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夏路易 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030352750

商品编码：29729022329

包装：平装

出版时间：2012-08-01

基本信息

书名：数字电子技术基础

定价：46.00元

作者：夏路易

出版社：科学出版社

出版日期：2012-08-01

ISBN：9787030352750

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.558kg

编辑推荐

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可作为电子信息类、电气信息类、仪器仪表类各专业的教材，也可供其他相关工科专业使用，电子工程师、电子技术爱好者

内容提要

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《数字电子技术基础》内容包括数制与编码、逻辑代数、逻辑门电路、组合电路、触发器、时序电路、存储器、可编程逻辑器件、Verilog语言、脉冲整形与产生、数模与模数转换器、数字外围电路与QUARTUSⅡ软件的使用，并给出数十个数字电路大型作业题。《数字电子技术基础》还介绍多种数字元器件的技术参数、数字电路逻辑设计与直接设计方法，给出大量丰富的例题与习题，目的是使读者具有分析、设计与实现数字电路的能力。

目录

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目录
前言
章 数制转换与编码 1
1.1 二进制数 1
1.1.1 为什么使用二进制数 1
1.1.2 二进制数的组成、转换与算术运算 2
1.2 常用的编码 6
小结 7
思考题 8
习题 8
第2章 逻辑门与逻辑代数基础 9
2.1 逻辑描述 9
2.2 基本逻辑门功能概述 9
2.3 逻辑代数基本定律与公式 15
2.3.1 基本定律 15
2.3.2 基本公式 16
2.3.3 基本定理 18
2.4 标准逻辑函数式 21
2.5 代数法化简函数式 22
2.6 卡诺图 24
2.6.1 画卡诺图 24
2.6.2 用卡诺图化简“与或”函数式 26
2.6.3 具有无关项的逻辑函数化简 28
2.7 逻辑电路图、函数式与真值表之间的转换 29
2.8 与非门和或非门 32
小结 33
思考题 33
习题 33
第3章 门电路 36
3.1 数字逻辑信号 36
3.2 CMOS门电路 36
3.2.1 MOS晶体管 36
3.2.2 基本CMOS非门 37
3.2.3 CMOS与非门和或非门 38
3.3 74HC系列门电路的电特性 39
3.3.1 74HC系列门电路的极限电参数 39
3.3.2 74HC系列门电路的推荐工作条件 40
3.3.3 74HC系列门电路的静态电特性 41
3.3.4 74HC系列门电路的动态特性 46
3.4 其他类型的CMOS电路 48
3.5 常用的CMOS门电路系列 53
3.6 低电压CMOS器件 55
3.7 分立元件门电路 57
3.7.1 二极管与二极管逻辑门 57
3.7.2 双极性三极管 58
3.7.3 三极管非门 59
3.8 标准TTL门电路 60
3.9 74LS系列门电路 63
3.9.1 74LS系列门电路基本工作原理 63
3.9.2 74LS系列门电路电特性 66
3.10 常用的74TTL系列门电路 70
3.11 在数字电路设计中使用不同系列的芯片 71
3.12 正确使用门电路 73
3.13 数字电路的封装 75
