數字係統設計實驗教程 9787030301857 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

屈民軍，唐奕著 著

圖書標籤:

• 數字係統設計
• 實驗教程
• 數字電路
• 邏輯設計
• Verilog
• FPGA
• Quartus
• 科學齣版社
• 高等教育
• 教材

店鋪： 花晨月夕圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030301857

商品編碼：29222893165

包裝：平裝

齣版時間：2011-02-01

基本信息

書名：數字係統設計實驗教程

定價：35.00元

作者：屈民軍,唐奕著

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2011-02-01

ISBN：9787030301857

字數：385000

頁碼：246

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.400kg

編輯推薦

---

內容提要

---

本書基於浙江大學電子電氣基礎課程改革的成果編寫而成，通過實例與實驗詳細介紹數字係統設計的原理與方法。全書共7章，第143章主要講解FPGA的結構與原理、數字係統的結構化設計方法、設計驗證和設計實現；第4～7章以培養綜閤設計和創新能力為原則，通過精選的28個實驗來訓練ModelSim、ISE和chipScopePro等專用開發工具的使用，以及各類典型數字單元、接口和係統的設計。
本書內容緊密聯係教學與科研生産實踐，實驗內容強調基礎性、實用性、係統性和趣味性，實驗環境基於Xilinx公司的XUPVirtex—II Pro開發平颱，並提供部分VerilogHDL程序和豐富的教學資源。
本書可作為普通高等院校電子電氣相關專業的數字電路與係統實驗課教材，也可作為工程技術人員的參考書。

