数字电子技术基础/普通高等教育电气自动化类国家级特色专业系列规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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唐治德 编

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• 国家级特色专业
• 模拟电子技术
• 数字电路

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030232625

版次：1

商品编码：11612994

包装：平装

丛书名： 普通高等教育电气自动化类国家级特色专业系列规划教材

开本：16开

出版时间：2009-01-01

用纸：胶版纸

页数：295

正文语种：中文

内容简介

　　《数字电子技术基础/普通高等教育电气自动化类国宝特色专业系列规划教材》是重庆大学国家电工电子基础课程教学基地建设的成果之一，具有教材体系科学、教学内容先进和教学适应性强的特点。《数字电子技术基础/普通高等教育电气自动化类国宝特色专业系列规划教材》系统地介绍了数字电路的基本理论、设计方法和典型应用。全书内容包括：数字电路基础、逻辑门电路、逻辑代数、组合逻辑电路的分析方法和设计方法、组合逻辑电路应用、触发器和定时器、时序逻辑电路的分析方法和设计方法、典型时序逻辑电路、半导体存储器、可编程逻辑器件和硬件描述语言、数模与模数转换器。
　　《数字电子技术基础/普通高等教育电气自动化类国宝特色专业系列规划教材》内容充实，论述透彻，便于自学。可作为高等学校电气信息类（含电气类、电子类）等专业的数字电子技术基础课程的教材，也可供从事电子技术工作的工程技术人员参考。

内页插图

目录

前言
第1章 数字电路基础
1.1 数字电路的特点
1.1.1 模拟信号和数字信号
1.1.2 数字电路的特点
1.2 数制及其相互转换
1.2.1 数制
1.2.2 数制间的转换
1.3 二进制算术运算
1.4 码制
1.5 二值逻辑运算
1.5.1 三种基本逻辑运算
1.5.2 复合逻辑运算
1.5.3 逻辑函数
习题

第2章 逻辑门电路
2.1 二极管和晶体管的开关特性
2.1.1 二极管的开关特性
2.1.2 晶体管的开关作用特性
2.2 TTL门电路
2.2.1 TTL非门的工作原理
2.2.2 TTL非门的特性
2.2.3 TTL与非门／或非门／与或非门
2.2.4 TTL集电极开路门和三态门
2.2.5 TTL门电路的产品系列
2.3 CMOS门电路
2.3.1 MOS管的开关特性
2.3.2 CMOS反相器的工作原理
2.3.3 CMOS反相器的特性
2.3.4 CMOS与非门／或非门
2.3.5 CMOS传输门／三态门／异或门
2.3.6 BiCMOS门电路
习题

第3章 逻辑代数
3.1 逻辑代数的基本定律
3.1.1 逻辑代数定理
3.1.2 常用恒等式
3.2 逻辑运算的基本规则
3.2.1 代人规则
3.2.2 反演规则
3.2.3 对偶规则
3.3 逻辑函数的代数法化简
3.3.1 最简的标准
3.3.2 代数法化简
3.4 逻辑函数的卡诺图化简
3.4.1 逻辑函数标准表达式
3.4.2 逻辑函数的卡诺图
3.4.3 逻辑函数的卡诺图化简
3.5 具有无关项的逻辑函数化简
3.5.1 无关项概念
3.5.2 应用无关项化简函数
习题

第4章 组合逻辑电路的分析方法和设计方法
4.1 组合逻辑电路的结构和特点
4.2 组合逻辑电路的分析方法
4.3 组合逻辑电路的稳态波形图
4.4 组合逻辑电路的设计方法
4.5 组合逻辑电路的竞争冒险
4.5.1 竞争冒险
4.5.2 竞争冒险的判断
4.5.3 竞争冒险的消除
习题

第5章 组合逻辑电路应用
5.1 编码器
5.1.1 普通编码器
5.1.2 优先编码器
5.2 译码器
5.2.1 二进制译码器
5.2.2 二一十进制译码器
5.2.3 显示译码器
5.3 数据分配器与数据选择器
5.3.1 数据分配器
5.3.2 数据选择器
5.4 数值比较器
5.4.11 位数值比较器
5.4.2 4 位数值比较器
5.4.3 比较器的位数扩展
5.5 加法器
5.5.11 位全加器
5.5.2 多位加法器
5.5.3 加法器的应用
习题

