内容简介
《数字电子技术项目教程/高职高专“十二五”规划教材》以逻辑关系为主线,通过实例讲解的方式主要介绍了数字电子技术的设计、安装和调试方法。内容包括逻辑电路基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路,综合应用电路和电气特性及知识拓展5章。全书融传统教材、实验指导书、实训指导书为一体。
《数字电子技术项目教程/高职高专“十二五”规划教材》采用项目教学法,知识与技能并重,以学习的认知规律为主导,起点较低,含有较多图片,备有Multisim仿真程序和电子课件,便于读者自学。设置开放性的拓展任务,可以作为大作业或期末考核题目,便于改进考核办法。
《数字电子技术项目教程/高职高专“十二五”规划教材》可以作为高等职业技术学院、中等职业学校、广播电视大学等的教学用书,也是电子技术爱好者的自学参考书。
内页插图
目录
第1章 逻辑电路基础
1.1 逻辑关系
1.2 实操任务1:电平的产生与检验
1.2.1 电平与产生方法
1.2.2 电平检验
1.3 实操任务2:基本逻辑门电路使用与测试
1.3.1 与门
1.3.2 或门
1.3.3 非门
1.4 实操任务3:常用组合门电路使用与测试
1.4.1 与非门
1.4.2 或非门
1.4.3 异或门
1.4.4 与或非门
本章小结
思考与练习
第2章 组合逻辑电路
2.1 语言描述和逻辑描述
2.2 项目1:多数表决电路
2.2.1 多数表决电路设计
2.2.2 逆向分析电路的逻辑功能
2.3 具有无关项的逻辑问题
2.3.1 实际问题中的无关项
2.3.2 用公式法化简有无关项的逻辑函数
2.3.3 用卡诺图法化简有无关项的逻辑函数
2.4 项目2:按键代码显示电路
2.4.1 数的进制与代码
2.4.2 子项目1:编码器设计
2.4.3 子项目2:译码器设计
2.4.4 子项目3:显示按键代码的电路设计
2.5 实操任务4:数据选择与分配
2i5.1 数据选择器(多路复用器)
2.5.2 数据分配器(多路分配器)
2.5.3 共享线路的通信系统
2.6 实操任务5:中规模集成电路应用
2.6.1 使用MSI实现逻辑函数的基本方法
2.6.2 使用数据选择器实现逻辑函数
2.6.3 使用译码器实现逻辑函数
2.6.4 使用译码器进行级联扩展
本章小结
思考与练习
第3章 时序逻辑电路
3.1 时间的描述
3.1.1 在数字电路中描述时间
3.1.2 状态转换图和状态转换表
3.2 实操任务6:触发器的使用
3.2.1 记忆的基本单元——触发器
3.2.2 SR锁存器
3.2.3 D锁存器与触发器
3.2.4 JK触发器
3.3 项目3:设计一个状态机
3.3.1 时序逻辑电路设计方法
3.3.2 设计一个状态机
3.4 实操任务7:集成计数器
3.4.1 计数器基本概念
3.4.2 集成计数器使用
3.4.3 集成计数器的级联应用
3.4.4 反馈法构成任意进制计数器
3.5 实操任务8:时序电路分析方法
3.5.1 时序电路分析方法
3.5.2 时序电路分析实例
3.5.3 寄存器
3.5.4 移位寄存器
3.5.5 异步延时测试
本章小结
第4章 综合应用电路
第5章 电气特性及知识拓展
前言/序言
本书根据高职高专的培养目标和要求,结合教学改革和课程改革的方向,以“工学结合、项目引导、任务驱动、教学一体化”为原则编写。
本书特色
1.采用“教、学、做、训、评”相结合的项目式教学,教学中每章都从最基本的应用实例出发,由实际问题人手,通过技能训练引入相关知识和理论,由实训引出相关概念及相关电路,注重理论与技能的融合。
2.以逻辑关系为主线,突出数字电路的核心思想。数字电路的核心思想是以逻辑关系为出发点考虑问题,本教材章节安排按照“逻辑电路基础-组合逻辑电路-时序逻辑电路-综合应用电路”顺序编写,各章之间的逻辑主线非常清楚,便于学习。脉冲的产生与整形分散在几个综合项目中,与项目融合为一体,其他内容均放到最后的第5章。
