內容簡介
《數字電子技術項目教程/高職高專“十二五”規劃教材》以邏輯關係為主綫,通過實例講解的方式主要介紹瞭數字電子技術的設計、安裝和調試方法。內容包括邏輯電路基礎、組閤邏輯電路、時序邏輯電路,綜閤應用電路和電氣特性及知識拓展5章。全書融傳統教材、實驗指導書、實訓指導書為一體。
《數字電子技術項目教程/高職高專“十二五”規劃教材》采用項目教學法,知識與技能並重,以學習的認知規律為主導,起點較低,含有較多圖片,備有Multisim仿真程序和電子課件,便於讀者自學。設置開放性的拓展任務,可以作為大作業或期末考核題目,便於改進考核辦法。
《數字電子技術項目教程/高職高專“十二五”規劃教材》可以作為高等職業技術學院、中等職業學校、廣播電視大學等的教學用書,也是電子技術愛好者的自學參考書。
內頁插圖
目錄
第1章 邏輯電路基礎
1.1 邏輯關係
1.2 實操任務1:電平的産生與檢驗
1.2.1 電平與産生方法
1.2.2 電平檢驗
1.3 實操任務2:基本邏輯門電路使用與測試
1.3.1 與門
1.3.2 或門
1.3.3 非門
1.4 實操任務3:常用組閤門電路使用與測試
1.4.1 與非門
1.4.2 或非門
1.4.3 異或門
1.4.4 與或非門
本章小結
思考與練習
第2章 組閤邏輯電路
2.1 語言描述和邏輯描述
2.2 項目1:多數錶決電路
2.2.1 多數錶決電路設計
2.2.2 逆嚮分析電路的邏輯功能
2.3 具有無關項的邏輯問題
2.3.1 實際問題中的無關項
2.3.2 用公式法化簡有無關項的邏輯函數
2.3.3 用卡諾圖法化簡有無關項的邏輯函數
2.4 項目2:按鍵代碼顯示電路
2.4.1 數的進製與代碼
2.4.2 子項目1:編碼器設計
2.4.3 子項目2:譯碼器設計
2.4.4 子項目3:顯示按鍵代碼的電路設計
2.5 實操任務4:數據選擇與分配
2i5.1 數據選擇器(多路復用器)
2.5.2 數據分配器(多路分配器)
2.5.3 共享綫路的通信係統
2.6 實操任務5:中規模集成電路應用
2.6.1 使用MSI實現邏輯函數的基本方法
2.6.2 使用數據選擇器實現邏輯函數
2.6.3 使用譯碼器實現邏輯函數
2.6.4 使用譯碼器進行級聯擴展
本章小結
思考與練習
第3章 時序邏輯電路
3.1 時間的描述
3.1.1 在數字電路中描述時間
3.1.2 狀態轉換圖和狀態轉換錶
3.2 實操任務6:觸發器的使用
3.2.1 記憶的基本單元——觸發器
3.2.2 SR鎖存器
3.2.3 D鎖存器與觸發器
3.2.4 JK觸發器
3.3 項目3:設計一個狀態機
3.3.1 時序邏輯電路設計方法
3.3.2 設計一個狀態機
3.4 實操任務7:集成計數器
3.4.1 計數器基本概念
3.4.2 集成計數器使用
3.4.3 集成計數器的級聯應用
3.4.4 反饋法構成任意進製計數器
3.5 實操任務8:時序電路分析方法
3.5.1 時序電路分析方法
3.5.2 時序電路分析實例
3.5.3 寄存器
3.5.4 移位寄存器
3.5.5 異步延時測試
本章小結
第4章 綜閤應用電路
第5章 電氣特性及知識拓展
前言/序言
本書根據高職高專的培養目標和要求,結閤教學改革和課程改革的方嚮,以“工學結閤、項目引導、任務驅動、教學一體化”為原則編寫。
本書特色
1.采用“教、學、做、訓、評”相結閤的項目式教學,教學中每章都從最基本的應用實例齣發,由實際問題人手,通過技能訓練引入相關知識和理論,由實訓引齣相關概念及相關電路,注重理論與技能的融閤。
2.以邏輯關係為主綫,突齣數字電路的核心思想。數字電路的核心思想是以邏輯關係為齣發點考慮問題,本教材章節安排按照“邏輯電路基礎-組閤邏輯電路-時序邏輯電路-綜閤應用電路”順序編寫,各章之間的邏輯主綫非常清楚,便於學習。脈衝的産生與整形分散在幾個綜閤項目中,與項目融閤為一體,其他內容均放到最後的第5章。
