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

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張亞君，陳龍 著

圖書標籤:

• 數字電路
• 邏輯設計
• 實驗教程
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• 高等教育
• 教材
• 大學
• 實踐
• 電路分析
• 數字係統

店鋪： 北京愛讀者圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111247968

商品編碼：29735365967

基本信息

書名：數字電路與邏輯設計實驗教程

定價：20.00元

作者：張亞君,陳龍

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：

ISBN：9787111247968

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版次：1

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編輯推薦

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內容提要

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目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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探索電子世界的基石：從邏輯門到復雜係統 這是一本帶您走進數字電路奧秘的實踐指南，它將從最基礎的邏輯門原理齣發，逐步引導您構建齣日益復雜的數字係統。本書的核心理念在於“理論與實踐相結閤”，旨在讓您不僅理解數字電路的設計原理，更能親手實現它們，從而深刻掌握電子世界的運作方式。 第一章：數字信號與邏輯門——一切的起點 在本章中，我們將揭開數字世界的神秘麵紗，探討其與模擬世界的根本區彆。您將深入理解數字信號的本質——離散的、非連續的電平，以及二進製數製在數字係統中的核心地位。接著，我們將聚焦於構成一切數字電路的“磚石”——基本邏輯門。 邏輯門的基礎： 您將詳細學習與門（AND）、或門（OR）、非門（NOT）這三種最基本的邏輯門的工作原理。我們將通過真值錶、邏輯符號和電路圖等多種形式，清晰地闡釋它們的邏輯功能。例如，您將理解為什麼一個與門輸齣高電平（邏輯1）當且僅當其所有輸入端都為高電平時。 衍生邏輯門： 在掌握瞭基本邏輯門後，我們將進一步介紹由它們組閤而成的更強大的邏輯門，如與非門（NAND）、或非門（NOR）、異或門（XOR）和同或門（XNOR）。您將學習如何利用這些邏輯門實現更復雜的邏輯運算，例如，理解與非門為何被稱為“萬能門”，及其在電路設計中的廣泛應用。 邏輯函數的簡化： 現實世界的數字電路設計往往需要追求效率和最小化元件數量。因此，本章還將引入布爾代數的基本概念和運算規則，並為您展示如何利用卡諾圖（Karnaugh Map）等圖形化方法，對復雜的邏輯函數進行化簡。這將幫助您設計齣更簡潔、更經濟的電路。 實驗實踐： 理論講解之外，您將有機會親手搭建簡單的邏輯門電路，觀察它們的輸齣與輸入之間的對應關係。通過使用麵包闆、集成電路芯片（如74係列TTL或CMOS芯片）和萬用錶等基本電子實驗工具，您可以直觀地驗證所學理論。例如，您可以搭建一個與門電路，然後手動改變輸入端電平，觀察輸齣端的實時變化。 第二章：組閤邏輯電路——實現特定功能的電路模塊 在第一章的基礎上，我們將開始構建能夠執行特定任務的組閤邏輯電路。這類電路的特點是，其輸齣僅取決於當前的輸入狀態，不包含任何記憶功能。 編碼器與解碼器： 您將學習編碼器的功能，即將一組輸入信號轉換為另一種形式的編碼輸齣，例如，鍵盤輸入編碼。接著，我們將深入理解解碼器的作用，它能夠將一種編碼信號還原為原來的形式，例如，BCD碼到七段數碼管顯示的解碼。您將學習74LS138等常用的解碼器芯片。 多路選擇器與多路分配器： 多路選擇器（Multiplexer，MUX）如同一個“電子開關”，能夠從多個輸入信號中選擇一個，將其傳遞到輸齣端。您將理解其工作原理和在數據選擇、並行-串行轉換等方麵的應用。反之，多路分配器（Demultiplexer，DEMUX）則將一個輸入信號根據控製信號分配到不同的輸齣端。 加法器與減法器： 這是組閤邏輯電路中最重要也最基礎的應用之一。您將學習半加器、全加器是如何實現二進製位的加法運算，並在此基礎上構建齣多位二進製加法器，如行波進位加法器（Ripple Carry Adder）。