數字電路與邏輯設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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徐秀平 著

圖書標籤:

• 數字電路
• 邏輯設計
• 計算機組成原理
• 電子技術
• 電路分析
• 數字係統設計
• FPGA
• Verilog
• VHDL
• 電子工程

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121110887

商品編碼：29729625070

包裝：平裝

齣版時間：2010-07-01

基本信息

書名:數字電路與邏輯設計

：25.00元

售價：17.5元,便宜7.5元,摺扣70

作者:徐秀平

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2010-07-01

ISBN：9787121110887

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.540kg

編輯推薦

內容提要

本書是按照教育部2004年頒布的“數字電路與邏輯設計課程教學基本要求”編寫的。全書共9章，主要內容有：邏輯代數、集成門電路、組閤邏輯電路、雙穩態觸發器、時序邏輯電路、半導體存儲器、脈衝波形的産生和整形、模數轉換和數模轉換及實驗。
　　本書簡明扼要、深入淺齣、偏重實踐、便於自學，可作為高等院校工科相關專業的教材，也可供從事電子技術工程人員學習參考。

目錄

章　邏輯代數
　1.1　邏輯代數的基本運算
　　1.1.1　三種基本的邏輯運算和門電路
　　1.1.2　復閤邏輯運算（復閤門）
　1.2　邏輯函數的錶示方法及其相互轉換
　　1.2.1　由真值錶求函數式和邏輯圖
　　1.2.2　由函數錶達式求真值錶
　　1.2.3　已知邏輯圖寫邏輯錶達式
　　1.2.4　由真值錶畫波形圖
　　1.2.5　由波形圖求函數的真值錶
　1.3　邏輯代數的公式和運算規則
　　1.3.1　基本公式
　　1.3.2　常用公式
　　1.3.3　邏輯代數的基本運算規則
　1.4　公式法化簡邏輯函數
　　1.4.1　邏輯函數錶達式的標準形式和簡式含義
　　1.4.2　常用的公式法化簡方法
　1.5　卡諾圖化簡邏輯函數
　　1.5.1　邏輯函數的小項錶達式
　　1.5.2　邏輯函數的卡諾圖錶示
　　1.5.3　用卡諾圖化簡邏輯函數
　　1.5.4　具有無關項的邏輯函數及其化簡
　本章小結
　習題1
第2章　集成門電路
　2.1　三極管反相器
　　2.1.1　三極管的開關特性
　　2.1.2　三極管反相器的工作原理
　　2.1.3　三極管的開關時間
　　2.1.4　三極管反相器的負載能力
　2.2　TTL集成反相器
　　2.2.1　TTL反相器的工作原理
　　2.2.2　TTL反相器的外特性及主要電氣參數
　　2.2.3　其他類型的TTL門
　　2.2.4　TTL數字集成電路的各種係列
　　2.2.5　其他雙極性集成電路
　2.3　CMOS集成門電路
　　2.3.1　MOS管的開關特性
　　2.3.2　MOS反相器的結構及工作原理
　　2.3.3　CMOS反相器的外特性及主要電氣參數
　　2.3.4　其他類型的CMOS集成門電路
　2.4　TTL和CMOS集成電路的使用及接口
　　2.4.1　兩類數字集成門電路的使用
　　2.4.2　兩類數字集成門電路的接口
　2.5　門電路應用實例
　本章小結
　習題2
第3章　組閤邏輯電路
　3.1　組閤邏輯電路的描述
　3.2　組閤邏輯電路的分析
　3.3　組閤邏輯電路的設計
　3.4　常用中規模組閤邏輯電路集成器件
　　3.4.1　邏輯運算電路
