現代數字電路與邏輯設計實驗教程 袁東明, 史曉東, 陳淩霄 9787563526048 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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袁東明，史曉東，陳淩霄 著

圖書標籤:

• 數字電路
• 邏輯設計
• 實驗教程
• 電子技術
• 高等教育
• 計算機硬件
• 電路分析
• EDA
• VHDL
• Verilog

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 北京郵電大學齣版社有限公司

ISBN：9787563526048

商品編碼：29514372254

包裝：平裝

齣版時間：2011-03-01

基本信息

書名：現代數字電路與邏輯設計實驗教程

定價：28.00元

作者：袁東明, 史曉東, 陳淩霄

齣版社：北京郵電大學齣版社有限公司

齣版日期：2011-03-01

ISBN：9787563526048

字數：

頁碼：

版次：5

裝幀：平裝

開本：12k

商品重量：0.381kg

編輯推薦

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內容提要

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本書主要介紹數字電路及邏輯設計實驗的相關內容。包括數字實驗基礎知識、數字邏輯器件等，重點介紹數字可編程器件、EDA工具、VHDL硬件描述語言和數字綜閤係統設計。本書還將介紹幾種數字實驗裝置，並配有豐富的實驗內容，包括數字電路基本實驗、EDA基礎實驗和數字係統綜閤實驗。
本書既介紹瞭數字電路的基本元件、基本實驗方法和實驗技巧，又介紹瞭可編程器件(PLD)、硬件描述語言(VHDL)及EDA工具和技術，把新技術、新器件及時引入教學實踐環節，體現現代數字係統的設計方法。實驗內容循序漸進，能引導、啓發學生的主動性和創新性。
本書可以作為大學本科和專科院校通信、電子工程類各專業的實驗教材，也可供相關領域的工程技術人員參考。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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數字邏輯世界探索之旅：原理、實踐與創新 本書旨在引領讀者深入探索數字邏輯設計的廣闊天地，從基礎概念的構建到復雜係統的實現，提供一條清晰且富有啓發性的學習路徑。我們不僅僅滿足於理論知識的傳授，更強調實踐操作的重要性，通過豐富的實驗項目，幫助讀者將抽象的數字邏輯原理轉化為生動的電路實現，從而深刻理解數字係統的運作機製。 核心內容概述： 第一部分：數字邏輯基礎與門電路 本部分是整個數字邏輯學習的基石。我們將從最基本的數字信號概念入手，闡述二進製、邏輯電平以及數字電路與模擬電路的根本區彆。隨後，逐一介紹構成數字世界的基本單元——邏輯門。 布爾代數與邏輯運算： 我們將詳細講解布爾代數的基本公理、定理，以及邏輯“與”、“或”、“非”、“異或”、“同或”等基本邏輯運算。通過大量實例，展示布爾代數在化簡邏輯錶達式、簡化電路設計中的強大作用。讀者將學會如何將實際問題抽象為邏輯函數，並運用布爾代數進行求解。 基本邏輯門電路： 詳細介紹AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR等基本邏輯門的構成原理、邏輯符號、真值錶以及在集成電路中的實現方式。我們將深入分析它們的工作特性，並通過簡單的組閤邏輯電路示例，展示邏輯門如何協同工作實現特定功能。 組閤邏輯電路設計與分析： 基於基本邏輯門，我們將引齣組閤邏輯電路的概念，即輸齣僅取決於當前輸入信號的電路。內容涵蓋： 最小項和最大項的概念： 理解邏輯函數的標準形式。 卡諾圖（Karnaugh Map）： 一種直觀、高效的邏輯函數化簡工具，我們將詳細講解不同變量數量的卡諾圖繪製與化簡方法，以及如何從化簡後的錶達式直接設計電路。 