數字電路應用 唐智傑、硃方文編 9787567120037 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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唐智傑，硃方文編 著

圖書標籤:

• 數字電路
• 電路分析
• 電子技術
• 唐智傑
• 硃方文
• 高等教育
• 教材
• 電子工程
• 通信工程
• 計算機科學

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 上海大學齣版社

ISBN：9787567120037

商品編碼：29325484676

包裝：平裝

齣版時間：2015-11-01

基本信息

書名：數字電路應用

定價：38.00元

作者：唐智傑、硃方文編

齣版社：上海大學齣版社

齣版日期：2015-11-01

ISBN：9787567120037

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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唐智傑、硃方文編*的《數字電路應用》以“從基礎理論齣發，以實際應用為切入點，教學與實踐相結閤”為主綫，采用從簡單到復雜，從一般到特殊的演繹方法，主要講述數字電路基礎知識、大規模集成電路設計與應用、Verilog HDL語言設計方法和 Quartus Ⅱ應用軟件的使用技術。同時，本教材引進實例設計與實驗環節，方便有效地通過計算機來實現多個實例的設計與驗證，加深學生對概念、方法和應用技巧的理解，並能夠加以應用。本教材結構清楚、層次分明、重點突齣，注重理論與實踐相結閤。
本教材可作為高等工科院校電子技術、自動控製及相近專業本科高年級學生和研究生的教材，也作為廣大科研工作者、工程技術人員以及高等院校教師的參考書。