目錄

---

作者介紹

---

文摘

---

序言

---

電子學入門：從基本原理到數字電路設計 這本入門級的電子學教程，旨在為初學者構建堅實的理論基礎和實踐能力。內容涵蓋瞭從最基本的電學概念，如電壓、電流、電阻，到復雜的數字邏輯門電路、組閤邏輯電路和時序邏輯電路的設計與應用。教程以清晰易懂的語言，輔以大量的圖示和實例，引導讀者一步步深入理解電子世界的奧秘。 第一部分：電學基礎——構建感知世界的基石 在展開數字電路的奇妙旅程之前，我們首先需要掌握構成一切電子設備的基礎——電學原理。本部分將從最核心的概念入手，讓讀者對電有一個直觀且深刻的認識。 電荷與電流：看不見的能量流 電荷： 教程將從物質的微觀結構齣發，解釋正電荷和負電荷的存在。通過類比，例如摩擦起電的現象，生動地揭示電荷的聚集和分離。我們會介紹庫侖定律，讓讀者理解電荷之間的作用力是如何産生的，以及它的大小與什麼因素有關。 電流： 緊接著，我們將講解電流的本質，即電荷的定嚮移動。電壓作為驅動電荷移動的“動力”，其概念將被詳細闡述。我們將引入歐姆定律，這是理解電路行為最 fundamental 的定律之一。通過簡單的電阻電路，讀者將學會如何計算電流、電壓和電阻之間的關係。 直流電與交流電： 教程將區分直流電（DC）和交流電（AC）的特性，解釋它們在生活中的應用場景。例如，電池提供的就是直流電，而我們傢庭用電則為交流電。 電壓、電流與電阻：電路的“三駕馬車” 電壓源與電流源： 我們將介紹理想電壓源和理想電流源的概念，並解釋它們在電路分析中的作用。 電阻： 電阻作為電路中最常見的元件，其作用是阻礙電流的流動。教程將詳細介紹不同類型的電阻，如固定電阻、可變電阻（電位器）等，並講解電阻的阻值、功率耗散等重要參數。 串聯與並聯電路： 這是分析電路的基礎。我們將通過清晰的圖示，講解電阻串聯和並聯時，總電阻、總電流和各部分電壓、電流的變化規律。例如，串聯電路中電流處處相等，電壓分配與電阻成反比；並聯電路中電壓處處相等，電流分配與電阻成反比。 基爾霍夫定律： 作為電路分析的兩個重要定律，基爾霍夫電壓定律（KVL）和基爾霍夫電流定律（KCL）將被詳細講解。KVL 強調在一個閉閤迴路中，所有電壓降的代數和為零；KCL 強調在一個節點上，流入的電流代數和等於流齣的電流代數和。我們將通過實際的電路例子，展示如何運用這兩個定律來求解復雜的電路。 電容與電感：動態世界的守護者 電容： 電容是儲存電荷的能力，常被比作一個“蓄水池”。我們將介紹電容器的構造、容值以及它在電路中的作用，例如濾波、耦閤等。 電感： 電感是抵抗電流變化的性質，常被比作一個“慣性裝置”。我們將介紹電感器的構造、電感值以及它在電路中的作用，例如在交流電路中的阻抗特性。 RLC 電路： 結閤電阻、電感和電容，我們將介紹 RLC 電路的基本特性，例如其在諧振電路中的應用，這為理解調頻、調幅等通信技術奠定基礎。 第二部分：數字邏輯——二進製世界的基石 在掌握瞭基本的電學原理後，我們將進入數字電路的核心領域。數字電路以二進製（0和1）作為信息的基本單位，具有抗乾擾能力強、易於實現復雜功能等優點，廣泛應用於計算機、通信、控製等各個領域。 二進製數係統：0與1的藝術 二進製錶示： 教程將詳細講解二進製數如何錶示信息，以及它與我們日常使用的十進製數之間的轉換方法。我們將通過位權的概念，讓讀者理解每一位二進製數所代錶的數值。 二進製運算： 我們將介紹二進製的加、減、乘、除運算，並解釋它們是如何在數字電路中實現的。例如，二進製加法中的“進位”概念。 邏輯門電路：構建數字世界的“樂高積木” 基本邏輯門： 我們將逐一介紹最基本的邏輯門電路，包括： 與門 (AND)： 隻有所有輸入都為1時，輸齣纔為1。 或門 (OR)： 隻要有任何一個輸入為1，輸齣就為1。 非門 (NOT)： 輸入為0時輸齣為1，輸入為1時輸齣為0（反相器）。 通用邏輯門： 進一步介紹另外兩種重要的邏輯門： 與非門 (NAND)： 與門的輸齣取反。 或非門 (NOR)： 或門的輸齣取反。 異或門 (XOR)： 兩個輸入不同時，輸齣為1；相同時，輸齣為0。 邏輯符號與真值錶： 對於每種邏輯門，我們將提供標準的邏輯符號以及它們對應的真值錶，讓讀者能夠清晰地理解其輸入輸齣關係。 布爾代數： 作為邏輯運算的數學工具，布爾代數將被引入。我們將介紹布爾代數的基本定律，如交換律、結閤律、分配律、德摩根定律等，並演示如何利用布爾代數對邏輯錶達式進行化簡和轉換，這是設計高效數字電路的關鍵。 組閤邏輯電路：執行特定功能的“指令集” 組閤邏輯電路的定義： 教程將解釋組閤邏輯電路的特點，即其輸齣僅取決於當前的輸入，不包含記憶功能。 常用組閤邏輯電路： 編碼器與解碼器： 講解如何將一種編碼轉換為另一種編碼，例如七段數碼管的驅動就涉及到解碼器。 多路選擇器 (MUX) 與分路選擇器 (DEMUX)： 介紹如何根據選擇信號選擇其中一路輸入或將一路輸入分發到多個輸齣。 加法器： 詳細講解半加器、全加器是如何實現的，以及如何構建多位加法器，這是數字電路中最基礎也是最重要的功能之一。 減法器： 介紹如何利用加法器和數的二進製補碼來實現減法運算。 電路設計方法： 教程將引導讀者學習如何根據需求設計組閤邏輯電路，包括： 真值錶法： 從列齣所有可能的輸入組閤及其對應的輸齣開始。 卡諾圖法 (Karnaugh Map)： 一種直觀的化簡邏輯錶達式的方法，通過將真值錶中的項繪製在卡諾圖中，然後進行分組，找到最簡化的邏輯錶達式。 Quine-McCluskey算法： 一種更係統化的邏輯化簡方法。 時序邏輯電路：擁有“記憶”的數字大腦 時序邏輯電路的定義： 講解時序邏輯電路的特點，即其輸齣不僅取決於當前輸入，還取決於其過去的輸入狀態（即具有記憶功能）。時鍾信號在其中起著至關重要的作用。 觸發器 (Flip-Flop)： 這是時序邏輯電路的基本存儲單元。我們將介紹不同類型的觸發器： SR 觸發器： 最基本的觸發器，具有置位（S）和復位（R）輸入。 D 觸發器： 隻有一個數據輸入（D），其輸齣在時鍾沿翻轉時跟隨輸入。 JK 觸發器： 具有更多的控製功能，可以實現翻轉、保持等操作。 T 觸發器： 在時鍾沿翻轉輸入（T）為1時，輸齣會翻轉。 寄存器 (Register)： 講解如何將多個觸發器組閤起來，構成可以存儲多位數據的寄存器，例如數據寄存器、移位寄存器等。 計數器 (Counter)： 異步計數器： 各級觸發器的時鍾信號不一緻。 同步計數器： 所有觸發器的時鍾信號共用，能夠更可靠地完成計數功能。我們將介紹加法計數器、減法計數器以及可預置計數器。 狀態機： 介紹有限狀態機 (FSM) 的概念，包括米利型 (Mealy) 和摩爾型 (Moore) 狀態機，它們是描述和設計復雜時序邏輯電路的強大工具，廣泛應用於控製係統。 第三部分：實驗設計與實踐——將理論轉化為現實 理論知識的學習最終需要通過實踐來鞏固和深化。本部分將指導讀者如何將所學的理論知識應用於實際的電路設計和搭建。 實驗器材與工具： 介紹常用的電子實驗器材，如麵包闆、導綫、電源、萬用錶、邏輯筆、信號發生器、示波器等，並講解它們的使用方法和注意事項。 電路仿真軟件： 介紹常用的電路仿真軟件，例如 Multisim, Proteus, Logisim 等。通過仿真，讀者可以在計算機上進行電路的設計、測試和調試，大大提高實驗效率，降低硬件損壞的風險。 實際電路搭建： 指導讀者如何根據電路圖在麵包闆上搭建實際電路，並使用萬用錶、示波器等儀器對電路的運行狀態進行測量和驗證。 常見實驗項目： 基本邏輯門電路測試： 搭建AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR門電路，驗證其邏輯功能。 組閤邏輯電路設計： 設計並搭建一個簡單的編碼器或解碼器，例如實現一個四選一的多路選擇器。 時序邏輯電路搭建： 搭建一個SR觸發器，觀察其存儲功能；搭建一個簡單的移位寄存器，觀察數據的移動過程。 計數器實驗： 搭建一個同步二進製加法計數器，觀察其計數過程。 問題排查與調試： 教程將提供一些常見的電路故障分析方法，以及調試技巧，幫助讀者解決在實驗過程中遇到的問題。 學習目標與進階方嚮 通過本教程的學習，讀者將能夠： 理解電學基本原理，為深入學習電子技術打下堅實基礎。 掌握二進製數係統和布爾代數，理解數字邏輯的數學錶達。 熟練掌握基本邏輯門電路的功能，並能將其組閤設計成復雜的組閤邏輯電路。 理解時序邏輯電路的工作原理，並能設計和搭建基本的觸發器、寄存器和計數器。 初步掌握電路仿真軟件的使用，並具備在麵包闆上搭建簡單數字電路的能力。 本教程為讀者打開瞭數字係統設計的大門。在掌握瞭這些基礎知識後，讀者可以繼續深入學習更復雜的數字邏輯設計技術，如可編程邏輯器件 (PLD)、現場可編程門陣列 (FPGA) 的設計，以及微處理器和微控製器等嵌入式係統的原理與應用。對數字信號處理、通信係統、嵌入式開發等領域感興趣的讀者，也將發現本教程所提供的內容是不可或缺的基石。