小结 76
思考题 76
习题 77
第4章 组合逻辑电路 81
4.1 组合逻辑电路的一般问题 81
4.2 组合电路分析 81
4.2.1 组合电路的逻辑功能分析 81
4.2.2 组合电路的波形分析 82
4.2.3 组合电路的延迟时间分析 83
4.2.4 组合电路的电特性分析 85
4.3 组合电路部件 87
4.3.1 编码器 87
4.3.2 译码器 90
4.3.3 数据选择器 96
4.3.4 数值比较器 99
4.3.5 加法器 101
4.3.6 奇偶校验电路 104
4.4 组合电路设计 105
4.4.1 组合电路的逻辑设计法 105
4.4.2 组合电路的直接设计法 109
4.5 组合电路的竞争与冒险 113
4.5.1 竞争冒险现象 113
4.5.2 竞争冒险现象的消除 114
小结 115
思考题 115
习题 115
第5章 锁存器与触发器 119
5.1 概述 119
5.2 锁存器 119
5.2.1 由三极管组成的SR双稳态电路 119
5.2.2 由或非门组成的SR锁存器 121
5.2.3 由与非门组成的SR锁存器 122
5.3 SR触发器 123
5.4 D触发器 125
5.4.1 电平触发D触发器 125
5.4.2 边沿触发的维阻结构D触发器 126
5.4.3 基于CMOS传输门的D触发器 128
5.4.4 D触发器的特性方程与状态图 129
5.5 JK触发器 129
5.5.1 脉冲触发JK触发器 129
5.5.2 边沿触发JK触发器 131
5.5.3 JK触发器的特性方程与状态图 133
5.6 T触发器 134
5.7 触发器的电特性 134
5.7.1 74LS74的电特性 134
5.7.2 74HC74的电特性 136
5.8 锁存器与触发器电路分析 139
5.9 锁存器与触发器的应用 142
小结 146
思考题 146
习题 147
第6章 时序电路分析与设计 152
6.1 概述 152
6.1.1 时序电路的组成 152
6.1.2 时序电路中的基本概念 153
6.1.3 描述时序电路的逻辑工具 153
6.2 同步时序电路的逻辑分析步骤与举例 154
6.3 寄存器 157
6.3.1 寄存器 157
6.3.2 移位寄存器 159
6.4 计数器 166
6.4.1 异步计数器 167
6.4.2 同步计数器 172
6.4.3 使用集成计数器构成任意进制计数器 177
6.4.4 移位寄存器型计数器 180
6.4.5 计数器应用 183
6.5 同步时序电路逻辑设计 187
6.5.1 设计步骤 187
6.5.2 设计举例 188
6.6 时序电路直接设计 196
6.7 数字系统设计 199
6.7.1 数字系统的概念 199
6.7.2 数字系统的组成 200
6.7.3 数字系统设计实例 200
小结 211
思考题 211
习题 212
第7章 存储器 218
7.1 只读存储器 218
7.1.1 只读存储器概述 218
7.1.2 不可写入数据的ROM 21 9
7.1.3 可写入数据的ROM 221
7.1.4 并行接口EPROM存储器27256 226
7.1.5 二极管ROM实现数字电路 227
7.2 存储器 230
7.2.1 静态存储器 231
7.2.2 动态存储器 234
7.3 存储器扩展 235
7.3.1 位扩展 235
7.3.2 字容量扩展 235
7.4 存储器使用举例 236
7.5 单片机中的存储器 238
7.5.1 51单片机的程序存储器 238
7.5.2 51单片机的数据存储器 238
小结 239
思考题 239
习题 240
第8章 可编程逻辑器件工作原理 241