第6章 触发器和定时器
6.1 基本RS触发器
6.1.1 与非门基本RS触发器
6.1.2 或非门基本.RS触发器
6.2 同步RS触发器
6.3 边沿触发器=
6.3.1 主从型RS触发器
6.3.2 传输延时型JK触发器
6.3.3 维持阻塞型D触发器
6.4 触发器逻辑功能的转换
6.4.1 维持阻塞型D触发器转换为T和T’触发器
6.4.2 触发器的逻辑功能转换方法
6.5 触发器的动态特性
6.6 555定时器
6.6.1 555定时器的功能
6.6.2 555定时器组成施密特触发器
6.6.3 555定时器组成单稳态触发器
6.6.4 555定时器组成多谐振荡器
习题

第7章 时序逻辑电路的分析方法和设计方法
7.1 时序逻辑电路的特点和分类
7.1.1 时序逻辑电路的结构和特点
7.1.2 时序逻辑电路的分类
7.2 时序电路的分析方法
7.3 时序电路的设计方法
习题

第8章 典型时序逻辑电路
8.1 计数器
8.1.1 计数器的概念和分类
8.1.2 二进制计数器
8.1.3 二一十进制计数器
8.1.4 用集成计数器设计N进制计数器
8.2 顺序脉冲发生器
8.3 寄存器
8.3.1 并行输入寄存器
8.3.2 移位寄存器
习题

第9章 半导体存储器
9.1 半导体存储器基础
9.1.1 半导体存储器的结构框图
9.1.2 半导体存储器的分类
9.2 随机存取存储器（RAM）
9.2.1 静态随机存取存储器（SRAM）
9.2.2 动态随机存取存储器（DRAM）
9.3 只读存储器
9.3.1 掩模只读存储器
9.3.2 可编程只读存储器
9.4 闪存
9.4.1 闪存的存储单元
9.4.2 闪存的特点和应用
9.5 存储器容量的扩展
9.5.1 存储器的位扩展
9.5.2 存储器的字扩展
9.5.3 存储器的字位扩展
习题

第10章 可编程逻辑器件和硬件描述语言
10.1 与或阵列型PLD
10.1.1 与或阵列型PLD的原理
10.1.2 通用阵列逻辑
10.1.3 复杂可编程逻辑器件
10.2 查找表型PLD
10.2.1 查找表型PLD的原理
10.2.2 分段互连FPGA
10.2.3 快速互连FPGA
10.3 PLD的设计流程
10.4 硬件描述语言
10.4.1 VIIDL的基本结构
10.4.2 VHDL的数据对象类型及运算操作符
10.4.3 VHDL语言的功能描述方式
10.4.4 VHDL语言的主要描述语句
10.4.5 VHDL设计举例
习题

第11章 数模与模数转换器
11.1 数模和模数转换的作用
11.2 数模转换器
11.2.1 倒T形电阻网络DAC
11.2.2 权电流型DAC
11.2.3 DAC的双极性输出
11.2.4 DAC的主要技术指标
11.3 模数转换器
11.3.1 模数转换基础
11.3.2 并行比较ADC
11.3.3 逐次比较ADC
11.3.4 双积分ADC
11.3.5 ADC的主要技术指标
习题

