表示 1.2.2 十进制数的二进制编码 1.2.3 可靠性编码 1.2.4 字符编码 1.3 小结 1.4 习题与思考题第2章 门电路 2.1 数字信号基础 2.1.1 脉冲信号 2.1.2 逻辑电平与正、负逻辑 2.2 半导体器件的开关特性 2.2.1 二极管的开关特性 2.2.2 三极管的开关特性 2.2.3 MOS管的开关特性 2.3 基本逻辑门电路 2.3.1 与门、或门和非门 2.3.2 复合门 2.3.3 三态门与传输门 2.4 TTL集成门电路 2.4.1 数字集成电路的分类 2.4.2 TTL与非门 2.4.3 集电极开路的与非门 2.4.4 TTL门电路使用注意事项 2.5 CMOS集成门电路 2.5.1 CMOS非门 2.5.2 CMOS与非门 2.5.3 CMOS或非门 2.5.4 CMOS三态门 2.5.5 CMOS门电路的特点与使用注意事项 2.6 TTL电路与CMOS电路之间的接口电路 2.6.1 三极管组成的接口电路 2.6.2 其他接口电路 2.7 小结 2.8 习题与思考题第3章 组合逻辑的分析与设计 3.1 逻辑代数基础 3.1.1 逻辑变量及基本逻辑运算 3.1.2 逻辑代数的基本公式、定理与规则 3.1.3 逻辑函数及其表达式 3.2 逻辑函数的化简 3.2.1 代数化简法 3.2.2 卡诺图化简法 3.2.3 列表化简法(Q-M法) 3.2.4 逻辑函数化简中两个实际问题 3.3 组合逻辑电路的分析 3.3.1 组合逻辑电路分析的一般方法 3.3.2 组合逻辑电路分析举例 3.4 组合逻辑电路的设计 3.4.1 组合逻辑电路设计的一般方法 3.4.2 组合逻辑电路设计中应考虑的问题 3.5 组合逻辑电路设计举例及其VHDL描述 3.5.1 VHDL概述 3.5.2 半加器和全加器的设计 3.5.3 BCD码编码器和七段显示译码器的设计 3.5.4 代码转换器的设计 3.6 组合逻辑电路中的竞争与险象 3.6.1 竞争与险象的产生 3.6.2 险象的分类 3.6.3 险象的判断 3.6.4 险象的消除 3.7 小结 3.8 习题与思考题第4章 触发器 4.1 双稳态触发器 4.1.1 RS触发器 4.1.2 JK触发器 4.1.3 D触发器 4.1.4 T触发器 4.1.5 触发器的时间参数 4.2 单稳态触发器 4.3 多谐振荡器 4.3.1 RC环形多谐振荡器 4.3.2 石英晶体构成的多谐振荡器 4.4 施密特触发器 4.5 小结 4.6 习题与思考题第5章 时序逻辑的分析与设计 5.1 时序逻辑电路的结构与类型 5.1.1 Mealy型电路 5.1.2 Moore型电路 5.2 同步时序逻辑电路的分析 5.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法 5.2.2 常用同步时序逻辑电路 5.3 同步时序逻辑电路的设计 5.3.1 建立原始状态表 5.3.2 状态表的化简 5.3.3 状态分配 5.3.4 求激励函数和输出函数 5.4 VHDL时序电路设计特点 5.4.1 电路的时钟控制 5.4.2 状态图的VHDL描述 5.5 同步时序逻辑电路设计举例 5.6 小结 5.7 习题与思考题第6章 集成电路的逻辑设计与可编程逻辑器件 6.1 常用中规模通用集成电路 6.1.1 二进制并行加法器 6.1.2 译码器和编码器 6.1.3 多路选择器和多路分配器 6.1.4 数值比较器 6.1.5 奇偶发生/校验器 6.2 半导体存储器 6.2.1 概述 6.2.2 随机读写存储器 6.2.3 只读存储器ROM 6.3 可编程逻辑器件 6.3.1 PLD概述 6.3.2 可编程逻辑器件PROM 6.3.3 可编程逻辑阵列PLA 6.3.4 可编程阵列逻辑PAL 6.3.5 通用阵列逻辑GAL 6.4 小结 6.5 习题与思考题第7章 高密度可编程器件 7.1 在系统可编程技术 7.2 ISP器件的结构与原理 7.3 在系统编程原理 7.3.1 ISP器件编程元件的物理布局 7.3.2 