8.1 现场可编程门阵列 241
8.1.1 现场可编程门阵列的工作原理 241
8.1.2 实际应用的可编程门阵列器件 242
8.2 复杂可编程逻辑器件 249
8.2.1 复杂可编程逻辑器件的工作原理 249
8.2.2 实际的复杂可编程逻辑器件 250
8.3 其他可编程逻辑器件介绍 254
8.4 可编程逻辑器件的配置与编程 255
8.5 Cyclone器件*小系统电路 258
8.6 MAXⅡ器件*小系统电路 259
小结 261
思考题 261
习题 261
第9章 Verilog HDL 262
9.1 Verilog HDL基础 262
9.1.1 Verilog HDL中的基本约定 262
9.1.2 数据类型 263
9.1.3 运算符 265
9.2 Verilog HDL中的描述 267
9.3 Verilog HDL中的分支语句 270
9.4 Verilog HDL中的结构描述 271
9.5 Verilog HDL描述组合逻辑电路 271
9.6 Verilog HDL描述时序电路 272
9.7 Verilog HDL描述状态机 274
9.8 一些Verilog HDL描述数字电路的例子 283
小结 288
思考题 288
习题 288
0章 脉冲整形与产生电路 290
10.1 施密特触发器 290
10.1.1 曲门电路组成的施密特触发器 290
10.1.2 施密特触发器的应用 292
10.2 单稳态触发器 293
10.2.1 由门电路组成的单稳态触发器 293
10.2.2 集成单稳态触发器74121 297
10.3 多谐振荡器 298
10.3.1 门电路组成的多谐振荡器 298
10.3.2 施密特型多谐振荡器 300
10.3.3 石英晶体振荡器 301
10.4 定时器555及其应用 303
10.4.1 定时器555的基本工作原理 303
10.4.2 定时器555组成施密特触发器 304
10.4.3 定时器555组成单稳态触发器 305
10.4.4 定时器555组成多谐振荡器 305
10.5 应用电路举例 306
小结 310
思考题 310
习题 310
1章 数模与模数转换器 312
11.1 数模转换器 312
11.1.1 权电阻D/A转换器 313
11.1.2 输出电压型R/2R电阻网络D/A转换器 314
11.1.3 输出电流型R/2R电阻网络D/A转换器 316
11.1.4 电阻串型D/A转换器 317
11.1.5 D/A转换器的技术指标 318
11.2 模数转换器 321
11.2.1 并行A/D转换器 321
11.2.2 流水线型A/D转换器 322
11.2.3 双斜率A/D转换器 323
11.2.4 △一∑型A/D转换器 325
11.2.5 逐次比较式A/D转换器 327
11.2.6 A/D转换器的技术指标 328
小结 329
思考题 330
习题 330
2章 数字外围电路 333
12.1 常用的开关量输入电路 333
12.1.1 按键电路 333
12.1.2 光耦隔离输入电路 336
12.2 LED显示电路 339
12.3 数字驱动电路 341
12.3.1 采用三极管或场效应管驱动继电器 341
12.3.2 其他数字输出接口电路 344
12.4 常用的数字实验电路 347
小结 348
思考题 348
习题 349
3章 学习使用QUARTUSⅡ软件 350
13.1 图形输入法设计数字电路 350
13.2 Verilog HDL输入法 358
13.3 Verilog HDL设计数字系统 360
附录 数字电路大型作业与数字电子产品开发 364
F.1 大作业题目 364
F.2 大作业论文的写作 369
参考文献 372

