數字電路與係統(第3版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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戚金清 著

圖書標籤:

• 數字電路
• 數字係統
• 邏輯電路
• 計算機組成原理
• 電子技術
• 高等教育
• 教材
• 第三版
• 電路分析
• 係統設計

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121280559

商品編碼：29378311399

包裝：平裝

齣版時間：2016-01-01

基本信息

書名：數字電路與係統(第3版)

定價：45.00元

作者：戚金清

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-01-01

ISBN：9787121280559

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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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數字電子技術是信息、通信、計算機、控製等領域工程技術人員必須掌握的基本理論和技能，本書主要講解瞭數字邏輯基礎，邏輯門電路，邏輯代數基礎，組閤邏輯電路，觸發器，時序邏輯電路，脈衝波形的産生與變換，數字係統設計基礎，數模與模數轉換，半導體存儲器及可編程邏輯器件，硬件描述語言Verilog HDL等內容。第3版修訂瞭各章相關內容，並增加或修訂瞭部分例題及習題。

目錄

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章 數字邏輯基礎11.1 模擬信號11.2 數字信號21.3 模擬電路與數字電路21.4 數製41.5 數製間的轉換61.5.1 任意進製轉換成十進製61.5.2 十進製轉換成任意進製61.5.3 二進製與八進製間的轉換71.5.4 二進製與十六進製間的轉換81.6 代碼81.6.1 二-十進製代碼81.6.2 格雷碼91.6.3 字符代碼91.7 二進製代碼的錶示法101.8 帶符號二進製數的錶示法101.8.1 二進製正數錶示法101.8.2 二進製負數錶示法101.8.3 帶符號二進製數的運算111.9 偏移碼12習題12第2章 邏輯門電路142.1 概述142.2 邏輯門電路介紹142.2.1 基本邏輯門電路142.2.2 復閤邏輯門電路152.3 TTL集成門電路172.3.1 TTL集成電路概述172.3.2 TTL與非門182.3.3 TTL與非門的電氣特性202.3.4 其他類型TTL門電路222.3.5 TTL電路的改進係列272.4 MOS門電路282.4.1 NMOS門電路282.4.2 CMOS 電路302.4.3 CMOS電路特點322.4.4 集成電路使用注意事項32*2.5 TTL與CMOS電路的連接33*2.6 TTL、CMOS常用芯片介紹34習題35第3章 邏輯代數基礎413.1 邏輯代數運算法則413.1.1 基本邏輯運算413.1.2 邏輯代數的基本定律423.1.3 邏輯代數的基本規則423.1.4 邏輯代數常用公式433.2 邏輯函數的標準形式433.2.1 小項和標準與或式433.2.2 大項和標準或與式453.2.3 大項與小項的關係463.3 邏輯函數的公式化簡法473.4 邏輯函數的卡諾圖化簡法483.4.1 卡諾圖483.4.2 用卡諾圖錶示邏輯函數493.4.3 用卡諾圖化簡邏輯函數493.4.4 具有隨意項的邏輯函數化簡513.4.5 引入變量卡諾圖52習題53第4章 組閤邏輯電路594.1 組閤邏輯電路分析594.2 組閤邏輯電路設計604.3 編碼器634.3.1 普通編碼器634.3.2 優先編碼器644.4 譯碼器674.4.1 二進製譯碼器674.4.2 碼製變換譯碼器704.4.3 顯示譯碼器714.5 數據選擇器754.5.1 數據選擇器754.5.2 數據選擇器實現邏輯函數764.6 數值比較器784.6.1 一位數值比較器794.6.2 四位數值比較器7485794.6.3 數值比較器的位數擴展804.7 加法電路804.7.1 半加器814.7.2 全加器814.7.3 超前進位加法器7428382*4.8 組閤邏輯電路的競爭冒險844.8.1 競爭冒險的分類與判彆844.8.2 競爭冒險消除方法85習題86第5章 觸發器925.1 電平觸發的觸發器925.1.1 由與非門構成的基本RS觸發器925.1.2 時鍾觸發器965.2 脈衝觸發的觸發器1005.2.1 主從RS觸發器1005.2.2 主從JK觸發器1015.3 邊沿觸發的觸發器1055.3.1 TTL邊沿觸發器1055.3.2 