ISP编程接口 7.3.3 ISP器件的编程方式 7.4 FPGA器件 7.4.1 Xilinx XC4000 FPGA系列 7.4.2 XC4000系列FPGA的基本结构以及工作原理 7.4.3 XC4000系列FPGA的配置模式 7.4.4 XC4000系列FPGA的配置过程 7.4.5 Altera的FLEX10K系列器件 7.5 小结 7.6 习题与思考题第8章 数字系统设计方法及实例分析 8.1 数字系统的基本概念及设计方法 8.1.1 数字系统的基本模型 8.1.2 数字系统设计的描述工具 8.1.3 数字系统设计方法 8.2 常用数字系统开发软件介绍 8.2.1 MAXPLUS Ⅱ 8.2.2 QUARTUS Ⅱ 8.3 数字电路基础实验举例 8.3.1 半加器和全加器的设计 8.3.2 四位全加器的设计 8.3.3 BCD码加法器的设计 8.3.4 7人表决电路的设计 8.3.5 同步十进制加法计数器74160的实现 8.3.6 1111序列检测器的设计 8.3.7 简易数字钟的设计 8.4 数字系统综合设计举例 8.4.1 多功能数字钟 8.4.2 交通灯控制器 8.4.3 电子密码锁的设计 8.5 小结 8.6 习题与思考题参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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引言 现代电子技术飞速发展，数字集成电路（IC）作为其核心，渗透到我们生活的方方面面，从智能手机、电脑到汽车、航空航天，无处不在。而理解和设计这些复杂数字系统的基石，便是数字逻辑电路。本书旨在为读者提供一个全面、深入的数字逻辑电路设计导论，帮助大家掌握从最基础的逻辑门到复杂组合逻辑和时序逻辑电路的设计方法与原理。我们将逐步揭示数字世界运作的奥秘，赋能读者理解、分析和创造数字系统。 第一章：数字世界的基础：二进制和逻辑门 我们的世界以十进制为基础，而数字电路则运行在二进制的王国里。本章将带您领略二进制数的魅力，理解其如何表示信息，并学习在不同数制之间的转换，为后续的学习打下坚实的基础。 二进制数系统： 深入剖析二进制（Base-2）数制，解释其位权概念，并详细介绍二进制与十进制、十六进制等常用数制之间的相互转换方法。我们将通过大量实例，让读者熟练掌握这一基本技能。 逻辑门（Logic Gates）： 揭示构成数字电路最基本单元——逻辑门的本质。我们将介绍最基础的三种逻辑门：与门（AND）、或门（OR）和非门（NOT），并讲解它们的逻辑功能、真值表和逻辑符号。 通用逻辑门： 进一步扩展逻辑门家族，介绍与非门（NAND）、或非门（NOR）、异或门（XOR）和同或门（XNOR）等通用逻辑门。重点讲解它们的逻辑特性，并阐述为何说 NAND 和 NOR 门是通用的，即仅用这两种门就可以实现任何逻辑功能。 布尔代数（Boolean Algebra）： 引入布尔代数的概念，这是对数字逻辑进行数学分析和设计的强大工具。我们将学习布尔代数的基本公理和定理，如交换律、结合律、分配律、德摩根定理等，并演示如何利用这些规则来化简逻辑表达式，从而简化电路设计。 逻辑表达式与电路实现： 学习如何将给定的逻辑功能用布尔代数表达式表示，以及如何根据布尔表达式设计出相应的逻辑电路。反之，也学习如何分析一个给定的逻辑电路，并推导出其对应的逻辑表达式和功能。 第二章：组合逻辑电路的设计与分析 在掌握了基础的逻辑门和布尔代数之后，本章将引导读者进入组合逻辑电路的设计领域。组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入，没有记忆功能，是构建数字系统的基础模块。 组合逻辑电路的定义与特性： 明确组合逻辑电路的特点——无记忆性、输出仅依赖于当前输入。 真值表、逻辑表达式和卡诺图（Karnaugh Maps）： 学习如何使用真值表来描述一个组合逻辑电路的功能，如何将真值表转换为逻辑表达式，以及如何使用卡诺图这一图形化工具来简化复杂的逻辑表达式。