作者介绍

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文摘

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序言

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《电路中的智慧之光：数字信号的奥秘与实践》 在信息爆炸的时代，我们每天都在与数字信号打交道。从手机的通信，到电脑的运算，再到家用电器的智能化，数字电子技术无处不在，深刻地影响着我们的生活。然而，当我们拨开这些日常现象的表象，深入探究其背后驱动的原理时，会发现一个充满逻辑、严谨而又迷人的世界——数字信号的世界。 《电路中的智慧之光：数字信号的奥秘与实践》并非一本枯燥的理论教科书，它是一次引领读者穿越数字电子技术迷宫的探索之旅。本书致力于揭示数字信号的本质，剖析其在现代电子系统中的核心作用，并通过丰富的实例和实践，帮助读者建立起扎实的理论基础和卓越的工程实践能力。我们相信，理解数字信号，就是掌握现代科技的脉搏，解锁未来无限的可能性。 本书的核心内容与结构： 本书的编写脉络清晰，循序渐进，旨在为不同层次的读者提供最适宜的学习路径。 第一部分：数字信号的基石——二进制的世界 我们首先从最基本的概念入手。与我们日常使用的十进制不同，数字电子系统依赖于二进制——由0和1两种状态构成的语言。本书将深入浅出地解释二进制数的表示方法、运算规则，以及它如何巧妙地映射到电子电路中的电压高低或电流的有无。我们将探讨数制转换的技巧，让读者能够自如地在不同数制间切换。此外，我们还会介绍数字信号的量化和编码概念，阐明模拟信号是如何被转化为离散的数字信号，以及不同编码方式的优缺点，为后续深入理解数字信号的处理奠定基础。 第二部分：逻辑的艺术——布尔代数与逻辑门 一旦我们理解了二进制，接下来就要学习如何对这些二进制数进行逻辑运算。布尔代数是数字逻辑设计的基石，它提供了一套完备的规则来描述和简化逻辑函数。本书将详细介绍布尔代数的基本公理、定理，并通过实际的逻辑运算示例，展示如何利用这些规则对复杂的逻辑表达式进行化简。 在此基础上，我们将引入最基本也是最重要的数字电路构建模块——逻辑门（Logic Gates）。我们将逐一剖析“与”（AND）、“或”（OR）、“非”（NOT）等基本逻辑门的工作原理、逻辑符号和真值表。接着，我们将介绍组合逻辑门，如“与非”（NAND）、“或非”（NOR）、“异或”（XOR）等，并强调它们在设计中的重要作用，特别是NAND和NOR门作为“通用门”的概念。通过大量实际的逻辑电路图分析，读者将能够清晰地理解这些逻辑门是如何协同工作的，以实现各种复杂的逻辑功能。 第三部分：电路的构建——组合逻辑电路设计 掌握了逻辑门的基本原理后，我们将进入组合逻辑电路的设计。组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入，不受过去输入的影响。本书将引导读者学习如何根据给定的逻辑功能需求，设计出相应的组合逻辑电路。我们将介绍两种主要的设计方法： 真值表法： 从输入输出关系出发，列出真值表，然后通过卡诺图（Karnaugh Map）等方法进行逻辑化简，最终得到最简的逻辑表达式，并据此构建电路。 逻辑表达式法： 直接根据逻辑描述列出逻辑表达式，然后利用布尔代数进行化简，再转化为电路。 我们将深入讲解卡诺图的绘制与化简技巧，这是组合逻辑电路设计中非常实用且高效的工具。此外，还会介绍一些典型的组合逻辑电路，如编码器（Encoder）、译码器（Decoder）、多路选择器（Multiplexer）和数据分配器（Demultiplexer），并分析它们在实际系统中的应用，例如在数据选择、地址译码等场景。 第四部分：记忆的奥秘——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的输入，还与电路的“状态”有关，也就是说，它具有记忆功能。时序逻辑电路是构成存储器和各种顺序控制系统的关键。 本书将详细阐述时序逻辑电路的基本组成单元：触发器（Flip-Flop）。我们将重点介绍不同类型的触发器，如SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器，深入理解它们的构成原理、工作特性（如时钟信号的作用、触发条件、建立时间、保持时间等）。 在此基础上，我们将进一步探讨时序逻辑电路的设计方法。我们将从状态图和状态表出发，描述时序逻辑系统的行为，然后将状态进行编码，设计相应的组合逻辑部分（用于生成下一个状态和输出）和触发器（用于存储当前状态）。我们将重点分析和讲解两大类时序逻辑电路： 同步时序逻辑电路： 所有触发器的时钟信号都来自同一个时钟源，动作同步。 异步时序逻辑电路： 触发器的动作不受统一时钟的约束，可能存在竞争与冒险等问题，设计和分析更复杂。 