3.以提高技能水平为目标,将知识、技能融为一体,使学生能“设计一个电路并把它做出来”。
4.以项目为载体,让学生学习时有一个明确的目标。教师可以在教学中根据学生项目完成情况给出平时成绩或期末成绩,以督促学生的学习。
5.通过具有实际应用背景的项目,让学生知道学这门课可以干什么,有什么用,有些项目具有趣味性,可以提高学生学习兴趣。
6.本书将学生参与的任务分为实操任务、项目、综合项目3个层次。实操任务以技能为主,通过实际操作掌握基本概念和知识,项目和综合项目都包括理论设计和技能操作,项目较简单,知识点少而明确;综合项目较复杂,融合多个知识点,具有一定难度。
7.本书起点低,由浅入深,由单一到综合,在不断增加难度的项目中复习学习过的内容,一点点引入新知识,符合学习的客观规律,培养学生在完成项目中的成就感。
8.在完成项目过程中学生会发现很多问题,引发学生的好奇心,有助于提高学生的思考能力,加深相关内容的理解。比如传统的教材都把门电路电气特性放到前面,学生在学习时并不容易理解。本书将电气特性部分放到第5章,很多内容都是总结性的,前面项目中肯定遇到过,经过教师指导得来的实际经验和体会更宝贵。
《数字电子技术实践指南:从入门到精通》 前言 数字电子技术作为信息技术的核心基石,其重要性不言而喻。从我们日常使用的手机、电脑,到复杂的工业控制系统、航空航天设备,无不闪烁着数字电路的智慧光芒。掌握数字电子技术,不仅是理解现代科技运作原理的关键,更是未来科技创新与发展的重要驱动力。 本书旨在为广大电子技术爱好者、在校学生以及从业人员提供一套系统、全面且极具实践性的数字电子技术学习指南。我们深知,理论知识的枯燥与实践的脱节是许多学习者面临的挑战。因此,本书在内容的编排上,力求将深奥的理论知识与鲜活的实践案例紧密结合,通过循序渐进的讲解和丰富多样的项目实践,引导读者一步步深入理解数字电子技术的奥秘,并能独立设计、实现各种数字电路系统。 本书的编写团队由一批在数字电子技术领域具有深厚理论功底和丰富实践经验的专家组成。我们汲取了国内外先进的教学理念和课程设计经验,结合当前数字电子技术发展的最新趋势,力求为读者提供一套与时俱进、实用性强的学习资源。 在内容上,本书涵盖了数字电子技术的基础概念、核心器件、基本逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、半导体存储器、可编程逻辑器件(PLD)及其应用,并进一步探讨了微处理器与微控制器在数字系统中的应用。每个章节都配有详实的理论讲解,并辅以大量的例题、习题以及精心设计的实践项目。这些项目从简单易懂的入门级应用,逐步过渡到具有一定挑战性的复杂系统,让读者在动手中学习,在实践中巩固。 本书最大的特色在于其高度的实践导向性。我们不仅仅是讲解“是什么”,更侧重于“怎么做”和“为什么这样做”。通过真实的电路设计、仿真和搭建过程,读者可以直观地感受到数字电路的魅力,并掌握实际的工程技能。我们鼓励读者积极动手,尝试修改和扩展书中提供的项目,激发创新思维,培养解决实际问题的能力。 本书适合于初学者入门,也适合于有一定基础的学习者进行深化和拓展。无论是作为高等职业院校、成人教育的教材,还是作为个人学习和技能提升的参考,本书都将是您忠实的伙伴。 我们坚信,通过学习本书,您将能够: 建立扎实的数字电子技术理论基础: 理解二进制、逻辑代数、逻辑门、各类组合逻辑和时序逻辑电路的工作原理。 熟练掌握常用数字电路器件: 了解并能应用TTL、CMOS等集成电路系列,理解其特性和选型。 掌握电路设计与分析方法: 学习如何根据需求设计逻辑电路,并能分析现有电路的功能。 掌握电路仿真与调试技能: 熟悉使用常用的电路仿真软件,并能进行实际电路的搭建和调试。 