　　3.4.2　編碼器
　　3.4.3　譯碼器/分配器
　　3.4.4　數據選擇器
　3.5　常用中規模組閤邏輯電路集成器件的應用
　　3.5.1　利用譯碼器和數據選擇器實現邏輯函數
　　3.5.2　利用加法器或譯碼器實現代碼轉換
　本章小結
　習題3
第4章　雙穩態觸發器
　4.1　基本RS觸發器
　　4.1.1　與非門構成的基本RS觸發器
　　4.1.2　或非門構成的基本RS觸發器
　　4.1.3　基本RS觸發器的特點及應用
　4.2　時鍾RS觸發器
　　4.2.1　同步RS觸發器
　　4.2.2　主從RS觸發器
　　4.2.3　時鍾RS觸發器的應用
　4.3　JK觸發器
　　4.3.1　主從JK觸發器
　　4.3.2　邊沿JK觸發器
　　4.3.3　JK觸發器的特點及特性方程
　　4.3.4　K觸發器的應用
　4.4　D觸發器、T觸發器及T′觸發器
　　4.4.1　D觸發器
　　4.4.2　T觸發器
　　4.4.3　T觸發器
　本章小結
　習題4
第5章　時序邏輯電路
　5.1　時序邏輯電路的描述
　5.2　時序邏輯電路的分析
　　5.2.1　同步時序邏輯電路的分析
　　5.2.2　異步時序邏輯電路的分析
　5.3　時序邏輯電路的設計
　　5.3.1　同步時序邏輯電路的設計
　　5.3.2　異步時序邏輯電路的設計
　5.4　常用時序邏輯電路
　　5.4.1　寄存器
　　5.4.2　計數器
　　5.4.3　集成計數器及其應用
　　5.4.4　任意進製計數器
　5.5　時序邏輯電路的應用
　　5.5.1　利用移位寄存器構成移位型計數器
　　5.5.2　實現順序脈衝分配器
　　5.5.3　實現序列信號發生器
　本章小結
　習題5
第6章　半導體存儲器
　6.1　概述
　6.2　隨機存儲器
　　6.2.1　靜態隨機存儲器
　　6.2.2　動態隨機存儲器
　6.3　隻讀存儲器
　6.4　存儲器的擴展
　　6.4.1　位擴展
　　6.4.2　字擴展
　本章小結
　習題6
第7章　脈衝波形的産生和整形
　7.1　概述
　7.2　555定時器
　　7.2.1　555定時器的電路結構
　　7.2.2　555定時器的引腳用途及工作原理
　7.3　施密特觸發器
　　7.3.1　555定時器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　單穩態觸發器
　　7.4.1　555定時器構成的單穩態觸發器
　　7.4.2　集成單穩態觸發器
　　7.4.3　單穩態觸發器的應用
　7.5　多諧振蕩器
　　7.5.1　555定時器構成的多諧振蕩器
　　7.5.2　石英晶體振蕩器
　本章小結
　習題7
第8章　模數轉換和數模轉換
　8.1　概述
　8.2　模數轉換
　　8.2.1　A/D轉換的基本原理
　　8.2.2　不同類型ADC的特點
　　8.2.3　集成ADC芯片ADC0809
　8.3　數模轉換
　　8.3.1　D/A轉換器的構成和基本原理
　　8.3.2　集成DAC芯片DAC0832
　8.4　模數轉換和數模轉換的典型應用——數字錄音機
　本章小結
　習題8
第9章　實驗
　實驗1　TTL門電路邏輯功能測試及三態輸齣門應用
　實驗2　中規模組閤邏輯芯片的應用及組閤邏輯設計
　實驗3　中規模時序邏輯芯片的應用及時序電路設計
　實驗4　模數轉換器的應用
　實驗5　存儲器的應用
　實驗6　多路巡迴顯示數據采集係統的設計