3.以提高技能水平為目標,將知識、技能融為一體,使學生能“設計一個電路並把它做齣來”。
4.以項目為載體,讓學生學習時有一個明確的目標。教師可以在教學中根據學生項目完成情況給齣平時成績或期末成績,以督促學生的學習。
5.通過具有實際應用背景的項目,讓學生知道學這門課可以乾什麼,有什麼用,有些項目具有趣味性,可以提高學生學習興趣。
6.本書將學生參與的任務分為實操任務、項目、綜閤項目3個層次。實操任務以技能為主,通過實際操作掌握基本概念和知識,項目和綜閤項目都包括理論設計和技能操作,項目較簡單,知識點少而明確;綜閤項目較復雜,融閤多個知識點,具有一定難度。
7.本書起點低,由淺入深,由單一到綜閤,在不斷增加難度的項目中復習學習過的內容,一點點引入新知識,符閤學習的客觀規律,培養學生在完成項目中的成就感。
8.在完成項目過程中學生會發現很多問題,引發學生的好奇心,有助於提高學生的思考能力,加深相關內容的理解。比如傳統的教材都把門電路電氣特性放到前麵,學生在學習時並不容易理解。本書將電氣特性部分放到第5章,很多內容都是總結性的,前麵項目中肯定遇到過,經過教師指導得來的實際經驗和體會更寶貴。
《數字電子技術實踐指南:從入門到精通》 前言 數字電子技術作為信息技術的核心基石,其重要性不言而喻。從我們日常使用的手機、電腦,到復雜的工業控製係統、航空航天設備,無不閃爍著數字電路的智慧光芒。掌握數字電子技術,不僅是理解現代科技運作原理的關鍵,更是未來科技創新與發展的重要驅動力。 本書旨在為廣大電子技術愛好者、在校學生以及從業人員提供一套係統、全麵且極具實踐性的數字電子技術學習指南。我們深知,理論知識的枯燥與實踐的脫節是許多學習者麵臨的挑戰。因此,本書在內容的編排上,力求將深奧的理論知識與鮮活的實踐案例緊密結閤,通過循序漸進的講解和豐富多樣的項目實踐,引導讀者一步步深入理解數字電子技術的奧秘,並能獨立設計、實現各種數字電路係統。 本書的編寫團隊由一批在數字電子技術領域具有深厚理論功底和豐富實踐經驗的專傢組成。我們汲取瞭國內外先進的教學理念和課程設計經驗,結閤當前數字電子技術發展的最新趨勢,力求為讀者提供一套與時俱進、實用性強的學習資源。 在內容上,本書涵蓋瞭數字電子技術的基礎概念、核心器件、基本邏輯門電路、組閤邏輯電路、時序邏輯電路、半導體存儲器、可編程邏輯器件(PLD)及其應用,並進一步探討瞭微處理器與微控製器在數字係統中的應用。每個章節都配有詳實的理論講解,並輔以大量的例題、習題以及精心設計的實踐項目。這些項目從簡單易懂的入門級應用,逐步過渡到具有一定挑戰性的復雜係統,讓讀者在動手中學習,在實踐中鞏固。 本書最大的特色在於其高度的實踐導嚮性。我們不僅僅是講解“是什麼”,更側重於“怎麼做”和“為什麼這樣做”。通過真實的電路設計、仿真和搭建過程,讀者可以直觀地感受到數字電路的魅力,並掌握實際的工程技能。我們鼓勵讀者積極動手,嘗試修改和擴展書中提供的項目,激發創新思維,培養解決實際問題的能力。 本書適閤於初學者入門,也適閤於有一定基礎的學習者進行深化和拓展。無論是作為高等職業院校、成人教育的教材,還是作為個人學習和技能提升的參考,本書都將是您忠實的夥伴。 我們堅信,通過學習本書,您將能夠: 建立紮實的數字電子技術理論基礎: 理解二進製、邏輯代數、邏輯門、各類組閤邏輯和時序邏輯電路的工作原理。 熟練掌握常用數字電路器件: 瞭解並能應用TTL、CMOS等集成電路係列,理解其特性和選型。 掌握電路設計與分析方法: 學習如何根據需求設計邏輯電路,並能分析現有電路的功能。 掌握電路仿真與調試技能: 熟悉使用常用的電路仿真軟件,並能進行實際電路的搭建和調試。 提升項目設計與實現能力: 通過完成書中豐富的實踐項目,掌握從概念到成品的完整開發流程。 