同時，您也將瞭解如何利用加法器和二進製補碼的概念來實現減法運算。 比較器： 學習如何設計和實現比較器電路，用於比較兩個二進製數的數值大小，並輸齣相應的比較結果（大於、小於或等於）。 實驗實踐： 您將有機會利用集成電路芯片（如74LS151，74LS138，74LS283等）搭建上述的組閤邏輯電路。例如，您可以搭建一個簡單的4選1多路選擇器，並設計實驗來驗證其選擇功能的準確性。您還可以搭建一個4位二進製加法器，輸入不同的二進製數，觀察計算結果。 第三章：時序邏輯電路——引入“記憶”概念 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 past 的狀態有關，即引入瞭“記憶”功能。這是構建更復雜數字係統的關鍵。 觸發器： 觸發器是時序邏輯電路中最基本的存儲單元。您將詳細學習各種類型的觸發器，包括SR觸發器（Set-Reset）、D觸發器（Delay）、JK觸發器和T觸發器。我們將深入分析它們的觸發方式（如電平觸發和邊沿觸發）、狀態轉移圖和時序特性。 寄存器： 寄存器是由一組觸發器組成的，用於存儲多個二進製位的數據。您將學習並行輸入/並行輸齣（PIPO）寄存器、並行輸入/串行輸齣（PISO）寄存器、串行輸入/並行輸齣（SIPO）寄存器以及串行輸入/串行輸齣（SISO）寄存器的工作原理和應用。 計數器： 計數器是一種能夠按特定順序計數的時序邏輯電路。您將學習異步計數器（又稱行波計數器）和同步計數器（又稱全同步計數器）的設計和工作原理。還將介紹二進製計數器、十進製計數器（BCD計數器）以及可預置計數器。 移位寄存器： 移位寄存器能夠將存儲的數據嚮左或嚮右移動。您將學習其在串並轉換、數據延遲、生成僞隨機序列等方麵的應用。 實驗實踐： 您將利用集成電路芯片（如74LS74，74LS193，74LS164等）搭建各種時序邏輯電路。例如，您可以搭建一個D觸發器，並通過示波器觀察其在時鍾脈衝作用下的狀態變化。您還可以搭建一個4位二進製同步計數器，並通過LED燈指示當前的計數值，觀察其計數過程。 第四章：復雜數字係統的構建——狀態機與微處理器基礎 在掌握瞭基本的邏輯門、組閤邏輯和時序邏輯電路後，我們將開始將它們組閤起來，構建更復雜的數字係統。 有限狀態機（FSM）： 有限狀態機是描述和設計復雜時序邏輯係統的有力工具。您將學習如何使用狀態轉移圖和狀態錶來描述一個係統的行為，並將其轉化為實際的硬件電路。您將區分摩爾（Moore）型和米利（Mealy）型有限狀態機，並瞭解它們的優缺點。 內存單元： 瞭解不同類型的內存單元，如SRAM（靜態隨機訪問存儲器）和DRAM（動態隨機訪問存儲器）的基本工作原理，以及它們在數字係統中的作用。 微處理器架構初步： 簡要介紹微處理器的基本組成部分，如算術邏輯單元（ALU）、控製單元和寄存器組，以及它們如何協同工作執行指令。雖然本書不深入講解微處理器設計，但會為您構建對數字係統核心的理解。 實驗實踐： 您將嘗試設計一個簡單的狀態機，例如一個交通燈控製器，並用硬件實現。您還將學習如何利用FPGA（現場可編程門陣列）或CPLD（復雜可編程邏輯器件）等現代設計工具來構建和仿真更復雜的數字係統。這將使您能夠體驗到從概念到實際運行的完整設計流程。 第五章：數字係統設計流程與實踐工具 本章將為您介紹一個完整的數字係統設計流程，並介紹一些常用的設計工具和方法。 硬件描述語言（HDL）： 介紹Verilog或VHDL等硬件描述語言的基本語法和結構，它們是現代數字電路設計不可或缺的工具。您將學習如何使用HDL來描述邏輯功能，並進行仿真驗證。 仿真與驗證： 講解仿真在數字電路設計中的重要性，包括功能仿真和時序仿真。介紹常用的仿真軟件。 綜閤與布局布綫： 簡要介紹邏輯綜閤過程，即將HDL代碼轉換為門級網錶，以及布局布綫過程，即將網錶映射到實際的硬件器件上。 實驗實踐： 您將學習使用一款常見的EDA（電子設計自動化）工具，例如Xilinx Vivado或Intel Quartus Prime。您將嘗試使用HDL編寫一個簡單的邏輯電路，例如一個簡單的加法器，並進行仿真，觀察結果。然後，您可以將這個設計下載到FPGA開發闆上，實際運行您的電路。 本書的特色： 循序漸進： 從最基本的概念開始，逐步深入，確保每個讀者都能輕鬆理解。 強調實踐： 大量的實驗環節，讓您在動手操作中鞏固理論知識，培養解決實際問題的能力。 圖文並茂： 豐富的插圖、電路圖和實驗電路圖，使抽象的概念更加直觀易懂。 實用工具介紹： 引導讀者接觸現代數字設計工具，為未來的深入學習和職業發展打下基礎。 無論您是希望深入理解電子世界的運作原理，還是為從事電子設計、嵌入式係統開發等相關領域打下堅實基礎，本書都將是您不可或缺的實踐夥伴。讓我們一起，用邏輯構建齣精彩的電子世界！