卡诺图是化简多变量逻辑函数最有效且直观的方法之一。 逻辑函数的最小化： 深入探讨逻辑函数最小化的重要性，包括减少芯片数量、降低功耗、提高速度等。我们将详细讲解使用卡诺图进行最小化的具体步骤和技巧，包括圈选相邻的1、合并相邻项、处理“Don't Care”条件等。 标准形式（Sum of Products and Product of Sums）： 介绍逻辑函数的两种标准形式：和之积（SOP）和积之和（POS）。学习如何将任意逻辑函数化为这两种标准形式，并理解它们在电路实现中的意义。 设计基本组合逻辑模块： 编码器（Encoders）与解码器（Decoders）： 学习编码器如何将输入信号编码为二进制码，以及解码器如何将二进制码转换为特定的输出信号。我们将分析各种类型的编码器（如普通编码器、优先编码器）和解码器（如 2-to-4 解码器、BCD 转七段译码器）。 多路选择器（Multiplexers, MUX）： 了解多路选择器如何从多个输入中选择一个作为输出，它在数据选择和控制信号生成方面扮演着重要角色。我们将分析不同位宽的多路选择器，并探讨其应用。 分路器（Demultiplexers, DEMUX）： 与多路选择器相对，分路器将一个输入信号分配到多个输出中的一个。我们将讲解其工作原理和应用场景。 加法器（Adders）与减法器（Subtractors）： 介绍实现二进制加法和减法功能的电路，包括半加器、全加器、串行加法器、并行加法器等。理解这些算术电路是理解CPU工作原理的关键。 比较器（Comparators）： 学习设计用于比较两个二进制数大小的电路。 第三章：时序逻辑电路与状态机 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，还依赖于过去的输入（即系统的状态）。本章将深入探讨时序逻辑电路的原理和设计。 存储元件：触发器（Flip-Flops）： SR 触发器： 介绍最基本的触发器类型，理解其置位（Set）和复位（Reset）功能，以及可能出现的约束条件。 D 触发器： 学习 D 触发器的特性，它简单地存储输入信号 D 的值，是构建移位寄存器和计数器的基础。 JK 触发器： 介绍功能更强大的 JK 触发器，它结合了 SR 触发器的置位和复位功能，并且在 J=K=1 时能实现翻转（Toggle）功能。 T 触发器： 讲解 T 触发器，它在 T=0 时保持不变，在 T=1 时翻转状态，常用于计数器设计。 时钟信号（Clock Signal）： 强调时钟信号在同步时序逻辑电路中的作用，它协调着所有触发器的状态转换，确保系统稳定运行。我们将介绍上升沿触发和下降沿触发的概念。 移位寄存器（Shift Registers）： 学习如何利用触发器构成移位寄存器，它们能够将串行数据转换为并行数据（SIPO），并行数据转换为串行数据（PISO），或实现串行-串行、并行-并行转换。我们将分析移位寄存器的各种工作模式及其应用，如数据存储、延迟线等。 计数器（Counters）： 异步计数器（Ripple Counters）： 介绍不需要全局时钟信号驱动的异步计数器，分析其工作原理和缺点（如暂态毛刺）。 同步计数器（Synchronous Counters）： 讲解所有触发器同时由时钟信号驱动的同步计数器，以及如何通过组合逻辑设计任意模数的同步计数器。我们将介绍行波进位和组进位计数器的概念。 通用计数器： 学习如何设计能够实现加法、减法、预置和使能功能的通用计数器。 有限状态机（Finite State Machines, FSM）： 状态机的概念： 引入状态机的概念，它是一种能够根据当前状态和输入来决定下一状态和输出的抽象模型。 摩尔（Mealy）型和米利（Moore）型状态机： 区分两种主要的状态机模型，讲解它们的区别（输出与当前状态有关还是与当前状态和输入都有关），以及它们各自的优缺点。 状态机设计步骤： 详细介绍设计状态机的完整流程：定义状态、绘制状态转换图、编写状态转移表、选择合适的触发器、设计状态寄存器和输出逻辑。 