本书将通过丰富的实例，如计数器（Counter）和移位寄存器（Shift Register）的设计，让读者深刻理解时序逻辑电路的工作原理及其在数据处理、序列生成等方面的应用。 第五部分：数据处理与存储——存储器与接口技术 数字电子技术的核心在于数据的处理和存储。本部分将深入介绍各种存储器的工作原理和应用。我们将从最基础的存储单元——触发器讲起，然后扩展到更复杂的存储结构。 寄存器（Register）： 简单的数据存储单元，用于暂存数据。 随机存取存储器（RAM）： 包括静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM），分析它们的读写操作和基本结构。 只读存储器（ROM）： 包括PROM、EPROM、EEPROM等，理解它们的非易失性存储特性。 我们将探讨这些存储器是如何被组织和访问的，以及它们在计算机系统中的作用。 此外，我们还将触及数字系统中的接口技术。在一个复杂的数字系统中，不同的模块需要进行通信和数据交换。本书将介绍一些基本的接口原理，如并行接口和串行接口，以及它们在数据传输中的作用。 第六部分：实践出真知——数字电路的实际应用与案例分析 理论的学习最终是为了解决实际问题。《电路中的智慧之光：数字信号的奥秘与实践》强调动手实践的重要性。本部分将精选一系列具有代表性的数字电路应用案例，涵盖从简单的电子游戏逻辑到更复杂的控制系统。 我们将通过这些案例，引导读者将所学的知识融会贯通，学会如何分析实际的数字电路系统，理解其工作流程，并可能进行简单的设计或故障排查。这些案例将是学习成果的有力检验，也是激发读者进一步探索数字电子技术潜力的重要环节。例如，我们可以分析一个简单的数字时钟的构成，一个交通信号灯控制器的逻辑设计，或者一个基本的微控制器外围电路的工作原理。 本书的特色与价值： 循序渐进，逻辑清晰： 从最基本的二进制概念，到复杂的时序逻辑设计，每一步都建立在前一章的基础上，确保读者能够扎实掌握。 理论与实践相结合： 丰富的图示、详细的例题和贴近实际的案例分析，帮助读者将抽象的理论转化为具体的理解和操作能力。 强调工程思维： 在讲解逻辑化简、电路设计时，始终贯穿着工程上的效率、成本和可靠性考量，培养读者的工程意识。 语言生动，通俗易懂： 避免使用过于晦涩的专业术语，力求用最直观、最易懂的方式解释复杂概念。 覆盖面广，实用性强： 涵盖了数字电子技术中最核心、最基础的内容，为读者深入学习更高级的主题（如微处理器、FPGA等）打下坚实基础。 目标读者： 本书适合以下人群阅读： 高等院校电子信息工程、计算机科学与技术、自动化等相关专业的学生。 对数字电子技术感兴趣的业余爱好者和技术开发者。 希望系统性了解数字信号工作原理的工程师和技术人员。 《电路中的智慧之光：数字信号的奥秘与实践》不仅仅是一本书，它更是一扇通往数字世界的大门。通过阅读本书，您将能够深刻理解那些驱动现代科技运转的“智慧之光”，掌握构建未来数字系统的基本工具，并在这个日新月异的时代，拥有更广阔的视野和更强大的创造力。我们期待与您一同踏上这段精彩的数字探索之旅。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个暑假啃完了这本书，最大的感受是“干货满满，但阅读体验略显枯燥”。这本书的优点在于其内容的广度和深度都达到了一个很高的水准。它不仅涵盖了数字电路设计的基础知识，还触及了一些前沿的领域，比如可编程逻辑器件（PLD）的初步介绍，这对于想要了解行业前沿的读者来说是非常有价值的。书中的习题设计非常巧妙，很多题目都不仅仅是简单的公式套用，而是需要结合实际应用场景进行分析和优化，极大地锻炼了读者的工程思维。不过，这本书的叙事风格非常“学院派”，语言直白、缺乏文学色彩，更像是一份技术手册的集合。阅读过程中，我常常需要借助网上的视频教程来辅助理解那些晦涩难懂的概念，否则光靠文字描述，很难在脑海中构建出清晰的三维动态图像。对于那些更偏爱互动式学习或者图文并茂风格的读者来说，这本书可能会显得有些“冷硬”。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字电子技术基础》真是让人又爱又恨。初次捧读，就被它那严谨的逻辑和详尽的讲解所吸引。书中的电路图绘制得非常清晰，每一个逻辑门和组合电路的分析都深入浅出，对于初学者来说，简直是打开了一扇通往数字世界的大门。特别是关于布尔代数和卡诺图化简的部分，作者的讲解方式非常独特，用了很多贴近生活的比喻，让人很快就能掌握那些抽象的数学概念。我记得我第一次尝试自己设计一个简单的译码器时，就是完全依靠书中的范例和步骤一步步摸索出来的，那种成就感是无与伦比的。然而，随着深入学习，难度也随之攀升。进入到时序逻辑电路和存储器的章节后，复杂的状态图和时序波形的分析开始让人感到吃力。有些地方的公式推导过于跳跃，如果基础不够扎实，很容易在中途迷失方向，需要反复对照前面的章节才能理解透彻。总的来说，它是一本扎实的基础教材，但对读者的自学能力和耐心提出了不小的考验。