評分☆☆☆☆☆

這本關於數字電路與邏輯設計的基礎實驗教程，給我留下瞭非常深刻的印象。首先，從內容編排上來看，作者顯然對初學者非常友好。每一個實驗環節的引入都非常自然，從最基礎的邏輯門操作開始，逐步過渡到更復雜的組閤邏輯和時序邏輯電路的構建。我特彆欣賞書中對於理論知識和實際操作之間的平衡把握。很多教材在理論部分講解得過於晦澀，但在實際操作中又顯得空洞，但這本教程在這方麵做得相當到位。它不僅提供瞭清晰的電路圖和步驟說明，還詳細解釋瞭每一步背後的設計思想和可能遇到的陷阱。例如，在學習鎖存器和觸發器時，書中不僅展示瞭如何搭建，還通過實驗現象引導我們去思考亞穩態等高級概念，這種循序漸進的引導方式，極大地增強瞭我的動手能力和對底層原理的理解深度。總的來說，它更像是一位經驗豐富的工程師在手把手地帶你入門，而不是一本冰冷的參考手冊。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛剛接觸電子工程的大學新生，我最大的睏惑就是理論知識和實際動手能力之間的鴻溝。我嘗試過幾本號稱“實驗”的教材，但往往實驗項目過於陳舊或者僅僅是照搬書本電路，缺乏創造性和挑戰性。然而，這本教程在實驗設計上展現齣極強的現代感和實用性。它沒有停留在枯燥的組閤邏輯門電路，而是很快就引入瞭計數器、移位寄存器這些更貼近實際數字係統構件的內容。特彆是在狀態機的設計部分，作者采用瞭結構化的描述方法，使得復雜的有限狀態機的設計過程變得可以預測和控製。最讓我驚喜的是，書中對實驗報告的要求和範例也寫得非常專業，強調瞭對實驗結果的誤差分析和可行性評估，這對於培養我們嚴謹的學術態度非常有益。讀完幾個實驗，我明顯感覺到自己對二進製、十六進製等數製轉換不再是死記硬背，而是真正理解瞭它們在電路中的物理實現。

評分☆☆☆☆☆

我更關注的是，這本教材在係統性思維培養方麵的貢獻。很多教程隻關注瞭“如何實現一個功能”，而較少提及“為什麼選擇這種方式實現”。這本書在這方麵做得非常齣色。例如，在講解觸發器的選擇時，它不僅講解瞭D觸發器、JK觸發器的工作原理，還對比瞭它們在自啓動、主從結構等方麵的優劣，引導讀者根據具體應用場景（比如計數、數據暫存）來選擇最閤適的電路結構。這種深層次的對比分析，極大地提升瞭我的設計取捨能力。此外，書中對時序約束和時鍾管理部分的闡述，雖然是基礎實驗教程，但已經觸及到瞭FPGA設計中至關重要的概念，為我後續深入學習硬件描述語言（如VHDL或Verilog）打下瞭堅實的邏輯基礎。它不僅僅是一本實驗手冊，更像是一本關於數字係統思維的入門指南，幫助我建立起對復雜數字係統模塊化設計的初步認知。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，市麵上很多實驗教材都存在一個通病：為瞭湊實驗數量而設計一些意義不大的“玩具”電路。但翻閱這本教程時，我發現它的實驗設計邏輯性非常強，每一個模塊的搭建都是為瞭最終構建一個更復雜的係統做鋪墊。比如，在學習數據選擇器和譯碼器的實驗中，作者緊接著就安排瞭利用這些器件實現簡單算術邏輯單元（ALU）的綜閤設計，這種前後呼應的設計，使得學習的知識點不再是孤立的，而是形成瞭一個完整的知識體係。而且，書中對實驗器件的選型也考慮到瞭當前實驗室環境的普遍情況，很容易就能在市場上找到對應的芯片進行實驗。我個人尤其欣賞它在電路仿真和硬件實現之間的銜接處理，明確指齣瞭兩者可能存在的差異，並指導讀者如何排除這些差異帶來的乾擾，這對於我們未來在Proelus Designer或類似EDA工具中進行設計非常有指導意義。

評分☆☆☆☆☆

我最近正在準備一個關於嵌入式係統設計的前沿項目，急需一本能夠深入淺齣講解底層數字邏輯的書籍作為參考。這本教材的廣度和深度恰到好處地滿足瞭我的需求。它的前置知識迴顧部分非常紮實，即便是像我這樣已經掌握瞭部分基礎，但需要重新係統梳理的讀者，也能迅速進入狀態。更值得稱贊的是，書中對不同集成電路器件的特性分析極為細緻，特彆是對於CMOS和TTL係列器件在功耗、驅動能力上的差異對比，分析得入木三分。在處理時序電路實驗時，作者巧妙地結閤瞭示波器等常用儀錶的實際操作技巧，這對於我後續進行硬件調試至關重要。很多實驗指導書隻是告訴你“應該看到什麼波形”，但這本教程會告訴你“為什麼會齣現這個波形”以及“如果波形不對，如何使用示波器探查故障源”。這種以問題為導嚮的實驗設計，極大地提高瞭我的問題解決能力，感覺不僅僅是在學習電路，更是在學習一種工程思維模式。