培養創新思維與解決問題的能力: 鼓勵自主探索,鼓勵對現有項目進行改進和創新。 我們希望本書能夠點燃您對數字電子技術的熱情,為您的學習和職業發展之路奠定堅實的基礎。在學習過程中,如果您有任何疑問或建議,歡迎隨時與我們交流。 目錄 第一部分:數字電子技術基礎 第一章:數字電路概述與二進製數製 1.1 數字電路與模擬電路的對比 1.2 數字信號的特點與優勢 1.3 二進製數製及其運算 1.3.1 二進製數的錶示與轉換 1.3.2 二進製數的算術運算(加、減、乘、除) 1.3.3 二進製補碼錶示法 1.4 十進製、二進製、八進製、十六進製之間的相互轉換 1.5 實踐項目:二進製數顯示與LED燈控製 第二章:邏輯代數基礎 2.1 邏輯代數的基本概念 2.2 邏輯變量與邏輯函數 2.3 邏輯門電路及其符號(AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR) 2.4 邏輯運算規則與定律(交換律、結閤律、分配律、德摩根定理等) 2.5 邏輯函數的化簡方法 2.5.1 卡諾圖化簡法 2.5.2 變量消去法 2.6 門電路的集成與分類(TTL係列、CMOS係列) 2.7 實踐項目:基於邏輯門的簡單控製電路設計 第三章:組閤邏輯電路 3.1 組閤邏輯電路的定義與特點 3.2 譯碼器與編碼器 3.2.1 譯碼器:數據選擇與地址譯碼 3.2.2 編碼器:輸入編碼與優先級編碼 3.3 數據選擇器(Multiplexer) 3.3.1 功能原理與應用 3.3.2 使用選擇器實現邏輯函數 3.4 加法器與減法器 3.4.1 半加器與全加器 3.4.2 串行加法器與並行加法器 3.4.3 減法器的實現 3.5 比較器 3.6 奇偶校驗電路 3.7 實踐項目:多功能數字信號發生器 第二部分:時序邏輯電路 第四章:觸發器 4.1 觸發器的基本概念與功能 4.2 SR觸發器(置位-復位觸發器) 4.2.1 同步SR觸發器 4.2.2 異步SR觸發器 4.3 JK觸發器 4.3.1 JK觸發器的工作原理 4.3.2 JK觸發器的特性錶與狀態轉換圖 4.4 T觸發器(翻轉觸發器) 4.5 D觸發器(數據觸發器) 4.6 主從觸發器 4.7 觸發器的應用:延時、計數、寄存等 4.8 實踐項目:基於觸發器的電子骰子 第五章:寄存器與移位寄存器 5.1 寄存器的作用與分類 5.2 並行輸入並行輸齣(PIPO)寄存器 5.3 並行輸入串行輸齣(PISO)寄存器 5.4 串行輸入並行輸齣(SIPO)寄存器 5.5 串行輸入串行輸齣(SISO)寄存器 5.6 雙嚮移位寄存器 5.7 常用移位寄存器芯片(如74LS194)的應用 5.8 實踐項目:簡易數字示波器數據采集模塊 第六章:計數器 6.1 計數器的基本原理與分類 6.2 異步計數器(行波進位計數器) 6.2.1 異步加法計數器 6.2.2 異步減法計數器 6.3 同步計數器(行波進位同步計數器) 6.3.1 同步加法計數器 6.3.2 同步減法計數器 6.4 可預置計數器 6.5 十進製計數器(BCD計數器) 6.6 移位寄存器式計數器(約翰遜計數器、環形計數器) 6.7 實踐項目:電子秒錶的設計與實現 第三部分:存儲器與可編程邏輯器件 第七章:半導體存儲器 7.1 存儲器的基本概念與分類 7.2 隨機存取存儲器(RAM) 7.2.1 靜態隨機存取存儲器(SRAM) 7.2.2 動態隨機存取存儲器(DRAM) 7.3 隻讀存儲器(ROM) 7.3.1 掩膜ROM(MROM) 7.3.2 可編程ROM(PROM) 7.3.3 可擦寫可編程ROM(EPROM) 7.3.4 電可擦寫可編程ROM(EEPROM) 7.4 閃存(Flash Memory) 7.5 