附录A 美国标准信息交换码（ASCII）
附录B 常用逻辑符号对照表
附录C 中国半导体集成电路型号命名法
附录D TTL和CMOS门的主要技术参数表
参考文献

前言/序言

深入探究数字世界基石：信号、逻辑与架构的演进 本书旨在为读者构建一座通往数字世界核心的桥梁，从最基本的信号形态入手，逐步深入到构建复杂数字系统的逻辑单元和系统架构。我们摒弃了冗余的理论推导，聚焦于理解数字电子技术在现代科技中不可或缺的原理与应用，力求使读者在掌握扎实基础的同时，也能窥见其发展的脉络与未来的趋势。 第一部分：数字信号的语言——二进制与逻辑门 万事万物，追根溯源。数字世界的基石，在于对信息进行编码和处理。本书的第一部分，将从最原始的“开”与“关”——也就是二进制的“0”和“1”开始，揭示它们如何成为现代信息传递与处理的通用语言。我们将深入探讨： 二进制表示法与数值转换： 学习二进制、十进制、十六进制之间的相互转换，理解数字系统如何表示和存储信息。这不仅仅是数学上的练习，更是理解计算机内部运作的开端。 逻辑运算的威力： 引入布尔代数的概念，但重点在于其实际应用。我们将详细讲解AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR等基本逻辑门的功能，并通过生动的图示和实例，展现它们如何实现最基本的逻辑判断与运算。例如，我们将通过一个简单的门禁系统实例，说明AND门如何实现“必须同时满足两个条件才能通过”的逻辑。 组合逻辑电路的设计与分析： 在理解基本逻辑门的基础上，我们将学习如何将它们组合起来，构建能够执行特定功能的组合逻辑电路。这包括半加器、全加器、多路选择器、译码器、编码器等核心单元。我们将演示如何通过真值表和卡诺图等工具，简化和优化逻辑设计，确保电路的高效性。例如，我们会详细解析全加器如何实现多位二进制数的加法运算，为理解CPU中的ALU打下基础。 时序逻辑电路的奥秘： 当我们引入“记忆”的概念，数字电路便进入了一个全新的维度。本节将聚焦于触发器（Flip-Flop）及其衍生电路，如D触发器、JK触发器、T触发器。理解触发器如何存储单个比特信息，以及它们如何构成基本的记忆单元。我们将进一步探讨寄存器（Register）和计数器（Counter）的设计与应用，它们是构建状态机、移位寄存器和各种时序控制电路的关键。以一个简单的数字时钟计数器为例，说明触发器是如何一步步累积和显示时间的。 第二部分：逻辑构建的阶梯——组合与时序电路的深入 在掌握了基本的逻辑门和触发器之后，我们将进一步深入，学习如何构建更复杂的数字系统。这一部分将侧重于实用性的设计方法和分析技巧。 状态机的设计与实现： 状态机是描述和控制系统行为的强大工具。我们将介绍有限状态机（FSM）的两种主要类型：摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型，并详细讲解如何通过状态图、状态表来设计和分析状态机。我们将通过实际案例，例如交通信号灯控制器、电梯控制系统等，演示状态机的设计流程和优势。 存储器的原理与分类： 现代数字系统离不开存储器。我们将深入讲解随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的基本原理。重点会放在理解SRAM和DRAM的差异，以及Flash Memory在现代存储设备中的作用。我们将介绍存储器的工作方式，包括地址译码、数据读写等过程，并探讨不同类型存储器在性能、容量和成本上的权衡。 数模与模数转换： 现实世界是模拟的，而数字系统处理的是数字信号。因此，数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC）在两者之间扮演着至关重要的角色。我们将讲解不同类型的DAC和ADC，例如逐次逼近型ADC、双积分型ADC，以及它们的工作原理和性能指标，如分辨率、转换速度和精度。