评分☆☆☆☆☆

要评价这本《数字电子技术基础》，我必须提到它的“时代感”。这本书无疑是数字电子技术领域经典理论的集大成者，它将晶体管级别的开关原理和系统级的逻辑功能完美地衔接起来。书中最让我印象深刻的是关于数制转换和编码理论的部分，作者构建了一个非常完善的知识体系，从BCD码到Gray码，再到七段译码器的驱动设计，层次分明，让人对信息如何在数字世界中表示和转换有了深刻的理解。然而，可能因为成书年代的原因，它在软件仿真和EDA工具的使用指导上几乎是空白的，这在今天的学习环境中是一个明显的短板。现在的学生更倾向于直接在软件环境中验证设计，而这本书更多地依赖于理论推导和手动绘制波形。对于希望将理论立即转化为实践操作的动手能力强的学习者来说，他们可能需要自己额外寻找配套的实验指导书，否则会感觉理论与实践之间存在一道鸿沟。总体来说，这是一部奠定基石的著作，但要走向现代的数字设计，还需要补充现代工具的学习。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书更适合作为参考书而不是入门教材。我发现它在系统性和连贯性上存在一些小小的瑕疵。比如，在讲解完一套完整的数字系统设计流程后，作者会在后续章节中突然插入一些特定应用领域的案例分析，虽然这些案例本身很有价值，但它们打断了主干知识的学习脉络，使得初次接触这些概念的读者容易感到知识点散落、不成体系。如果能把这些案例进行更结构化的归类，也许会更好。这本书的插图虽然数量不少，但很多示意图显得陈旧，并没有完全跟上现代集成电路设计的发展趋势，比如对CMOS技术的详细深入程度，感觉不如一些更新的教材全面。不过，它在基础的译码器、多路复用器和加法器的逻辑构建上，提供了非常清晰和可靠的理论支撑，这一点是值得肯定的。对于需要快速查找某一特定基础逻辑电路实现方法的工程师来说，这本书的索引系统做得还算不错。

评分☆☆☆☆☆

这本书对我而言，更像是一份“武林秘籍”而非教科书。它不是那种温柔地引导你入门的书籍，更像是直接将你扔进了数字电路的深水区，逼着你去学会游泳。书中对于各种标准芯片（如74系列）的介绍详尽到了令人发指的地步，几乎涵盖了所有常用器件的逻辑功能和电气特性，这对于进行硬件仿真和实际搭建电路的读者来说，是极大的便利。我特别欣赏作者在讨论竞争与冒险问题时的处理方式，他没有简单地给出一个解决方案，而是深入剖析了产生这些问题的根本原因——信号传输延迟，并提出了多种抑制措施的权衡利弊，这种深入本质的分析，让人受益匪浅。当然，这种深度也带来了阅读上的障碍，特别是在处理超大规模集成电路（LSI/VLSI）的基本原理时，数学模型的使用频率激增，对于非电子专业出身的我来说，理解起来相当吃力，需要多次查阅相关的离散数学和微积分知识来打底，否则阅读体验会非常糟糕。