存儲器的擴展與應用 7.6 實踐項目:小型數據存儲模塊 第八章:可編程邏輯器件(PLD) 8.1 PLD概述與發展 8.2 可編程隻讀存儲器(PROM)的應用 8.3 通用陣列邏輯(GAL) 8.4 現場可編程門陣列(FPGA)基礎 8.4.1 FPGA的結構與工作原理 8.4.2 FPGA的優勢與應用領域 8.5 可編程邏輯控製器(PLC)簡介(與數字電子技術的關聯) 8.6 硬件描述語言(HDL)簡介(Verilog/VHDL) 8.7 實踐項目:使用PLD實現復雜邏輯功能 第四部分:微處理器與微控製器在數字係統中的應用 第九章:微處理器與微控製器基礎 9.1 微處理器(CPU)的基本構成與工作原理 9.2 微控製器(MCU)的概念與特點 9.3 CPU與MCU在數字係統中的角色 9.4 ARM、AVR、PIC等主流微控製器係列簡介 9.5 簡單的匯編語言指令與CPU指令集 9.6 實踐項目:基於微控製器的智能交通燈係統 第十章:數字係統設計實例與綜閤應用 10.1 數字係統設計的流程與方法 10.2 實例一:數字頻率計的設計 10.3 實例二:步進電機驅動與控製係統 10.4 實例三:溫度監測與報警係統 10.5 實例四:簡單數字示波器原理與實現 10.6 綜閤實踐項目:自動化生産綫模擬控製 附錄 常用數字集成電路型號列錶及主要參數 電路仿真軟件使用指南(如Multisim, Proteus) 電子元器件識彆與測量方法 電路焊接與調試技巧 結語 數字電子技術的世界廣闊而精彩,本書所涵蓋的內容僅僅是這片海洋的冰山一角。我們希望通過本書的學習,您能夠掌握進入這個世界的鑰匙,並激發您繼續探索的動力。在未來的學習和實踐中,請始終保持好奇心和求知欲,勇於挑戰,樂於創新。數字電子技術的發展永無止境,而您的創造力也同樣如此。祝您在數字電子技術的探索之旅中,收獲滿滿,成就非凡! --- 《現代電子係統設計與實踐》 內容簡介 本書是一部全麵係統地介紹現代電子係統設計與實踐的著作,旨在為廣大從事電子技術研發、産品設計、工程實現以及相關專業學習的讀者提供一套詳實、深入且極具指導意義的學習資源。全書緊密圍繞“設計”與“實踐”兩大核心,力求將理論知識與實際工程應用無縫對接,幫助讀者從根本上理解現代電子係統的構建邏輯,掌握從概念提齣到成品實現的完整流程,並培養解決復雜工程問題的能力。 本書共分為五個主要部分,內容涵蓋瞭從基礎概念到高級應用的廣泛領域,層層遞進,結構嚴謹。 第一部分:電子係統設計基礎理論與方法 本部分是全書的基石,旨在為讀者建立起堅實的電子係統設計理論框架。我們將首先深入探討電子係統設計的基本原則、流程與方法論。這包括需求分析、係統架構設計、模塊劃分、接口定義、信號完整性分析、電源完整性分析、電磁兼容性(EMC)設計原則等關鍵環節。我們將詳細介紹常用的設計工具與流程,例如原理圖設計、PCB布局布綫的基本規則與優化技巧,以及對設計中的常見問題進行預判與規避。此外,本部分還將重點講解一些核心的設計理念,如模塊化設計、可擴展性設計、低功耗設計策略等,為後續復雜係統的設計奠定堅實基礎。 第二部分:數字與模擬信號處理核心技術 本部分將聚焦於現代電子係統中不可或缺的數字與模擬信號處理技術。在模擬信號處理方麵,我們將深入講解運算放大器(Op-Amp)的各種經典應用電路,如濾波電路、信號放大電路、信號調理電路等,並探討實際器件的選型與參數分析。在數字信號處理方麵,本書將重點介紹數字信號處理(DSP)的基本原理,包括采樣定理、量化、數字濾波器的設計方法(如FIR和IIR濾波器)、FFT變換及其在實際應用中的意義。我們將通過豐富的實例,展示如何利用這些技術對采集到的信號進行有效的處理、分析和提取有用信息,例如音頻信號處理、傳感器數據預處理等。 第三部分:嵌入式係統開發與集成 嵌入式係統是現代電子係統中最普遍、最具活力的組成部分。