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《數字係統導論》 內容概要： 本書旨在為讀者提供對現代數字係統工作原理的全麵而深入的理解。我們將從最基礎的邏輯門和布爾代數齣發，逐步構建起復雜的數字電路模型。全書共分為十八章，結構清晰，循序漸進，力求在概念的嚴謹性與實際應用的生動性之間取得平衡。 第一部分：數字邏輯基礎 第一章：二進製世界與數字錶示 介紹二進製數係統的概念，包括位、字節、字等基本單位。 深入探討不同數製（如十進製、二進製、十六進製）之間的轉換方法，並提供豐富的實踐示例。 闡述有符號數和無符號數的錶示方式，包括原碼、反碼、補碼及其運算規則，為後續的算術邏輯單元設計奠定基礎。 討論BCD碼、ASCII碼等編碼方式在數據錶示中的應用。 第二章：布爾代數與邏輯運算 係統講解布爾代數的基本公理和定理，例如交換律、結閤律、分配律、德摩根定律等。 詳細介紹邏輯與（AND）、邏輯或（OR）、邏輯非（NOT）等基本邏輯運算，並展示其真值錶和邏輯符號。 引入邏輯異或（XOR）、邏輯同或（XNOR）等運算，分析其特性與應用。 提供利用布爾代數進行邏輯錶達式化簡的多種方法，如卡諾圖（Karnaugh Map）和奎因-麥剋拉斯基（Quine-McCluskey）算法，教授讀者如何找到最簡邏輯錶達式。 第三章：組閤邏輯電路分析與設計 定義組閤邏輯電路的概念，即輸齣僅取決於當前輸入的邏輯電路。 學習如何從邏輯錶達式或真值錶齣發，繪製組閤邏輯電路圖，並實現基本邏輯功能。 詳細介紹常用組閤邏輯電路模塊，包括譯碼器（Decoder）、編碼器（Encoder）、多路選擇器（Multiplexer）和分路選擇器（Demultiplexer）的工作原理、設計方法和典型應用。 講解比較器（Comparator）的設計，用於判斷兩個二進製數的相對大小。 介紹加法器（Adder）和減法器（Subtractor）的類型，如半加器、全加器、串行加法器、並行加法器等，並分析其邏輯實現。 第二部分：時序邏輯電路與狀態機 第四章：基本時序元件：觸發器 引入時序邏輯電路的概念，即輸齣不僅取決於當前輸入，還取決於電路的曆史狀態。 詳細介紹各種類型的觸發器（Flip-Flop），包括SR觸發器、D觸發器、JK觸發器和T觸發器。 分析觸發器的狀態轉換圖和時序圖，理解其工作特性，如建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）。 講解觸發器的同步和異步置位（Set）與復位（Reset）功能。 第五章：寄存器與移位寄存器 定義寄存器（Register）作為存儲多個觸發器的組閤，用於存儲並行數據。 介紹不同類型的寄存器，如並行輸入並行輸齣（PIPO）、串行輸入並行輸齣（SIPO）、並行輸入串行輸齣（PISO）和串行輸入串行輸齣（SISO）寄存器。 深入研究移位寄存器（Shift Register）的功能，包括左移、右移、循環移位等，並展示其在數據傳輸、算術運算和序列發生器中的應用。 第六章：計數器 定義計數器（Counter）作為能夠按照特定序列對脈衝進行計數的時序電路。 講解異步計數器（Ripple Counter）和同步計數器（Synchronous Counter）的設計與工作原理，對比它們的優缺點。 介紹加法計數器、減法計數器、可逆計數器以及任意模計數器（Modulus Counter）的設計方法。 探討計數器在分頻器、定時器、數字顯示驅動等方麵的應用。 第七章：有限狀態機（FSM） 引入有限狀態機（Finite State Machine）的概念，將其建模為能夠處於有限數量狀態之一，並在輸入信號作用下從一個狀態轉移到另一個狀態的係統。 詳細介紹摩爾（Mealy）模型和米利（Moore）模型的區彆與聯係，以及如何根據係統需求選擇閤適的模型。 學習狀態圖（State Diagram）和狀態錶（State Table）的繪製方法，以及如何將它們映射到實際的硬件實現。 講解狀態機設計中的關鍵步驟，包括狀態最小化、狀態分配以及如何將狀態分配轉換為觸發器輸入方程。 通過實例分析，展示狀態機在序列檢測器、控製器、協議處理等復雜數字係統設計中的應用。 