通过实例，我们将说明它们如何在音频采集、传感器数据读取等领域发挥作用。 数据通路与控制通路的设计： 复杂数字系统的核心在于其数据通路和控制通路。我们将探讨如何设计高效的数据通路来处理和传输数据，并设计相应的控制通路来协调各个单元的操作。这对于理解微处理器、微控制器等核心部件的工作原理至关重要。 第三部分：系统架构的视野——从基础到应用的飞跃 在本部分，我们将视野从单个电路单元扩展到整个数字系统的架构。我们将探索数字技术是如何被组织起来，以实现更广泛、更复杂的功能。 微处理器与微控制器： 深入剖析微处理器（CPU）的基本结构，包括指令集、寄存器组、算术逻辑单元（ALU）、控制单元和存储接口。我们将简要介绍CPU的工作流程，即取指令、译码、执行、写回。同时，我们将探讨微控制器（MCU）的概念，及其相对于通用微处理器的优势，例如集成度高、功耗低等，并介绍其在嵌入式系统中的广泛应用。 总线系统与接口技术： 理解不同组件之间如何通过总线进行通信是构建大型数字系统的关键。我们将介绍并行总线和串行总线的概念，以及常见的总线协议，例如PCIe、USB等。我们将重点讲解数据传输的同步与异步方式，以及接口电路在数据格式转换、电平匹配等方面的作用。 数字信号处理（DSP）初步： 随着数字技术的飞速发展，数字信号处理（DSP）已经成为一个重要的领域。我们将介绍DSP的基本概念，例如采样、量化、编码，以及傅里叶变换等核心算法的原理，并简要说明它们在音频、图像处理等方面的应用。 可编程逻辑器件（PLD）： 介绍可编程逻辑器件（PLD）的概念，包括PLA、PAL、CPLD和FPGA。我们将重点讲解FPGA的结构和工作原理，以及如何利用硬件描述语言（HDL）如Verilog或VHDL进行设计。这将使读者了解如何灵活地配置和实现定制化的数字逻辑电路，为硬件加速和原型开发提供了强大的工具。 贯穿全书的特色： 理论与实践并重： 在讲解每一个概念时，我们都会辅以大量的实际应用案例和电路图例，帮助读者将理论知识转化为实际的理解。 循序渐进的学习路径： 从最基础的二进制和逻辑门，逐步深入到复杂的系统架构，确保读者能够建立起扎实的知识体系。 注重理解而非记忆： 强调对数字电路工作原理的深刻理解，而非单纯的公式和定理记忆。 面向未来： 关注数字电子技术在人工智能、物联网、5G等前沿领域的发展和应用，激发读者的学习兴趣和探索精神。 通过学习本书，读者将不仅能够掌握数字电子技术的核心原理，更能培养出分析和设计数字系统的能力，为未来在电气工程、计算机科学、自动化等领域的学习和工作奠定坚实的基础。这本书是每一位渴望理解和驾驭数字世界的朋友们的理想起点。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点在于它对复杂数字系统构建的循序渐进的讲解方式。当我看到关于寄存器组和ALU（算术逻辑单元）的设计时，我发现书里的逻辑推导过程非常严谨，而且清晰地展示了如何将基础的逻辑门组合成更复杂的模块。它在介绍ALU时，不仅讲解了加法器、减法器等基本运算单元，还详细说明了如何通过多路选择器和控制信号来实现各种运算功能的切换。我尤其欣赏它在讲解时序控制单元的部分，通过状态机的概念，它将指令的执行流程可视化，让我能清楚地看到CPU是如何一步步解码并执行指令的。虽然我对微处理器的工作原理一直都抱有浓厚的兴趣，但很多教材在这部分的内容都比较碎片化，而这本书将CPU的工作流程整合得非常完整，从指令的读取、译码到执行，再到数据的存储和输出，都做了系统性的介绍。另外，它在讲解存储器系统时，也做得非常出色，不仅区分了RAM和ROM的不同类型，还详细介绍了它们的结构和工作原理，以及如何通过地址总线和数据总线进行访问。这本书的例子也相当丰富，很多都来源于实际的工程应用，让我感觉学到的知识是有用的。