目錄

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章 緒論 1.1 什麼是數字電路 1.2 數字電路的發展及應用 1.3 數字電路設計方法 1.4 課程應用模型第2章 數字電路基礎 2.1 數製和碼製 2.1.1 基本概念 2.1.2 二進製與十進製 2.1.3 八進製與十六進製 2.1.4 碼製 2.2 邏輯代數基礎 2.2.1 邏輯運算 2.2.2 基本規則 2.3 邏輯函數 2.3.1 邏輯函數及其錶示方法 2.3.2 邏輯函數的標準形式 2.3.3 邏輯函數的代數化簡 2.3.4 卡諾圖化簡法 習題第3章 邏輯電路 3.1 門電路 3.1.1 基本門電路 3.1.2 常用集成門電路 3.2 組閤邏輯電路 3.2.1 組閤電路的分析和設計 3.2.2 組閤邏輯電路的競爭與冒險 3.2.3 常用的集成組閤邏輯電路 3.3 時序邏輯電路 3.3.1 觸發器 3.3.2 典型觸發器 3.3.3 典型集成觸發器 3.3.4 時序邏輯電路的分類 3.3.5 同步時序邏輯電路分析與設計 3.3.6 異步時序邏輯電路的分析與設計 3.3.7 計數器 3.3.8 寄存器 習題第4章 大規模數字集成電路 4.1 半導體存儲器 4.1.1 隻讀存儲器 4.1.2 存儲器 4.2 可編程邏輯器件 4.2.1 簡單可編程邏輯器件 4.2.2 復雜可編程邏輯器件(CPLD) 4.2.3 現場可編程門陣列(FPGA) 4.3 常用CPLD/FPGA器件 4.3.1 Altera公司産品 4.3.2 Xilinx公司産品 4.3.3 Lattice公司産品 習題第5章 Verilog HDL數字設計基礎 5.1 Verilog HDL簡介 5.2 語法基本要素 5.3 模塊的結構 5.3.1 模塊的介紹 5.3.2 模塊的調用 5.4 數據類型與錶達式 5.4.1 綫網型變量 5.4.2 寄存器型變量 5.5 運算符 5.5.1 操作數 5.5.2 Verilog HDL的運算符 5.6 賦值語句 5.6.1 連續賦值語句 5.6.2 綫網聲明賦值 5.6.3 過程賦值語句 5.7 結構說明語句 5.8 條件語句 5.8.1 if-else語句 5.8.2 case語句 5.9 循環語句 5.9.1 forever循環語句 5.9.2 repeat循環語句 5.9.3 While循環語句 5.9.4 for循環語句 5.10 塊語句 5. 10.1 順序語句塊 5. 10.2 並行語句塊 5.11 結構語句 5.11.1 initial語句 5.11.2 always語句 5.12 係統任務 5.12.1 任務 5.12.2 任務定義 5.12.3 任務調用 5.13 函數語句 5.13.1 函數定義 5.13.2 函數調用 5.13.3 函數的使用規則 5.13.4 task和function的區彆 5.14 常用的係統任務和函數 5.14.1 $display和$write 5.14.2 係統任務$monitor 5.14.3 係統函數$time和$realtime 5.14.4 係統任務$finish和$stop 5.14.5 係統任務$readmem 5.14.6 係統任務$random 5.14.7 文件輸入／輸齣任務 5.15 編譯預處理 5.15.1 'define和'undef. 5.15.2 'ifdef、'else和'endif 5.15.3 'default_type 5.15.4 'include- 5.15.5 'resetall 5.15.6 'timescale 5.15.7 'unconnected_drive和'nounconnected_driw 習題第6章 Quartus Ⅱ功能及應用 6.1 Quartus Ⅱ軟件簡介及特點 6.2 Quartus Ⅱ軟件開發流程 6.2.1 設計輸入 6.2.2 綜閤 6.2.3 布局布綫 6.2.4 編譯和配置 6.2.5 仿真 6.2.6 調試 6.2.7 係統級設計 6.3 Quartus Ⅱ軟件的使用舉例 6.3.1 創建Quartus Ⅱ工程 6.3.2 設計輸入 6.3.3 工程配置及時序約束 6.3.4 編譯 6.3.5 器件與引腳設定 6.3.6 功能仿真 6.3.7 時序仿真 6.3.8 機器編程和配置 6.4 Quartus Ⅱ下載及安裝建議第7章 基礎應用實例 7.1 基本門電路設計實例 7.1.1 基本邏輯門 7.1.2 三態門電路 7.1.3 總綫緩衝器 7.2 組閤邏輯電路設計實例 7.2.1 邏輯函數的實現 7.2.2 多路數據選擇器 7.2.3 數據分配器 7.2.4 比較器 7.2.5 優先編碼器 7.2.6 3綫-8綫譯碼器 7.2.7 BCD-七段顯示譯碼器 7.2.8 碼製轉換器 7.3 加法器 7.3.1 半加器 7.3.2 全加器 7.4 減法器 7.4.1 半減器 7.4.2 全減器 7.5 時序邏輯電路設計實例 7.5.1 觸發器 7.5.2 計數器 7.5.3 寄存器 7.5.4 移位寄存器第8章 高級應用實例 8.1 投票錶決器 8.1.1 功能要求 8.1.2 設計實現 8.1.3 仿真結果 8.2 序列信號發生器 8.2.1 功能要求 8.2.2 設計實現 8.2.3 仿真結果 8.3 分頻器 8.3.1 功能要求 8.3.2 設計實現 8.3.3 仿真結果 8.4 交通燈控製器 8.4.1 功能要求 8.4.2 設計實現 8.4.3 仿真結果 8.5 顆粒物罐裝係統 8.5.1 功能要求 8.5.2 設計實現 8.5.3 仿真結果附錄A 參考係統硬件原理圖附錄B 參考係統管腳對應錶參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《電子係統設計：原理與實踐》 內容簡介 在當今高度數字化的時代，電子係統的設計與實現已成為支撐科技進步與社會發展的基石。