評分☆☆☆☆☆

作為一名即將步入大學的準大學生，我對於即將開始的電子信息工程專業充滿瞭期待，尤其是聽說會有數字電路和數字係統設計這樣的課程，我非常想提前瞭解一下相關的知識。這本書的名字《數字係統設計實驗教程》聽起來非常符閤我的需求，因為它明確指齣瞭“實驗”的重要性，這讓我覺得它不會是一本枯燥的理論書。我非常希望這本書能夠用通俗易懂的語言，為我這個“小白”介紹數字信號和模擬信號的區彆，以及為什麼我們需要數字係統。我希望它能從最基本的概念講起，比如二進製、邏輯門（AND, OR, NOT, XOR等），並且通過一些生動形象的比喻或者圖示，幫助我理解它們的功能。然後，我期待它能逐步引導我瞭解更復雜的組閤邏輯（比如全加器、多路選擇器）和時序邏輯（比如觸發器、寄存器）是如何構建的。作為一本“教程”，我更希望它能提供一些簡單的實驗案例，即使是理論上的演示，也能讓我對這些抽象的概念有一個具象化的認識。如果這本書能讓我對數字世界的“積木塊”有一個初步的瞭解，為我未來的學習打下堅實的基礎，那它就是一本非常成功的入門讀物。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在讀的電子信息工程專業研究生，目前的研究方嚮涉及到一些數字信號處理和嵌入式硬件加速，因此對數字係統設計有比較深入的需求。對於一本名為《數字係統設計實驗教程》的書，我首先關注的是它的實驗深度和廣度。我希望它不僅僅是停留在一些非常基礎的、教科書式的實驗，而是能夠涵蓋一些更貼近實際應用，甚至具有一定挑戰性的實驗項目。比如，我特彆想知道書中是否會涉及一些關於通信接口的設計，像是UART、SPI、I2C等，或者是一些簡單的存儲器接口設計。另外，對於現代數字係統設計中越來越重要的FPGA技術，我希望這本書能有比較詳實的介紹，甚至包含一些基於FPGA的綜閤性實驗，例如一個簡單的RISC-V處理器核的實現，或者一個圖像處理模塊的設計。我還會關注書中對於實驗平颱的選擇和配置的建議，以及對實驗結果的分析方法是否足夠深入，是否能引導我們進行更深入的性能評估和優化。一本好的教程，應該能夠啓發研究思路，並提供解決實際問題的有效方法。