CMOS邊沿觸發器1075.4 觸發器的分類和區彆110*5.5 觸發器之間的轉換1125.6 觸發器的典型應用112習題114第6章 時序邏輯電路1196.1 時序邏輯電路的基本概念1196.1.1 時序邏輯電路的結構及特點1196.1.2 時序邏輯電路的分類1206.1.3 時序邏輯電路的錶示方法1206.2 同步時序邏輯電路的一般分析方法1216.3 同步時序邏輯電路的設計1246.4 計數器1316.4.1 4位二進製同步集成計數器741611316.4.2 8421BCD碼同步加法計數器741601336.4.3 同步二進製加法計數器741631346.4.4 二-五-十進製異步加法計數器742901346.4.5 集成計數器的應用1356.5 寄存器1406.5.1 寄存器741751406.5.2 移位寄存器1416.5.3 集成移位寄存器741941436.5.4 移位寄存器構成的移位型計數器144*6.6 序列信號發生器1476.6.1 計數型序列信號發生器1476.6.2 移位型序列信號發生器147習題150第7章 脈衝波形的産生與變換1557.1 555定時器1557.2 施密特觸發器1567.2.1 555定時器構成的施密特觸發器1567.2.2 門電路構成的施密特觸發器1577.2.3 集成施密特觸發器1597.2.4 施密特觸發器的應用1597.3 單穩態觸發器1617.3.1 TTL與非門組成的微分型單穩態觸發器1617.3.2 555定時器構成的單穩態觸發器1637.3.3 集成單穩態觸發器1647.3.4 單穩態觸發器的應用1667.4 多諧振蕩器1697.4.1 555定時器構成的多諧振蕩器1697.4.2 TTL與非門構成的多諧振蕩器1717.4.3 石英晶體振蕩器1737.4.4 施密特觸發器構成的多諧振蕩器1737.4.5 多諧振蕩器的應用175習題176第8章 數字係統設計基礎1808.1 數字係統概述1808.1.1 數字係統結構1808.1.2 數字係統的定時1808.1.3 數字係統設計的一般過程1818.2 算法狀態機——ASM圖錶1818.2.1 ASM圖錶符號1818.2.2 ASM圖錶的含義1838.2.3 ASM圖錶的建立1848.3 數字係統設計185習題193第9章 數模與模數轉換1969.1 數模轉換電路1969.1.1 數模轉換關係1969.1.2 權電阻網絡DAC1979.1.3 R-2R 梯形電阻網絡DAC1989.1.4 R-2R倒梯形電阻網絡DAC1999.1.5 電流激勵DAC2009.1.6 集成數模轉換電路2009.1.7 數模轉換的主要技術指標2059.2 模數轉換電路2079.2.1 ADC的工作過程2079.2.2 並行比較ADC2099.2.3 並/串型ADC2119.2.4 逐次逼近型ADC2129.2.5 雙積分ADC2149.2.6 集成模數轉換電路2169.2.7 模數轉換的主要技術指標218習題2190章 半導體存儲器及可編程邏輯器件22310.1 半導體存儲器概述22310.1.1 半導體存儲器的分類22310.1.2 存儲器的技術指標22410.2 存儲器RAM22410.2.1 RAM的基本結構22510.2.2 RAM芯片簡介22810.2.3 RAM的容量擴展22910.3 隻讀存儲器ROM23110.3.1 ROM的分類23110.3.2 ROM的結構與基本原理23210.3.3 ROM應用23310.4 可編程邏輯器件PLD23610.4.1 可編程邏輯器件概述23610.4.2 可編程邏輯器件的基本結構和電路錶示方法23710.4.3 復雜可編程邏輯器件CPLD23910.4.4 現場可編程門陣列FPGA24310.4.5 CPLD/FPGA設計方法與編程技術247習題2501章 硬件描述語言Verilog HDL25611.1 Verilog HDL的基本知識25611.1.1 什麼是Verilog HDL25611.1.2 Verilog HDL的發展曆史25611.1.3 Verilog HDL程序的基本結構25711.2 Verilog HDL的基本元素25911.2.1 注釋符25911.2.2 標識符26011.2.3 關鍵字26011.2.4 間隔符26011.2.5 操作符26011.2.6 數據類型26411.3 Verilog HDL的基本語句26911.3.1 過程結構語句26911.3.2 語句塊27111.3.3 時序控製27211.3.4 賦值語句27311.3.5 分支語句27411.3.6 循環語句27511.4 Verilog HDL程序設計實例27711.4.1 基本邏輯門電路設計27711.4.2 組閤邏輯電路設計28011.4.3 時序邏輯電路設計28611.4.4 數字係統設計實例29111.5 Verilog HDL的模擬仿真29411.5.1 Quartus II開發軟件29411.5.2 仿真實例296習題303參考文獻304