從智能手機、高性能計算機到復雜的工業自動化設備、尖端的通信係統，無不依賴於精妙的電子電路和係統。本書《電子係統設計：原理與實踐》旨在為讀者提供一個全麵、深入的電子係統設計知識體係，涵蓋從最基礎的邏輯門電路到復雜的數字信號處理器（DSP）應用，以及係統級的優化與驗證方法。本書內容嚴謹，理論與實踐相結閤，力求幫助讀者掌握現代電子係統設計所必需的核心概念、關鍵技術與工程實踐。 第一章：數字邏輯基礎與組閤邏輯電路 本章將從數字信號的本質齣發，介紹二進製係統、邏輯門（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）及其真值錶和邏輯符號。隨後，深入講解布爾代數的基本定理和定律，以及如何利用這些工具進行邏輯函數的化簡，包括卡諾圖（Karnaugh Map）和奎因-麥剋拉斯基（Quine-McCluskey）算法。在此基礎上，我們將詳細介紹組閤邏輯電路的設計，包括譯碼器（Decoder）、編碼器（Encoder）、多路復用器（Multiplexer）、數據選擇器（Demultiplexer）和加法器（Adder）等基本模塊的原理、結構和應用。通過對這些基本組閤邏輯單元的理解，讀者將為後續更復雜的數字係統設計打下堅實的基礎。 第二章：時序邏輯電路與狀態機設計 數字係統並非僅僅處理瞬時的邏輯關係，更重要的是能夠記憶和處理隨時間變化的信號，這便是時序邏輯電路的核心功能。本章將首先介紹基本存儲單元——觸發器（Flip-flop），包括SR觸發器、D觸發器、JK觸發器和T觸發器，分析它們的激勵方程、狀態轉移圖和時序特性。在此基礎上，我們將深入講解寄存器（Register）和計數器（Counter）的設計與應用，包括移位寄存器、同步計數器和異步計數器。最後，本章將聚焦於有限狀態機（Finite State Machine, FSM）的設計，詳細闡述摩爾（Moore）型和米利（Mealy）型狀態機的建模方法、狀態圖的繪製、狀態方程的推導以及狀態機的電路實現。通過對時序邏輯電路的學習，讀者將能夠設計齣能夠執行復雜序列操作的數字係統。 第三章：半導體器件與基本集成電路 本章將迴溯到數字電路的物理實現層麵，介紹構成數字係統的基本半導體器件，如二極管和三極管，並闡述其工作原理。在此基礎上，我們將重點講解MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）的結構、工作特性及其在數字集成電路中的應用，這是現代大規模集成電路（VLSI）的基礎。我們將介紹CMOS（互補金屬氧化物半導體）技術，它是當前絕大多數數字集成電路的主流工藝，並分析CMOS反相器、NAND門和NOR門等基本邏輯門的電路實現。此外，本章還將介紹一些常用的模擬與數字混閤信號集成電路，如運算放大器（Operational Amplifier）和比較器（Comparator），及其在信號調理和轉換中的作用。 第四章：存儲器結構與設計 存儲器是數字係統的關鍵組成部分，用於存儲程序指令和數據。本章將詳細介紹不同類型的存儲器，包括隨機訪問存儲器（RAM）和隻讀存儲器（ROM）。我們將深入分析靜態隨機訪問存儲器（SRAM）和動態隨機訪問存儲器（DRAM）的內部結構、讀寫操作原理以及它們之間的差異和應用場景。對於隻讀存儲器，我們將介紹掩膜ROM（Mask ROM）、可編程ROM（PROM）、可擦可編程ROM（EPROM）以及電可擦可編程ROM（EEPROM），並探討閃存（Flash Memory）等現代存儲技術。本章還將介紹存儲器的組織結構，如存儲器陣列、地址譯碼和數據總綫，以及如何設計和選擇適閤特定應用的存儲器係統。 第五章：微處理器與微控製器基礎 微處理器（Microprocessor）是數字係統的“大腦”，負責執行指令並控製整個係統的運行。本章將介紹微處理器的基本架構，包括指令集架構（ISA）、寄存器組、算術邏輯單元（ALU）、控製單元和存儲器接口。我們將分析指令的獲取、解碼和執行過程，以及流水綫（Pipelining）等提高處理器性能的技術。隨後，本章將介紹微控製器（Microcontroller），它將微處理器與輸入/輸齣接口、定時器、中斷控製器等集成在一起，形成一個獨立的嵌入式計算單元。我們將探討不同類型的微控製器架構，以及它們的典型應用，如工業控製、消費電子和汽車電子領域。 第六章：數字信號處理（DSP）導論 數字信號處理（DSP）是現代電子係統處理模擬信號的關鍵技術，它通過數字計算對信號進行濾波、變換、分析和閤成。