提升项目设计与实现能力: 通过完成书中丰富的实践项目,掌握从概念到成品的完整开发流程。 培养创新思维与解决问题的能力: 鼓励自主探索,鼓励对现有项目进行改进和创新。 我们希望本书能够点燃您对数字电子技术的热情,为您的学习和职业发展之路奠定坚实的基础。在学习过程中,如果您有任何疑问或建议,欢迎随时与我们交流。 目录 第一部分:数字电子技术基础 第一章:数字电路概述与二进制数制 1.1 数字电路与模拟电路的对比 1.2 数字信号的特点与优势 1.3 二进制数制及其运算 1.3.1 二进制数的表示与转换 1.3.2 二进制数的算术运算(加、减、乘、除) 1.3.3 二进制补码表示法 1.4 十进制、二进制、八进制、十六进制之间的相互转换 1.5 实践项目:二进制数显示与LED灯控制 第二章:逻辑代数基础 2.1 逻辑代数的基本概念 2.2 逻辑变量与逻辑函数 2.3 逻辑门电路及其符号(AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR) 2.4 逻辑运算规则与定律(交换律、结合律、分配律、德摩根定理等) 2.5 逻辑函数的化简方法 2.5.1 卡诺图化简法 2.5.2 变量消去法 2.6 门电路的集成与分类(TTL系列、CMOS系列) 2.7 实践项目:基于逻辑门的简单控制电路设计 第三章:组合逻辑电路 3.1 组合逻辑电路的定义与特点 3.2 译码器与编码器 3.2.1 译码器:数据选择与地址译码 3.2.2 编码器:输入编码与优先级编码 3.3 数据选择器(Multiplexer) 3.3.1 功能原理与应用 3.3.2 使用选择器实现逻辑函数 3.4 加法器与减法器 3.4.1 半加器与全加器 3.4.2 串行加法器与并行加法器 3.4.3 减法器的实现 3.5 比较器 3.6 奇偶校验电路 3.7 实践项目:多功能数字信号发生器 第二部分:时序逻辑电路 第四章:触发器 4.1 触发器的基本概念与功能 4.2 SR触发器(置位-复位触发器) 4.2.1 同步SR触发器 4.2.2 异步SR触发器 4.3 JK触发器 4.3.1 JK触发器的工作原理 4.3.2 JK触发器的特性表与状态转换图 4.4 T触发器(翻转触发器) 4.5 D触发器(数据触发器) 4.6 主从触发器 4.7 触发器的应用:延时、计数、寄存等 4.8 实践项目:基于触发器的电子骰子 第五章:寄存器与移位寄存器 5.1 寄存器的作用与分类 5.2 并行输入并行输出(PIPO)寄存器 5.3 并行输入串行输出(PISO)寄存器 5.4 串行输入并行输出(SIPO)寄存器 5.5 串行输入串行输出(SISO)寄存器 5.6 双向移位寄存器 5.7 常用移位寄存器芯片(如74LS194)的应用 5.8 实践项目:简易数字示波器数据采集模块 第六章:计数器 6.1 计数器的基本原理与分类 6.2 异步计数器(行波进位计数器) 6.2.1 异步加法计数器 6.2.2 异步减法计数器 6.3 同步计数器(行波进位同步计数器) 6.3.1 同步加法计数器 6.3.2 同步减法计数器 6.4 可预置计数器 6.5 十进制计数器(BCD计数器) 6.6 移位寄存器式计数器(约翰逊计数器、环形计数器) 6.7 实践项目:电子秒表的设计与实现 第三部分:存储器与可编程逻辑器件 第七章:半导体存储器 7.1 存储器的基本概念与分类 7.2 随机存取存储器(RAM) 7.2.1 静态随机存取存储器(SRAM) 7.2.2 动态随机存取存储器(DRAM) 7.3 只读存储器(ROM) 7.3.1 掩膜ROM(MROM) 7.3.2 可编程ROM(PROM) 7.3.3 可擦写可编程ROM(EPROM) 7.3.4 电可擦写可编程ROM(EEPROM) 