第三部分：復雜數字係統構建模塊 第八章：存儲器單元 介紹半導體存儲器的基本原理，包括隨機存取存儲器（RAM）和隻讀存儲器（ROM）。 詳細分析靜態隨機存取存儲器（SRAM）和動態隨機存取存儲器（DRAM）的結構、讀寫操作和性能特點。 講解不同類型的隻讀存儲器，如掩膜ROM（MROM）、可編程ROM（PROM）、可擦除可編程ROM（EPROM）和電可擦可編程ROM（EEPROM），以及它們的存儲機製和應用場景。 介紹閃存（Flash Memory）的工作原理及其在現代電子設備中的重要性。 第九章：算術邏輯單元（ALU） 深入探討算術邏輯單元（Arithmetic Logic Unit, ALU）的設計，這是中央處理器（CPU）的核心組成部分。 學習如何設計能夠執行加法、減法、邏輯與、邏輯或、邏輯非等基本運算的ALU。 介紹帶符號數的算術運算，包括溢齣檢測。 討論多功能ALU的設計，通過控製信號選擇不同的運算。 第十章：數據通路與控製器 闡述數據通路（Datapath）的設計，即處理器中用於執行指令的數據流和各個功能單元之間的連接。 講解控製單元（Control Unit）的功能，它負責根據指令産生控製信號，協調數據通路的操作。 介紹微程序控製器（Microprogrammed Controller）和硬連綫控製器（Hardwired Controller）的設計方法，並分析它們的優缺點。 通過簡單的CPU模型，演示數據通路和控製單元的協同工作。 第四部分：集成電路與現代應用 第十一章：數字集成電路基礎 介紹集成電路（Integrated Circuit, IC）的基本概念，包括晶體管（Transistor）作為最基本的構建模塊。 講解CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）技術的原理，這是現代數字集成電路的主流技術。 分析基本邏輯門（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR）在CMOS電路中的實現。 介紹組閤邏輯電路和時序邏輯電路在集成電路設計中的實現細節。 第十二章：可編程邏輯器件（PLD） 介紹可編程邏輯器件（Programmable Logic Device, PLD）的概念，它們允許用戶在製造後對邏輯功能進行配置。 詳細講解可編程隻讀存儲器（PROM）、可編程陣列邏輯（PAL）、通用陣列邏輯（GAL）和現場可編程門陣列（FPGA）的結構、工作原理和編程方法。 討論PLD在原型開發、小批量生産以及快速迭代設計中的優勢。 第十三章：硬件描述語言（HDL） 介紹硬件描述語言（Hardware Description Language, HDL）的作用，它是一種用於描述數字電路功能的文本語言。 重點講解Verilog HDL或VHDL（選擇一種進行詳細講解，並提及另一種），包括其基本語法、數據類型、運算符、行為建模、結構建模和數據流建模。 演示如何使用HDL編寫組閤邏輯電路、時序邏輯電路以及有限狀態機。 介紹HDL仿真和綜閤工具的基本概念，以及它們在數字係統設計流程中的應用。 第十四章：數字係統設計流程 概述從需求分析到最終産品實現的完整數字係統設計流程。 講解邏輯綜閤（Logic Synthesis）、布局布綫（Place and Route）和時序分析（Timing Analysis）等關鍵步驟。 介紹功能仿真（Functional Simulation）和時序仿真（Timing Simulation）的作用。 討論設計驗證（Design Verification）的重要性，以及各種驗證方法。 第五部分：進階主題與應用 第十五章：脈衝發生器與時序控製 設計和分析各種類型的脈衝發生器，如單穩態觸發器（Monostable Multivibrator）和多諧振蕩器（Astable Multivibrator）。 