本章將介紹DSP的基本概念，包括采樣（Sampling）、量化（Quantization）和編碼（Encoding），以及奈奎斯特（Nyquist）采樣定理。我們將介紹離散時間傅裏葉變換（DTFT）和離散傅裏葉變換（DFT），以及快速傅裏葉變換（FFT）算法，理解信號在時域和頻域的錶示。本章還將深入講解數字濾波器（Digital Filter）的設計，包括無限脈衝響應（IIR）濾波器和有限脈衝響應（FIR）濾波器，以及它們的性能評估指標。最後，我們將介紹數字信號處理器（DSP）芯片的特點和典型應用。 第七章：可編程邏輯器件（PLD）與FPGA設計 可編程邏輯器件（PLD）允許工程師在芯片製造完成後對其邏輯功能進行編程，極大地提高瞭設計的靈活性和效率。本章將介紹幾種主要的PLD類型，包括可編程陣列邏輯（PAL）、通用陣列邏輯（GAL）和復雜可編程邏輯器件（CPLD）。在此基礎上，我們將重點講解現場可編程門陣列（FPGA），它是一種大規模的、高度靈活的數字集成電路。我們將深入剖析FPGA的內部結構，包括邏輯單元（Logic Element）、可配置互連綫（Configurable Interconnect）和輸入/輸齣塊（IOB）。本章還將詳細介紹基於硬件描述語言（HDL），如Verilog或VHDL，進行FPGA設計的整個流程，包括編碼、仿真、綜閤、布局布綫和下載，以及時序約束和靜態時序分析（STA）等關鍵工程實踐。 第八章：係統集成與驗證 電子係統的設計不僅僅是單個模塊的實現，更重要的是將各個模塊有機地集成起來，並對其整體功能進行嚴格的驗證。本章將討論係統集成的挑戰與方法，包括總綫接口設計、數據傳輸協議以及電源和地綫規劃。我們將介紹不同級彆的仿真技術，從門級仿真到事務級仿真（TLM），以及它們在驗證過程中的作用。本章還將深入探討硬件/軟件協同驗證（Hardware/Software Co-verification）的理念和方法，以及使用FPGA原型驗證（FPGA Prototyping）來加速係統驗證。最後，我們將討論測試嚮量（Test Vector）的生成、故障模型（Fault Model）和可測試性設計（Design for Testability, DFT）在確保産品質量中的重要性。 第九章：低功耗設計與集成電路可靠性 在現代電子設備中，低功耗設計已成為一個至關重要的考慮因素，尤其是在便攜式設備和數據中心領域。本章將介紹各種降低功耗的技術，包括時鍾門控（Clock Gating）、功率門控（Power Gating）、動態電壓頻率調整（DVFS）以及低功耗工藝技術。此外，本章還將探討集成電路的可靠性問題，包括工藝製造中的缺陷、環境因素（如溫度、濕度）對器件性能的影響，以及如何通過設計和測試來提高芯片的魯棒性和壽命。我們將介紹一些常見的失效機理，如遷移（Migration）、擊穿（Breakdown）和熱應力（Thermal Stress），並討論如何通過冗餘設計和錯誤檢測/糾正（EDAC）機製來增強係統的可靠性。 第十章：先進數字係統應用實例 本章將通過一些具體的應用實例，來展示前幾章所學知識的實際應用。我們將探討嵌入式係統設計，包括ARM Cortex-M係列微控製器在物聯網（IoT）設備中的應用。我們將分析高性能計算（HPC）中的數字電路設計，如GPU（圖形處理器）的架構和並行計算原理。此外，本章還將介紹通信係統中的數字信號處理技術，例如數字調製解調、信道編碼和糾錯。最後，我們將展望未來數字係統設計的發展趨勢，如人工智能（AI）芯片的崛起，以及其對電子係統設計提齣的新挑戰和機遇。 《電子係統設計：原理與實踐》提供瞭一個從基礎理論到高級應用的完整學習路徑，通過豐富的實例和工程實踐的講解，幫助讀者深入理解數字電子係統的設計精髓，並為在相關領域從事研發工作打下堅實的基礎。本書適閤高等院校電子工程、計算機科學、自動化等專業的學生，以及從事相關領域的工程師閱讀和參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺，就像是走進瞭一個巨大的、布滿迷宮的圖書館，然後被告知“所有答案都在這裏”。然而，這個圖書館的書架太高瞭，目錄太混亂瞭，而且大部分書籍的語言都晦澀難懂。我本來是想找找看有沒有關於FPGA設計或者嵌入式係統開發的具體案例，想知道如何在實際項目中應用數字電路的知識，比如設計一個簡單的控製係統，或者實現一個數據采集模塊。但這本書的內容，大部分都停留在非常基礎的層麵，各種邏輯運算、狀態機的理論分析占瞭很大篇幅，而且講解的方式過於學術化，缺乏生動性和形象性。閱讀過程中，我常常需要反復查閱其他資料纔能理解作者所說的概念，尤其是那些關於時序分析和時鍾同步的部分，雖然很重要，但書中的闡述方式讓我感覺像在解一道奧數題，完全沒有體會到它在實際工程中的價值。很多時候，我希望能夠看到一些實際電路圖的分析，或者是一些軟件仿真的過程演示，但這些內容在這本書中極其稀少，更不用說一些具體的項目實踐指導瞭。這使得這本書更像是一份理論報告，而不是一本指導實踐的“應用”手冊，對於想要將理論知識轉化為實際技能的讀者來說，這本書的幫助確實非常有限，更像是一種理論上的“知識灌輸”，而非“能力培養”。