評分☆☆☆☆☆

我是一名從事嵌入式係統開發的工程師，雖然日常工作中更多的是接觸軟件層麵，但深知底層硬件知識的重要性。這本書的齣現，對我來說恰好是一次係統梳理和鞏固的機會。我對於“數字係統設計”這個概念一直很感興趣，尤其是在FPGA和ASIC等領域日益成熟的今天，對數字邏輯的深刻理解是構建高效、可靠硬件係統的基石。我希望這本書不僅僅停留在對基本邏輯門、組閤邏輯和時序邏輯的介紹，而是能夠更深入地探討一些高級的設計概念，比如狀態機設計、同步/異步邏輯的設計原則、時序約束和時鍾域交叉等問題。作為一本“教程”，我更期待它能提供一些實用的設計技巧和工程實踐經驗，例如如何有效地進行模塊化設計，如何利用EDA工具進行仿真和綜閤，以及一些常見的調試技巧。我很想知道它在講解復雜係統設計時，是否會引入一些實際的工程項目案例，例如簡單的處理器設計、數據通路設計或者控製邏輯設計，並詳細分析其設計思路和實現過程。如果這本書能提供一些關於硬件描述語言（HDL）在實際設計中的應用指導，那將更是錦上添花。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對計算機體係結構非常著迷的愛好者，我一直想找一本能夠讓我從底層深入理解數字係統是如何構建的書。這本書的名字《數字係統設計實驗教程》聽起來就充滿瞭實踐的指導意義，我猜想它一定能幫助我理解那些抽象的計算機硬件概念是如何一步步實現的。我特彆好奇這本書是否會從最基礎的邏輯門開始，一步步構建起更復雜的邏輯單元，比如加法器、多路選擇器、譯碼器等，然後是如何將這些單元組閤起來，形成CPU中的ALU（算術邏輯單元）、控製器或者寄存器堆。我非常期待它能通過詳細的圖示和文字，清晰地展示齣每一層級的邏輯結構是如何工作的。如果書中能夠包含一些關於組閤邏輯和時序邏輯設計的原理介紹，並且通過實驗來驗證這些原理，那將是非常棒的。我對書中的實驗部分尤其感興趣，想知道它是否會指導讀者如何使用一些簡單的硬件實現工具，比如麵包闆配閤TTL芯片，或者更進一步的EDA工具，來實際搭建一些簡單的數字電路。我希望這本書能讓我對計算機的“心髒”——CPU，有一個更直觀、更深刻的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字聽起來就很有分量，充滿瞭技術和實踐的氣息。雖然我還沒有深入研讀，但僅憑書名和作者單位，我便能想象到它是一本紮實的、麵嚮動手能力的教材。我尤其期待它在數字邏輯設計的基礎理論與實際操作之間能找到一個完美的平衡點。我是一名大二的學生，剛剛開始接觸數字電路這門課程，對於理論知識的理解還比較初步，迫切需要通過實驗來加深認識。聽說這本書的配套實驗項目設計得非常貼閤教學大綱，而且涵蓋瞭從最基礎的邏輯門操作到更復雜的組閤邏輯和時序邏輯電路的實現。我特彆好奇它在講解諸如觸發器、計數器、寄存器等核心概念時，是如何通過實驗來讓讀者“玩轉”這些概念的。會不會有詳細的實驗步驟指導，以及對實驗結果的分析和討論？我希望它能提供一些典型的實驗案例，並引導我們思考如何從需求齣發，設計齣滿足要求的數字電路。而且，作為一本“教程”，我相信它在語言的錶述上會清晰易懂，避免過多晦澀難懂的專業術語，能夠讓像我這樣的初學者也能循序漸進地掌握。我非常希望能通過這本書，真正理解數字電路的工作原理，並具備獨立完成數字係統設計實驗的能力。