探討如何利用這些電路産生特定寬度和頻率的脈衝信號。 講解在數字係統中實現精確時序控製的技術，包括延遲鏈和數字鎖相環（DPLL）的基本原理。 第十六章：數據轉換器 介紹模數轉換器（Analog-to-Digital Converter, ADC）和數模轉換器（Digital-to-Analog Converter, DAC）的基本原理。 分析常見的ADC和DAC架構，如逐次逼近型（Successive Approximation）、並行（Flash）、Σ-Δ（Sigma-Delta）以及R-2R梯形網絡。 講解采樣率（Sampling Rate）、分辨率（Resolution）和量化誤差（Quantization Error）等關鍵參數。 展示數據轉換器在音頻、視頻處理、傳感器接口等領域的應用。 第十七章：時序信號處理基礎 介紹數字信號處理（DSP）在時序信號分析中的基本概念。 講解濾波器（Filter）在時域和頻域中的作用，包括FIR（有限脈衝響應）和IIR（無限脈衝響應）濾波器。 介紹FFT（快速傅裏葉變換）的基本原理及其在頻譜分析中的應用。 探討數字信號處理在通信、音頻編碼、圖像處理等領域的應用。 第十八章：數字係統故障診斷與測試 介紹數字電路故障的類型，如短路（Short）、開路（Open）和邏輯故障。 講解測試嚮量（Test Vectors）生成的基本方法，如窮舉測試和啓發式測試。 介紹可測試性設計（Design for Testability, DFT）的概念，包括掃描鏈（Scan Chain）和內建自測試（Built-In Self-Test, BIST）。 討論故障模擬（Fault Simulation）在評估測試覆蓋率中的作用。 學習目標： 通過本書的學習，讀者將能夠： 1. 理解二進製數係統、布爾代數和基本邏輯運算。 2. 掌握組閤邏輯電路和時序邏輯電路的設計原理與方法。 3. 熟悉觸發器、寄存器、計數器等基本時序元件的工作特性。 4. 能夠設計和實現有限狀態機，解決復雜的控製問題。 5. 瞭解存儲器、ALU等核心數字電路模塊的組成與功能。 6. 掌握硬件描述語言（如Verilog或VHDL）的基本用法，用於描述和仿真數字電路。 7. 瞭解數字集成電路的基本原理和現代數字係統設計流程。 8. 熟悉PLD及其在實際應用中的作用。 9. 對數據轉換器、時序信號處理和故障診斷等進階主題有初步認識。 本書的編寫風格力求清晰易懂，輔以大量的圖示、錶格和實例，幫助讀者更好地理解抽象的數字邏輯概念。每一章都包含練習題，以鞏固所學知識，並鼓勵讀者動手實踐。本書適閤作為高等院校電子工程、計算機科學、自動化等專業本科生的教材，也可作為從事相關領域工作的工程師和技術人員的參考讀物。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事節奏和內容組織，帶著一種老派但極其可靠的嚴謹性。它沒有追求花哨的排版或者過度現代化的包裝，而是專注於內容的深度和邏輯的連貫性。我尤其要點贊的是它對半導體器件基礎知識的迴顧部分。雖然它不是一本半導體物理教材，但它用非常凝練的篇幅，迴顧瞭CMOS反相器的工作特性，這對於理解為什麼我們要選擇特定的邏輯族（如TTL或CMOS）至關重要。作者沒有直接跳到標準邏輯IC的真值錶，而是從晶體管級的開關特性齣發，解釋瞭扇入、扇齣、傳播延遲這些參數的物理來源。這種追本溯源的講解方式，讓我的知識結構非常紮實，不再是簡單地背誦門電路的符號。此外，書中對於存儲器結構（SRAM與DRAM的底層差異）的解析，詳略得當，既解釋瞭讀寫機製，又指齣瞭它們在實際應用中的適用場景，這種對細節的掌控力，體現瞭作者深厚的學術功底和對教學藝術的深刻理解。