評分☆☆☆☆☆

這本《數字電路應用》真的是一本令人頭疼的書！剛拿到的時候，衝著“應用”兩個字，我以為能學到不少實用的技術，結果呢？翻開第一頁就開始陷入瞭各種抽象的理論和公式，簡直是把我拽迴瞭大學時啃晦澀教材的噩夢。書裏充斥著各種邏輯門、時序邏輯、狀態機的講解，雖然我知道這些是基礎，但作者的敘述方式實在太枯燥瞭，感覺就像在背誦一本古老的函數手冊。舉個例子，講到觸發器的時候，他們能用好幾頁的篇幅來分析JK觸發器、D觸發器、T觸發器的工作原理，還附上瞭密密麻麻的時序圖，看得我眼花繚亂，腦仁兒疼。而且，書中的例子少得可憐，即便有，也大多是理論模型，跟實際的工程應用幾乎脫節。我特彆想知道，我學會瞭這些理論，怎麼纔能實際運用到開發一個小的電子産品上？書中對此語焉不詳，這讓我非常失望。讀完感覺腦子裏塞滿瞭各種符號和概念，但真正能拿來解決問題的“應用”在哪裏，我還是茫然一片。這完全不是一本我期待的“應用”型教材，更像是一本純粹的理論理論再理論的教科書，對於想快速上手實踐的讀者來說，這本書的幫助微乎其微，更像是在考驗你的耐心和記憶力。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書在基礎知識的梳理上，絕對是下瞭功夫的。從最基礎的邏輯門電路，到復雜的組閤邏輯和時序邏輯，再到存儲器和狀態機的設計，這本書都提供瞭一個相對完整的框架。對於初學者來說，這本書就像是為你搭建瞭一個堅實的理論基礎，讓你能夠理解數字電路的基本構建塊是如何工作的。作者在解釋概念的時候，雖然有時會顯得有些囉嗦，但換個角度想，這或許是為瞭確保每一個細節都能被讀者理解。書中的公式推導也比較嚴謹，對於那些喜歡深究原理的讀者來說，這無疑是一大優點。我尤其喜歡它在講解狀態機部分時，對不同類型的狀態機（如摩爾和米勒）的區分和闡述，這讓我對狀態機的理解更加深入。而且，它還涉及瞭一些基礎的EDA工具的使用概念，雖然不是詳細的教程，但至少點齣瞭如何將理論模型轉化為實際的電路設計。然而，這本書的“應用”二字，在我看來，更多體現在理論上的應用，而不是實際的工程項目應用。它更多地是在告訴你“這是什麼”、“它是怎麼工作的”，而不是“如何用它來解決具體問題”。對於那些已經具備一定理論基礎，想要進一步提升實際項目開發能力的讀者來說，這本書可能顯得有些“淺嘗輒止”，無法滿足他們對深入實踐的渴求。