状态机的应用： 探讨状态机在序列检测器、控制器、通信协议实现等领域的广泛应用。 第四章：半导体存储器与可编程逻辑器件 数字系统离不开存储和灵活的逻辑实现方式。本章将介绍半导体存储器的工作原理，以及现代电子设计中不可或缺的可编程逻辑器件。 半导体存储器： 随机访问存储器（RAM）： 静态随机访问存储器（SRAM）： 讲解 SRAM 的工作原理，其特点是速度快，但集成度较低，常用于高速缓存。 动态随机访问存储器（DRAM）： 介绍 DRAM 的工作原理，其特点是集成度高，但需要刷新操作，常用于主存储器。 只读存储器（ROM）： 掩膜 ROM（MROM）： 介绍一次性编程的 ROM。 可编程只读存储器（PROM）： 讲解用户可以编程一次的 ROM。 可擦写可编程只读存储器（EPROM）： 介绍可以通过紫外线擦除并重新编程的 ROM。 电可擦可编程只读存储器（EEPROM）： 讲解可以通过电信号擦除并重新编程的 ROM，以及其在嵌入式系统中的应用。 可编程逻辑器件（PLD）： 可编程阵列逻辑（PAL）： 介绍与门阵列和或门阵列相结合的逻辑器件。 通用阵列逻辑（GAL）： 讲解 GAL 相较于 PAL 的改进，支持电擦除和多次编程。 复杂可编程逻辑器件（CPLD）： 介绍 CPLD 的结构，它由多个宏单元组成，宏单元内包含逻辑阵列和触发器，具备更强的逻辑实现能力。 现场可编程门阵列（FPGA）： 深入讲解 FPGA 的架构，它由大量的可配置逻辑块（CLBs）、输入/输出块（IOBs）和可编程互连线组成，是实现大规模复杂数字逻辑电路的强大平台。我们将简要介绍 FPGA 的编程流程。 第五章：硬件描述语言（HDL）基础 现代数字逻辑电路设计高度依赖于硬件描述语言。本章将为读者引入两种主流的硬件描述语言——Verilog 和 VHDL 的基本概念和用法，使读者能够使用代码来描述和设计数字电路。 硬件描述语言的概述： 解释 HDL 的重要性，它能够将抽象的设计思想转化为可综合的硬件逻辑。 Verilog 基础： 模块（Module）和端口（Port）： 介绍 Verilog 的基本结构单位——模块，以及模块的输入、输出端口定义。 数据类型和运算符： 讲解 Verilog 中的数据类型（如 `reg`, `wire`）和各种逻辑、算术、位运算运算符。 行为级描述： 学习使用 `always` 块和 `assign` 语句来描述电路的行为。 组合逻辑和时序逻辑的描述： 演示如何使用 Verilog 来描述组合逻辑电路（如加法器、多路选择器）和时序逻辑电路（如触发器、计数器、状态机）。 实例化（Instantiation）： 学习如何在一个模块中实例化另一个模块，以构建更复杂的电路。 VHDL 基础（可选或简要介绍）： 实体（Entity）和架构（Architecture）： 介绍 VHDL 的基本结构。 信号（Signal）和变量（Variable）： 讲解 VHDL 中的数据类型。 进程（Process）： 介绍 VHDL 中描述并发行为的语句。 组合逻辑和时序逻辑的描述： 简要介绍 VHDL 的描述方式。 HDL 在设计流程中的作用： 简述 HDL 在仿真、综合、布局布线等数字设计流程中的关键作用。 结论 通过本书的学习，读者将能够系统地掌握数字逻辑电路的基本原理、设计方法和分析工具。从最基础的逻辑门到复杂的时序逻辑电路和状态机，再到现代的硬件描述语言和可编程器件，我们将一步步带领您走进数字电路的精彩世界。这些知识不仅是深入理解计算机体系结构、微处理器设计等高级主题的基础，也是从事集成电路设计、嵌入式系统开发等相关领域工作的必备技能。我们鼓励读者在理论学习的同时，积极动手实践，通过仿真工具和实际硬件板卡进行验证，将所学知识融会贯通，真正成为数字电路设计的弄潮儿。

评分☆☆☆☆☆