7.4 闪存(Flash Memory) 7.5 存储器的扩展与应用 7.6 实践项目:小型数据存储模块 第八章:可编程逻辑器件(PLD) 8.1 PLD概述与发展 8.2 可编程只读存储器(PROM)的应用 8.3 通用阵列逻辑(GAL) 8.4 现场可编程门阵列(FPGA)基础 8.4.1 FPGA的结构与工作原理 8.4.2 FPGA的优势与应用领域 8.5 可编程逻辑控制器(PLC)简介(与数字电子技术的关联) 8.6 硬件描述语言(HDL)简介(Verilog/VHDL) 8.7 实践项目:使用PLD实现复杂逻辑功能 第四部分:微处理器与微控制器在数字系统中的应用 第九章:微处理器与微控制器基础 9.1 微处理器(CPU)的基本构成与工作原理 9.2 微控制器(MCU)的概念与特点 9.3 CPU与MCU在数字系统中的角色 9.4 ARM、AVR、PIC等主流微控制器系列简介 9.5 简单的汇编语言指令与CPU指令集 9.6 实践项目:基于微控制器的智能交通灯系统 第十章:数字系统设计实例与综合应用 10.1 数字系统设计的流程与方法 10.2 实例一:数字频率计的设计 10.3 实例二:步进电机驱动与控制系统 10.4 实例三:温度监测与报警系统 10.5 实例四:简单数字示波器原理与实现 10.6 综合实践项目:自动化生产线模拟控制 附录 常用数字集成电路型号列表及主要参数 电路仿真软件使用指南(如Multisim, Proteus) 电子元器件识别与测量方法 电路焊接与调试技巧 结语 数字电子技术的世界广阔而精彩,本书所涵盖的内容仅仅是这片海洋的冰山一角。我们希望通过本书的学习,您能够掌握进入这个世界的钥匙,并激发您继续探索的动力。在未来的学习和实践中,请始终保持好奇心和求知欲,勇于挑战,乐于创新。数字电子技术的发展永无止境,而您的创造力也同样如此。祝您在数字电子技术的探索之旅中,收获满满,成就非凡! --- 《现代电子系统设计与实践》 内容简介 本书是一部全面系统地介绍现代电子系统设计与实践的著作,旨在为广大从事电子技术研发、产品设计、工程实现以及相关专业学习的读者提供一套详实、深入且极具指导意义的学习资源。全书紧密围绕“设计”与“实践”两大核心,力求将理论知识与实际工程应用无缝对接,帮助读者从根本上理解现代电子系统的构建逻辑,掌握从概念提出到成品实现的完整流程,并培养解决复杂工程问题的能力。 本书共分为五个主要部分,内容涵盖了从基础概念到高级应用的广泛领域,层层递进,结构严谨。 第一部分:电子系统设计基础理论与方法 本部分是全书的基石,旨在为读者建立起坚实的电子系统设计理论框架。我们将首先深入探讨电子系统设计的基本原则、流程与方法论。这包括需求分析、系统架构设计、模块划分、接口定义、信号完整性分析、电源完整性分析、电磁兼容性(EMC)设计原则等关键环节。我们将详细介绍常用的设计工具与流程,例如原理图设计、PCB布局布线的基本规则与优化技巧,以及对设计中的常见问题进行预判与规避。此外,本部分还将重点讲解一些核心的设计理念,如模块化设计、可扩展性设计、低功耗设计策略等,为后续复杂系统的设计奠定坚实基础。 第二部分:数字与模拟信号处理核心技术 本部分将聚焦于现代电子系统中不可或缺的数字与模拟信号处理技术。在模拟信号处理方面,我们将深入讲解运算放大器(Op-Amp)的各种经典应用电路,如滤波电路、信号放大电路、信号调理电路等,并探讨实际器件的选型与参数分析。在数字信号处理方面,本书将重点介绍数字信号处理(DSP)的基本原理,包括采样定理、量化、数字滤波器的设计方法(如FIR和IIR滤波器)、FFT变换及其在实际应用中的意义。我们将通过丰富的实例,展示如何利用这些技术对采集到的信号进行有效的处理、分析和提取有用信息,例如音频信号处理、传感器数据预处理等。 