評分☆☆☆☆☆

讀完《數字電路應用》，我的腦海中隻剩下瞭一片模糊的邏輯符號和時序圖的陰影。我本來期望能夠從中找到一些關於如何設計一個實用的數字電路係統的靈感，比如如何利用數字電路技術來控製一個電機，或者如何設計一個簡單的通信模塊。但是，這本書的內容，與其說是在講解“應用”，不如說是在不斷地重復和深化各種理論概念。作者似乎對理論的嚴謹性有著近乎偏執的追求，使得書中的每一章都充滿瞭各種公式、定理和證明，讀起來就像是在攻讀一本高深的數學論文，而不是一本旨在傳授實踐技能的工程教材。即使偶爾齣現瞭一些“應用”的例子，也大多是一些簡化的、脫離實際的教學模型，看完之後，我依然不知道如何在真實的項目中運用這些知識。我尤其對書中關於微處理器和微控製器的工作原理的介紹感到睏惑，它隻是泛泛地提瞭一下，並沒有深入講解如何用數字電路的原理去設計或理解這些復雜的係統，更彆提如何將這些知識應用到嵌入式開發中去瞭。總而言之，這本書更像是一個數字電路理論的“百科全書”，而非一本“實操手冊”，對於想要學習如何“動手”的讀者來說，這本書的幫助可能非常有限，它更適閤那些對理論本身有強烈興趣，並且願意投入大量時間和精力去鑽研的讀者，對於我這樣的普通讀者來說，這本書帶來的更多是理論上的壓力，而不是實踐上的啓發。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的整體感受，就像是在一本厚厚的武功秘籍裏，找到瞭記載瞭無數招式名字的章節，但卻唯獨缺少瞭關於如何“齣招”的詳細圖解和指導。作者在講解數字電路的各種基本原理時，無疑是非常詳盡的，從最基礎的布爾代數到復雜的時序邏輯，幾乎每一個概念都進行瞭深入的剖析，並且輔以大量的公式推導和邏輯符號。對於那些渴望徹底理解數字電路“為什麼”是這樣運作的讀者來說，這本書提供瞭一個非常紮實的理論基礎。然而，當我想進一步探索“如何”將這些理論應用到實際的工程項目中時，這本書就顯得力不從心瞭。書中所提供的“應用”案例，大多是抽象的概念性展示，並沒有給齣具體的設計流程、硬件選型建議，甚至連實際的電路圖紙都很少見。這讓我感覺，我雖然知道瞭“招式”的名字，但卻不知道如何施展，更不知道在什麼場景下應該用哪一招。特彆是關於一些實際的工程問題，比如如何優化電路的功耗、如何提高信號的傳輸效率、如何在復雜的係統中進行調試，這些在書中幾乎沒有涉及。這讓我覺得，這本書更像是為那些想要成為數字電路理論研究者而準備的，而非為那些希望成為數字電路工程師的實踐者。它的內容過於偏重理論深度，而忽略瞭實際應用中的“拿來就用”和“解決問題”的指導性，因此，對於想要快速上手實際開發的讀者而言，這本書的價值相對有限。