作者介紹

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戚金清，大連理工大學電信學院教師，從事電子電路設計、數字電路與數字係統等課程的教學以及科研工作，多次獲得教學、科研方麵的奬項。

文摘

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序言

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《精通數字邏輯設計：理論、實踐與前沿應用》 內容簡介 本書是一本麵嚮高等院校電子信息類、計算機類相關專業本科生和研究生的數字邏輯設計教材，同時也可作為從事數字係統設計、嵌入式係統開發、集成電路設計等工程技術人員的參考書。本書旨在係統深入地闡述數字邏輯設計的核心理論、關鍵技術，並結閤當前行業發展的前沿趨勢，引導讀者掌握數字係統的分析、設計、驗證以及優化方法。 第一部分：數字邏輯設計基礎 本部分將帶領讀者從最基本的核心概念齣發，逐步建立起對數字邏輯世界的全麵認知。 緒論 數字係統概述：係統介紹數字係統的基本概念、發展曆程及其在現代科技和社會中的重要作用。探討數字信號與模擬信號的區彆，以及數字係統為何在信息處理、通信、控製等領域占據主導地位。 數製與編碼：深入講解二進製、八進製、十進製、十六進製等常用數製之間的轉換方法，以及BCD碼、餘三碼、格雷碼、ASCII碼等不同編碼的應用場景和特性。重點講解定點數和浮點數的錶示方式，以及由此帶來的溢齣、精度等問題。 邏輯門電路：詳細介紹基本邏輯門（與門、或門、非門）、通用邏輯門（與非門、或非門、異或門）的邏輯功能、真值錶、邏輯符號和電路實現。通過講解基本門電路的組閤，引齣更復雜的邏輯功能。 布爾代數基礎：係統闡述布爾代數的基本公理、定理和公式（如交換律、結閤律、分配律、吸收律、德摩根定律等）。講解如何利用布爾代數進行邏輯函數的化簡和運算，為後續邏輯電路設計奠定理論基礎。 組閤邏輯電路 組閤邏輯電路的設計步驟：詳細闡述從問題描述到最終電路實現的完整設計流程，包括邏輯功能的分析、真值錶的建立、布爾錶達式的化簡、卡諾圖化簡法、Quine-McCluskey方法等。 常用組閤邏輯電路模塊：深入講解譯碼器、編碼器、多路選擇器、數據分配器、加法器（半加器、全加器、多位加法器）、減法器、比較器、數值轉換器等基本組閤邏輯電路模塊的原理、功能和應用。通過實例分析，幫助讀者理解這些模塊在實際係統中的作用。 組閤邏輯電路的分析與優化：講解如何對已有的組閤邏輯電路進行邏輯功能分析，並探討提升電路性能（如速度、功耗、麵積）的優化策略，包括使用通用邏輯門、並行處理等技術。 時序邏輯電路 時序邏輯電路的基本概念：區分組閤邏輯電路和時序邏輯電路的根本區彆，引入時鍾信號、觸發器、狀態等關鍵概念。 觸發器：詳細介紹各類基本觸發器（SR觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器）的工作原理、狀態轉換圖、時序圖和電路結構。重點講解主從型觸發器和邊沿觸發器的設計與特性。 寄存器與移位寄存器：講解寄存器的功能及其在數據存儲、暫存中的作用，介紹各類移位寄存器（串入串齣、串入並齣、並入串齣、並入並齣）的工作方式和應用。 計數器：分類講解同步計數器（二進製同步計數器、十進製同步計數器）和異步計數器（行波計數器）的設計原理、工作特點和應用。討論如何設計任意模數的計數器。 第二部分：數字係統設計與實現 本部分將引導讀者掌握更復雜的數字係統設計方法，並瞭解實際實現技術。 有限狀態機（FSM） 狀態機模型：介紹摩爾（Moore）型和米利（Mealy）型有限狀態機的基本模型，包括狀態圖、狀態錶的設計方法。 狀態機設計流程：詳細講解如何根據係統功能需求，設計和實現狀態機，包括狀態的分配（編碼）、輸齣邏輯的設計、時序邏輯電路的實現。 狀態機的分析與優化：討論如何分析已有的狀態機電路，並提齣狀態最小化、硬件優化等技術。 可編程邏輯器件（PLD）與FPGA設計 PLD概述：介紹可編程邏輯器件的基本類型，如PLA、PAL、GAL等，講解其結構和工作原理。 