第三部分:嵌入式系统开发与集成 嵌入式系统是现代电子系统中最普遍、最具活力的组成部分。本部分将系统地介绍嵌入式系统的开发与集成技术。我们将从微控制器(MCU)和微处理器(MPU)的选型与基础入手,深入讲解嵌入式系统的硬件架构、存储器接口、中断系统、I/O端口控制、通信接口(如UART, SPI, I2C, USB, Ethernet)等关键组成部分。在软件开发方面,我们将详细介绍嵌入式C语言编程技巧、实时操作系统(RTOS)的基本概念、任务调度、进程间通信等。本书还将重点介绍嵌入式系统与外围硬件的接口设计与调试,包括传感器接口、执行器控制、人机交互界面(如LCD、触摸屏)的开发。我们将通过一系列小型嵌入式项目,引导读者掌握从裸机编程到RTOS应用的开发流程。 第四部分:通信技术与无线系统设计 随着物联网、5G等技术的飞速发展,通信技术在电子系统中的地位日益凸显。本部分将深入探讨现代通信技术在电子系统设计中的应用。我们将介绍数字通信的基本原理,包括调制解调、编码解码、信道传输等。本书还将详细讲解当前主流的无线通信技术,如Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、LoRa等,分析其工作原理、技术特点、适用场景及在物联网设备设计中的具体应用。此外,我们还将涉及射频(RF)电路设计的基本概念,包括天线设计、匹配网络、射频前端模块等。通过实际案例,读者将了解如何设计和实现具备无线通信功能的电子设备。 第五部分:典型电子系统设计实例与高级应用 在掌握了前四个部分的基础知识和核心技术后,本部分将通过一系列具有代表性的电子系统设计实例,将所有知识融会贯通,展示如何将理论应用于实践,解决实际的工程问题。我们将选取当前热门且具有代表性的应用领域,如智能家居控制系统、工业自动化监控系统、便携式医疗电子设备、环境监测系统等,进行详细的设计分析和实现讲解。每个实例都将涵盖系统需求分析、硬件选型、原理图设计、PCB布局布线、嵌入式软件开发、系统集成与测试等全流程。此外,本部分还将展望一些电子系统设计的未来发展趋势,如人工智能在电子系统中的集成、低功耗设计技术的最新进展、物联网平台的构建等,为读者提供更广阔的视野和启发。 本书在编写过程中,充分考虑了不同层次读者的需求。对于初学者,本书提供了清晰易懂的理论讲解和入门级实践项目;对于有一定基础的读者,本书则提供了深入的探讨和复杂系统的设计方法。书中穿插了大量的电路图、流程图、代码示例和实际调试经验,力求使内容更加直观生动,易于理解和掌握。我们强调实践的重要性,鼓励读者在学习理论的同时,积极动手实践,通过搭建实际电路、编写代码、进行系统调试来加深对知识的理解,提升工程实践能力。 本书的作者团队由一批在电子工程领域具有深厚理论造诣和丰富实践经验的专家组成。我们在编写过程中,力求语言准确、逻辑清晰、内容权威。我们希望通过本书,能够帮助读者建立起现代电子系统设计的整体观,掌握开发复杂电子产品的关键技能,成为一名出色的电子工程师。 本书特色: 理论与实践高度结合: 每一章节都配有详细的工程实践案例和实验指导,确保理论知识的有效应用。 系统性与全面性: 覆盖了现代电子系统设计的主要技术领域,为读者构建完整的知识体系。 前沿性与实用性: 融入了当前电子技术发展的最新趋势和实用技术,具有较强的指导意义。 循序渐进的难度设计: 从基础概念到高级应用,难度层层递进,适合不同水平的读者。 丰富的设计实例: 通过多个典型案例,展示复杂的系统设计思路与实现方法。 工程师思维培养: 强调系统化思考、模块化设计、问题分析与解决能力。 本书是电子工程专业学生、在职工程师、电子技术爱好者进行学习和深入研究的宝贵参考资料。我们相信,通过研读本书,您将能够 confidently 地应对现代电子系统设计中的各种挑战,并在这个日新月异的科技领域取得更大的成就。