评分☆☆☆☆☆

作为一名初学者，我一直对数字电子技术感到有些畏惧，但这本书真的让我觉得学习过程变得容易了很多。它从最基础的概念讲起，比如二进制数的表示和运算，然后逐步过渡到逻辑门电路。它的讲解方式非常生动，用了大量的图示来解释各种逻辑函数的原理，比如用一个简单的开关电路来类比“与”门，用一个水龙头来类比“或”门，这种接地气的比喻让我很容易理解抽象的逻辑概念。在学习组合逻辑电路时，它提供了一个非常实用的方法——卡诺图，并详细讲解了如何利用卡诺图来化简逻辑表达式，这对于降低电路复杂度非常有帮助。我特别喜欢它在讲解触发器时，引入了时序图，能够直观地看到触发器在不同时钟信号下的状态变化，这对于理解时序逻辑至关重要。这本书还包含了一些关于时钟信号和同步、异步电路的讨论，这些内容对于理解数字电路的动态行为非常重要。而且，它在介绍时序逻辑电路的应用时，也给了很多实际的例子，比如用计数器来实现交通灯控制，用移位寄存器来实现LED流水灯。这些例子都非常贴近生活，让我感觉数字电子技术并不遥远，而是非常有趣且实用的学科。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是，它非常注重理论与实践的结合，尤其是在集成电路的应用方面。当我读到关于逻辑集成电路的部分时，我发现书里不仅仅是简单地罗列了74系列和4000系列集成电路的型号，而是深入地讲解了它们的逻辑功能、电气特性以及在实际电路设计中的选型原则。比如，在介绍标准逻辑芯片时，它花了大量篇幅解释了不同封装形式的优缺点，以及如何根据应用需求选择合适的芯片。还有关于时序逻辑芯片，像通用移位寄存器（74LS164, 74LS165）和通用计数器（74LS191, 74LS193）的详细介绍，配上了它们各自的功能表和引脚图，这对于实际电路搭建非常有帮助。更让我印象深刻的是，书里还提到了可编程逻辑器件（PLD）和现场可编程门阵列（FPGA）的基本概念，虽然篇幅不多，但为我打开了新的学习思路，让我了解到数字电子技术发展的方向。而且，在讲解数字系统设计流程时，它强调了从需求分析到逻辑设计、物理实现再到测试验证的完整过程，这对于我理解一个完整的项目是如何落地非常有价值。这本书的语言风格也比较直接，没有太多华丽的修辞，更像是和一位经验丰富的工程师在交流，直击要点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计实在是太朴实了，我拿到的时候第一感觉就是“嗯，这很‘教材’”。没有那些花里胡哨的插图，就是扎扎实实的文字和公式，瞬间就让人回到了当年啃啃啃的日子。翻开第一页，目录清晰明了，章节划分也很有逻辑性。一开始讲的是最基本的逻辑门电路，比如与门、或门、非门，这些概念我早就耳熟能详了，但书里讲解得非常细致，不仅给出了逻辑表达式，还配上了详细的时序图和真值表。我尤其喜欢它对“冒号”的解释，就是指代门电路的输出，这个小细节一下子就让初学者更容易理解符号的含义。然后是组合逻辑电路，比如编码器、译码器、多路选择器等等。这本书在这里的处理方式也很到位，它并没有直接丢给你一堆复杂的设计，而是从最简单的例子开始，一步步引导你理解如何用基本的逻辑门去实现这些功能。特别是关于竞争冒险现象的处理，书里给出了几种不同的消除方法，并且分析了它们的优缺点，这对于我这种想深入理解的读者来说，简直是宝藏。我还注意到，它在介绍触发器的时候，用了相当大的篇幅来讲解JK触发器、D触发器、T触发器等不同类型的区别和应用，甚至还提到了主从JK触发器，这让我感觉这本书的内容确实是相当全面的，对于想要打牢基础的人来说，绝对是一个不错的选择。

评分☆☆☆☆☆

我最看重一本教材的实际应用导向，而这本书在这方面做得真的非常不错。在讲到时序逻辑电路的时候，它没有停留在理论层面，而是迅速切入了移位寄存器和计数器的设计。比如，在讲到移位寄存器时，它不仅讲解了串入串出、串入并出等基本结构，还给出了一个非常生动的例子——如何用移位寄存器来实现一个简单的电子时钟的分频器。这个例子让我一下子就明白了移位寄存器在实际电路设计中的作用。更让我惊喜的是，它在讲解计数器时，引入了BCD计数器和十六进制计数器，并且详细分析了它们的模数和进位方式。书里还附带了一些实操的小案例，虽然没有直接提供电路图，但通过文字描述，我能想象出如何在开发板上实现这些功能。而且，这本书在介绍微处理器基础知识的部分，也做得相当扎实，从CPU的结构、指令集，到存储器和I/O接口，都做了清晰的阐述。特别是在讲到中断和DMA时，书里用图解的方式，把抽象的概念变得直观易懂。我以前对这些概念总觉得有点模糊，但读完这部分，感觉茅塞顿开。虽然书的篇幅不算特别厚，但内容的密度和深度都相当惊人，感觉每一页都挤满了实用的知识点。