从实用性的角度来看，这本书的价值远超其定价。我发现，在后续我学习单片机和嵌入式系统课程时，很多关于中断控制和定时器配置的底层逻辑，都可以追溯到这本书中关于时序电路和计数器的基础讲解。这本书构建了一个非常坚实的地基，使得后续学习更高层级的系统设计时，能够做到“万变不离其宗”。我甚至将这本书作为案头工具书，时不时地会翻阅其中关于卡诺图化简和Quine-McCluskey算法的部分，因为这些基础的优化技术在资源受限的FPGA设计中仍然是至关重要的。总而言之，这是一部值得反复研读、能够伴随工程师职业生涯初期的经典之作，它教会我的不仅仅是电路的知识，更是一种严谨的、自上而下进行系统化思考的工程思维模式。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常独特，它不像某些翻译教材那样生硬和晦涩，而是流露出一种老一辈工程师特有的那种务实和严谨。作者的叙述语气坚定而客观，几乎没有使用任何不必要的修饰词，每一个句子都像是经过了无数次电路仿真测试的验证，直接指向核心。比如在解释竞争冒险的消除时，作者直接指出了在特定门电路组合下可能出现的毛刺问题，并提出了几种具体的解决策略，比如增加去抖动电路或者调整逻辑门扇入。这种直接切入痛点的写作方式，让初学者能够迅速抓住问题的本质，避免在一些枝节问题上耗费过多精力。对我而言，这本书更像是一位经验丰富、不苟言笑的导师，他不会给你甜言蜜语，但会用最可靠的方法引导你走向正确的方向，这种“真材实料”的质感是电子工程学习中最为宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我入手这本书之前，对“数字逻辑”这四个字是抱有一定程度的畏惧的，总觉得那是纯粹的理论和枯燥的公式的堆砌。然而，这本书成功地打破了我的这种刻板印象。它并非只是停留在理论层面，而是非常巧妙地将理论与实际应用紧密结合起来。例如，当讲解到存储单元的设计时，书中不仅详细剖析了SR锁存器和D触发器的内部结构，还很早就引入了寄存器组和计数器的概念，这让我能够提前预见到这些基础元件在微处理器或数字系统中将扮演的角色。这种前瞻性的视角，极大地提升了我学习的积极性，让我感觉自己不是在背诵知识，而是在搭建一个强大的信息处理系统。作者在处理复杂电路（比如有限状态机的设计）时，那种条分缕析的步骤拆解，即便是我这样的“小白”也能做到心中有数，不至于迷失在错综复杂的逻辑关系之中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计一下子就抓住了我的眼球，那种经典的理工科教材的排版，深蓝色的主色调配上醒目的白色和红色的标题文字，显得既专业又沉稳。我记得当初是在学校图书馆的角落里翻到的，立刻就被它散发出的那种“硬核”气息吸引住了。拿到手里，分量感十足，这通常意味着内容的厚度和深度。我当时对数字电路的基础概念还停留在比较模糊的阶段，主要是靠着一些零散的笔记在摸索，急需一本系统性的指导手册。这本书的目录结构清晰得令人赞叹，从最基本的布尔代数到复杂的组合逻辑和时序逻辑，每一步的递进都设计得非常合理，像是为初学者量身定做了一条清晰的攀登路径。特别是对那些容易混淆的概念，比如竞争与冒险的处理，作者似乎总能用最精炼的语言和最直观的图示来解释清楚，这对我后续的学习产生了决定性的影响，让我第一次体会到了逻辑设计的美感和严谨性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的讲解方式简直是教科书级别的典范，它没有那种填鸭式的说教，而是采用了“提出问题—分析问题—解决问题”的渐进式教学法。我特别欣赏作者在每一个章节末尾设置的那些富有挑战性但又恰到好处的习题。那些习题可不是简单的知识点重复，很多都涉及到实际工程中的微小陷阱和设计优化，逼着你去深入思考电路在物理实现过程中可能遇到的种种限制。我记得有一次为了弄懂一个多路选择器的状态图转换，我对着书上的一个例子反复推演了快一个小时，最后豁然开朗的感觉，那种成就感是看其他轻松读物无法比拟的。而且，书中的插图质量极高，那些逻辑门的符号、波形图、真值表，绘制得精准无误，线条的粗细和标注的位置都考虑到了视觉的舒适度和信息的传递效率，这在很多老旧的教材中是难以见到的，也侧面反映了出版社在编辑上的用心程度。