FPGA（現場可編程門陣列）：詳細介紹FPGA的體係結構（可配置邏輯塊CLB、輸入輸齣塊IOB、可編程互連綫、硬件乘法器、DSP塊等）。 硬件描述語言（HDL）：重點介紹Verilog HDL和VHDL兩種主流硬件描述語言，講解其基本語法、數據類型、行為級建模、數據流建模、結構級建模等。 FPGA設計流程：貫穿整個FPGA設計流程，包括需求分析、HDL代碼編寫、仿真驗證、綜閤、布局布綫、時序約束、下載與調試。 高級FPGA設計技巧：探討時序收斂、低功耗設計、資源優化、IP核的使用等高級設計方法。 存儲器係統 存儲器分類：講解不同類型的存儲器，如RAM（SRAM、DRAM）、ROM（PROM、EPROM、EEPROM）、Flash存儲器等，分析其工作原理、性能特點和應用領域。 存儲器接口設計：介紹如何將存儲器與CPU或其他邏輯單元進行接口連接，包括地址綫、數據綫、控製綫的連接方式。 存儲器擴展：講解如何通過地址譯碼等技術擴展存儲器容量，以滿足大規模數據存儲的需求。 第三部分：高級主題與前沿應用 本部分將拓展讀者的視野，介紹數字邏輯設計領域的一些高級技術和最新發展。 同步與異步設計 同步時序邏輯設計：強調時鍾在同步時序設計中的核心作用，講解時鍾域、時鍾偏移、時鍾抖動等概念，以及如何避免亞穩態。 異步時序邏輯設計：介紹異步設計的概念和優勢（如低功耗、無時鍾偏斜問題），講解異步握手協議（如Two-Phase Handshake, Four-Phase Handshake）等。 信號完整性與功耗設計 信號完整性：討論信號在高速傳輸中的反射、串擾、電磁乾擾（EMI）等問題，講解降低信號完整性問題的常用方法，如阻抗匹配、端接、PCB布綫規則等。 功耗分析與優化：講解數字電路功耗的來源（動態功耗、靜態功耗），介紹降低功耗的技術，如時鍾門控、電壓與頻率調節（DVFS）、低功耗邏輯單元等。 數字信號處理（DSP）基礎 DSP概述：介紹數字信號處理的基本概念，如采樣、量化、數字濾波、傅裏葉變換等。 DSP在數字係統中的應用：講解DSP在音頻、視頻處理、通信係統、圖像識彆等領域的應用，以及相應的硬件實現方法。 現代處理器架構與接口技術 CPU工作原理簡述：簡要介紹CPU的基本構成（ALU、控製單元、寄存器等）和指令執行流程。 常見接口標準：介紹USB、PCIe、DDR、HDMI等主流接口技術的原理和應用。 前沿研究方嚮 片上係統（SoC）設計：介紹SoC的構成、設計挑戰與方法，以及其在移動設備、嵌入式係統等領域的廣泛應用。 低功耗和高能效設計：探討如何通過創新的架構和電路設計實現更低的功耗和更高的能效。 可信計算與安全設計：介紹在數字係統中保障信息安全和硬件可信度的技術。 人工智能與硬件加速：探討如何利用FPGA等硬件平颱加速AI算法的計算。 本書的特色 理論與實踐相結閤：在講解理論知識的同時，大量引用實際工程案例和設計技巧，幫助讀者將理論知識轉化為實際技能。 內容循序漸進：從基礎的邏輯門電路到復雜的FPGA設計，內容安排由淺入深，適閤不同基礎的讀者。 緊跟技術前沿：涵蓋瞭現代數字邏輯設計中的最新技術和發展趨勢，如FPGA設計、DSP應用、低功耗設計等。 豐富圖示與例題：書中配有大量的電路圖、時序圖、狀態圖等，並提供豐富的例題和課後習題，幫助讀者加深理解。 注重工程思維：引導讀者培養良好的工程設計習慣，強調設計的可實現性、可維護性和優化性。 通過學習本書，讀者將能夠紮實掌握數字邏輯設計的理論基礎，熟練運用各種設計工具和方法，並能獨立完成中小型數字係統的設計與實現，為未來在集成電路設計、嵌入式係統開發、通信工程等領域的工作打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的理論部分講得實在是太深入瞭！我之前學數字電路的時候，總是感覺概念有些模糊，但這本書的講解就像庖丁解牛一樣，把每一個概念都拆解得明明白白。從最基礎的邏輯門開始，一直講到各種復雜的組閤邏輯和時序邏輯電路。它不僅僅是羅列公式和定理，更重要的是給齣瞭很多直觀的圖示和例子，讓人很容易理解這些抽象的概念是如何在實際電路中實現的。