本部分將係統地介紹嵌入式係統的開發與集成技術。我們將從微控製器(MCU)和微處理器(MPU)的選型與基礎入手,深入講解嵌入式係統的硬件架構、存儲器接口、中斷係統、I/O端口控製、通信接口(如UART, SPI, I2C, USB, Ethernet)等關鍵組成部分。在軟件開發方麵,我們將詳細介紹嵌入式C語言編程技巧、實時操作係統(RTOS)的基本概念、任務調度、進程間通信等。本書還將重點介紹嵌入式係統與外圍硬件的接口設計與調試,包括傳感器接口、執行器控製、人機交互界麵(如LCD、觸摸屏)的開發。我們將通過一係列小型嵌入式項目,引導讀者掌握從裸機編程到RTOS應用的開發流程。 第四部分:通信技術與無綫係統設計 隨著物聯網、5G等技術的飛速發展,通信技術在電子係統中的地位日益凸顯。本部分將深入探討現代通信技術在電子係統設計中的應用。我們將介紹數字通信的基本原理,包括調製解調、編碼解碼、信道傳輸等。本書還將詳細講解當前主流的無綫通信技術,如Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、LoRa等,分析其工作原理、技術特點、適用場景及在物聯網設備設計中的具體應用。此外,我們還將涉及射頻(RF)電路設計的基本概念,包括天綫設計、匹配網絡、射頻前端模塊等。通過實際案例,讀者將瞭解如何設計和實現具備無綫通信功能的電子設備。 第五部分:典型電子係統設計實例與高級應用 在掌握瞭前四個部分的基礎知識和核心技術後,本部分將通過一係列具有代錶性的電子係統設計實例,將所有知識融會貫通,展示如何將理論應用於實踐,解決實際的工程問題。我們將選取當前熱門且具有代錶性的應用領域,如智能傢居控製係統、工業自動化監控係統、便攜式醫療電子設備、環境監測係統等,進行詳細的設計分析和實現講解。每個實例都將涵蓋係統需求分析、硬件選型、原理圖設計、PCB布局布綫、嵌入式軟件開發、係統集成與測試等全流程。此外,本部分還將展望一些電子係統設計的未來發展趨勢,如人工智能在電子係統中的集成、低功耗設計技術的最新進展、物聯網平颱的構建等,為讀者提供更廣闊的視野和啓發。 本書在編寫過程中,充分考慮瞭不同層次讀者的需求。對於初學者,本書提供瞭清晰易懂的理論講解和入門級實踐項目;對於有一定基礎的讀者,本書則提供瞭深入的探討和復雜係統的設計方法。書中穿插瞭大量的電路圖、流程圖、代碼示例和實際調試經驗,力求使內容更加直觀生動,易於理解和掌握。我們強調實踐的重要性,鼓勵讀者在學習理論的同時,積極動手實踐,通過搭建實際電路、編寫代碼、進行係統調試來加深對知識的理解,提升工程實踐能力。 本書的作者團隊由一批在電子工程領域具有深厚理論造詣和豐富實踐經驗的專傢組成。我們在編寫過程中,力求語言準確、邏輯清晰、內容權威。我們希望通過本書,能夠幫助讀者建立起現代電子係統設計的整體觀,掌握開發復雜電子産品的關鍵技能,成為一名齣色的電子工程師。 本書特色: 理論與實踐高度結閤: 每一章節都配有詳細的工程實踐案例和實驗指導,確保理論知識的有效應用。 係統性與全麵性: 覆蓋瞭現代電子係統設計的主要技術領域,為讀者構建完整的知識體係。 前沿性與實用性: 融入瞭當前電子技術發展的最新趨勢和實用技術,具有較強的指導意義。 循序漸進的難度設計: 從基礎概念到高級應用,難度層層遞進,適閤不同水平的讀者。 豐富的設計實例: 通過多個典型案例,展示復雜的係統設計思路與實現方法。 工程師思維培養: 強調係統化思考、模塊化設計、問題分析與解決能力。 本書是電子工程專業學生、在職工程師、電子技術愛好者進行學習和深入研究的寶貴參考資料。我們相信,通過研讀本書,您將能夠 confidently 地應對現代電子係統設計中的各種挑戰,並在這個日新月異的科技領域取得更大的成就。