評分☆☆☆☆☆

如果說市麵上大多數教材是枯燥的理論堆砌，那麼這本《數字電路與邏輯設計》則更像是一本由資深工程師編寫的實戰手冊。我特彆欣賞其中對硬件描述語言（HDL）的引入策略，它並沒有喧賓奪主，而是巧妙地將VHDL或Verilog的實例穿插在對特定電路（比如優先編碼器、寄存器組）的講解之後。這種“理論先行，實踐驗證”的模式，極大地提升瞭我的學習效率。以前我總覺得，學完理論就好像造不齣東西一樣，但這本書不同，它會直接告訴你，如何將你剛剛學到的基本邏輯門組閤成一個可被綜閤（Synthesize）的代碼結構。書中對時序邏輯中的競爭與冒險問題的分析，簡直是教科書級彆的深度剖析，它不僅指齣瞭問題所在，還詳細對比瞭不同同步機製和毛刺消除技術的優缺點，這一點對於未來想從事FPGA或ASIC設計的人來說，價值不可估量。閱讀過程中，我幾乎能感覺到自己正在和一位經驗豐富的導師進行一對一的交流，這種沉浸式的學習體驗，是其他傳統教材難以比擬的。它真正做到瞭將理論與工程實踐無縫對接。

評分☆☆☆☆☆

老實說，市麵上的許多設計類書籍，要麼過於偏重理論的數學推導，讓人望而生畏，要麼又過於偏重工具的使用，導緻讀者對底層原理一知半解。然而，《數字電路與邏輯設計》在這兩者之間找到瞭一個近乎完美的平衡點。它在處理復雜係統（比如狀態機的設計）時，會先用最直觀的狀態轉移圖（State Diagram）來建立直覺，然後纔引入相應的狀態編碼方法，比如格雷碼或獨熱碼，並清晰地論證瞭不同編碼方式對電路復雜度和速度的影響。這種循序漸進、注重“為什麼”而不是僅僅“是什麼”的講解風格，極大地培養瞭我的批判性思維。最讓我印象深刻的是，書中在討論大規模集成電路（LSI）時，對時鍾樹的平衡性要求做瞭深入的探討，這已經超齣瞭普通“入門”書籍的範疇，直指現代高性能數字係統設計的核心難題。讀完這本書，我感覺自己不光是學會瞭如何設計電路，更是理解瞭如何站在係統層麵去思考數字信號的同步與時序約束。

評分☆☆☆☆☆

這本《數字電路與邏輯設計》簡直是為我這種剛踏入電子工程領域的新手量身定做的！我原以為復雜的邏輯門、布爾代數這些概念會像天書一樣晦澀難懂，但作者的講解方式實在是太親切自然瞭。特彆是書中對組閤邏輯電路和時序邏輯電路的劃分與闡述，簡直是一氣嗬成，清晰到讓人忍不住拍案叫絕。舉例來說，在講解卡諾圖化簡時，書裏沒有堆砌枯燥的公式，而是用非常形象的“圈選”過程來展示如何一步步去除冗餘項，這種視覺化的引導對我理解最小項和最大項的優化起到瞭決定性的作用。而且，作者似乎非常瞭解初學者的痛點，總能在關鍵節點穿插一些“過來人”的經驗總結，比如關於如何避免競爭冒險的實際工程建議，這些可不是隨便一本教材能給齣的深度。翻開書的每一頁，都能感受到那種精心打磨的痕跡，圖錶的質量極高，清晰度和準確性無可挑剔，即便是復雜的時序圖和狀態圖，也能被安排得井井有條，讓人在學習的過程中，既能領略到數字係統的精妙結構，又不會因為信息過載而感到焦慮。這本書，無疑為我構建數字電路的知識體係打下瞭無比堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本教材的價值，很大程度上體現在它對“設計方法學”的強調上，而非僅僅是“電路知識點”的羅列。不同於那種零散的知識點串聯，本書構建瞭一個完整的設計流程圖景。從需求分析到邏輯錶達式的推導，再到利用卡諾圖或Quine-McCluskey方法進行最簡代數化，緊接著是硬件描述語言的編寫，最後甚至涉及到對仿真結果的解讀——每一步都有詳盡的指導和恰到好處的示例。特彆是書中對有限狀態機（FSM）的分析與設計部分，其詳盡程度令人稱贊。作者非常清晰地區分瞭穆爾（Mealy）型和穆爾（Moore）型機器的差異，並用一個實際的例子（比如交通燈控製器）貫穿始終，展示瞭兩種模型在輸齣延遲和設計復雜度上的權衡。這種連續性的案例貫穿，讓學習過程充滿瞭代入感，仿佛完成瞭一個完整的項目。這本書讀完，我不再是單純地知道各種邏輯單元的功能，而是真正掌握瞭一套從概念到實現的、結構化的數字係統設計思維模式。