而且，它還非常注重理論與實踐的結閤，不僅僅是讓你知道“是什麼”，更會告訴你“為什麼”。比如，在講解卡諾圖化簡的時候，它會詳細解釋為什麼要這樣做，以及化簡後的好處，這比我之前看過的任何資料都解釋得更透徹。作者在邏輯推理方麵做得非常到位，每一步的推導都清晰可見，不會讓人産生“怎麼突然就變成這樣瞭”的睏惑。對於想要真正理解數字電路底層原理的讀者來說，這本書絕對是不可多得的寶藏。它為我打下瞭堅實的理論基礎，讓我對後續的學習更有信心。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最深刻的印象是它對復雜係統分析方法的清晰闡述。在學習數字電路的過程中，我常常會對一些大型的、相互關聯的係統感到無從下手，不知道如何去理解它的整體架構和工作流程。而這本書，通過引入係統框圖、模塊化設計等概念，為我提供瞭一種有效的分析工具。它詳細講解瞭如何將一個復雜的數字係統分解成若乾個更小的、易於管理的子模塊，以及如何理解這些子模塊之間的接口和通信方式。比如，它在講解存儲器係統的時候，不僅僅是介紹瞭RAM和ROM的原理，更重要的是展示瞭如何將它們集成到一個更大的係統中，以及如何設計相應的控製邏輯。這種自頂嚮下的設計思路，讓我能夠更係統地看待和理解數字係統，也極大地提高瞭我的問題解決能力。這本書真正教會瞭我“如何思考”數字係統，而不僅僅是“如何操作”。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書對我的思維方式産生瞭潛移默化的影響。它在講解過程中，不僅僅是知識的傳遞，更是一種邏輯思維的訓練。很多時候，它會設置一些“思考題”或者“挑戰”，引導你去主動地探索和發現。我發現，通過解決這些問題，我不僅加深瞭對知識的理解，更重要的是培養瞭一種嚴謹的、分析性的思維習慣。它鼓勵我去質疑、去驗證，而不是被動地接受。比如，在介紹某種邏輯電路的冗餘性時，它會引導你去思考在什麼條件下這種冗餘是必要的，以及如何通過分析來消除不必要的冗餘。這種循循善誘的教學方式，讓我感覺自己不僅僅是在學習一門技術，更是在提升自己的認知能力。這本書讓我明白，學習數字電路不僅僅是記住公式和原理，更重要的是理解其背後的邏輯和思維方式，這對於我未來的學習和工作都有著長遠的影響。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容編排和案例設計真是讓我眼前一亮！我一直覺得學習數字電路很難找到閤適的實踐項目，要麼太簡單，要麼太復雜，難以入手。但這本書在這方麵做得非常齣色。它在每一章的最後都提供瞭一些精心設計的實驗項目，而且這些項目不僅僅是簡單的“搭積木”，而是能夠真正鍛煉讀者的設計和排錯能力的。比如，有一個項目是設計一個簡單的交通燈控製器，它要求讀者不僅要完成邏輯功能，還要考慮到時序和狀態轉換，這讓我充分體會到瞭時序邏輯的魅力。更棒的是，它還提供瞭詳細的電路圖、元器件清單，甚至還有一些調試技巧。我按照書上的步驟一步步操作，遇到問題也能很快地根據書上的提示找到解決方案。這讓我感覺自己不再是孤軍奮戰，而是有一個經驗豐富的導師在旁邊指導。通過這些實踐項目，我不僅鞏固瞭理論知識，還學會瞭很多工程上的經驗，這對於我未來的工作和學習都非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

我得說，這本書在學術深度和廣度上都達到瞭一個新的高度。它不僅僅局限於基本的數字邏輯，還觸及瞭很多更高級的數字係統設計和驗證技術。比如，它對FPGA的設計流程、VHDL/Verilog硬件描述語言的應用都有非常詳盡的介紹。這讓我意識到，現代數字電路設計已經遠遠超齣瞭用邏輯門搭電路的範疇。它講解瞭如何使用EDA工具進行仿真、綜閤和實現，以及如何進行性能分析和優化。我印象特彆深刻的是關於狀態機設計的章節，它不僅講解瞭不同類型狀態機的特點，還提供瞭如何用硬件描述語言來實現的實例，這讓我對如何從抽象的概念轉化為實際可執行的代碼有瞭更清晰的認識。這本書的知識體係非常完整，感覺就像一本數字電路設計的百科全書，能夠滿足不同層次讀者的需求，無論你是初學者還是想要深入研究的專業人士，都能從中獲益匪淺。