Quine-McCluskey算法： 作為卡諾圖的補充和替代，對於變量較多的情況，該算法能提供更係統化的化簡方案。 編碼器與譯碼器： 介紹優先級編碼器、帶優先級的編碼器、BCD轉七段數碼管譯碼器等實用電路的功能與設計。 多路選擇器（Multiplexer）與多路分配器（Demultiplexer）： 講解它們在數據選擇、信號路由中的關鍵作用，並提供設計實例。 加法器與減法器： 從半加器、全加器到多位加法器、並行加法器、先行進位加法器，深入理解算術運算的數字實現。 比較器： 實現對兩個二進製數的比較，輸齣大於、小於或等於的信號。 奇偶校驗電路： 用於數據傳輸中的錯誤檢測。 第二部分：時序邏輯電路與狀態機 本部分將從組閤邏輯電路過渡到更為復雜的時序邏輯電路，引入“狀態”和“時間”的概念，為構建能夠存儲信息和執行序列操作的電路奠定基礎。 觸發器（Flip-Flops）： 時序邏輯電路的基本存儲單元。我們將詳細介紹： SR觸發器： 最基本的異步觸發器，理解其建立時間、保持時間以及競賽冒險等問題。 D觸發器： 重要的同步觸發器，確保數據的穩定存儲。 JK觸發器： 功能更強大的觸發器，能夠模擬SR和D觸發器，並實現翻轉功能。 T觸發器： 用於計數器等應用。 主從觸發器與邊沿觸發器： 深入理解觸發器的觸發機製，避免亞穩態等問題。 寄存器（Registers）： 由多個觸發器組成的存儲單元，用於存儲一組二進製數據。我們將介紹： 並行輸入/並行輸齣（PIPO）寄存器： 數據的直接讀寫。 串行輸入/串行輸齣（SISO）寄存器： 數據的移位操作。 並行輸入/串行輸齣（PISO）寄存器： 串行數據轉換。 串行輸入/並行輸齣（SIPO）寄存器： 並行數據輸齣。 移位寄存器： 作為實現移位運算、延遲、序列發生器等功能的核心。 計數器（Counters）： 實現對脈衝信號進行計數的電路。我們將深入講解： 異步計數器（行波進位計數器）： 結構簡單，但存在進位延遲問題。 同步計數器（並行進位計數器）： 解決瞭異步計數器的進位延遲問題，效率更高。 二進製計數器、十進製計數器（BCD計數器）： 常見的計數器類型。 可預置計數器、可置數計數器： 擴展計數器的功能。 移位寄存器型計數器（Johnson計數器、Twisted Ring Counter）： 特殊的序列發生器。 有限狀態機（Finite State Machines - FSM）： 數字係統設計的核心模型。我們將詳細闡述： 狀態圖與狀態轉換圖： 直觀錶示FSM的內部狀態和狀態之間的轉換。 米利（Mealy）型狀態機與摩爾（Moore）型狀態機： 兩種不同的FSM模型，理解它們的輸齣機製。 狀態機設計流程： 從需求分析到狀態分配、生成狀態轉換錶，再到邏輯實現。 狀態冒險與同步化： 解決FSM設計中的潛在問題。 狀態機的實際應用： 例如序列發生器、控製器、接口邏輯等。 第三部分：存儲器與可編程邏輯器件 在掌握瞭基本邏輯門和時序電路後，我們將目光投嚮存儲數據和實現靈活邏輯的器件。 半導體存儲器： 隨機存取存儲器（RAM）： 靜態RAM（SRAM）： 速度快，功耗較高，常用於緩存。 動態RAM（DRAM）： 存儲密度高，成本低，但需要刷新。 隻讀存儲器（ROM）： 掩膜ROM（MROM）： 一次性寫入，成本低。 可編程ROM（PROM）： 用戶可編程一次。 可擦寫可編程ROM（EPROM）： 可通過紫外綫擦除。 電可擦寫可編程ROM（EEPROM）： 可通過電信號擦除，常用於嵌入式係統。 閃存（Flash Memory）： EEPROM的改進，速度更快，擦寫單元更大。 可編程邏輯器件（PLDs）： 提供瞭高度靈活和集成化的邏輯設計解決方案。 可編程陣列邏輯（PAL）： 可編程AND陣列，固定OR陣列。 通用陣列邏輯（GAL）： 改進的PAL，具有可編程輸齣邏輯。 可編程邏輯陣列（PLA）： 可編程AND陣列和可編程OR陣列。 現場可編程門陣列（FPGA）： 具有極高的靈活性和可重構性，由大量的可編程邏輯塊、可編程互連綫和I/O塊組成。我們將介紹FPGA的基本架構和開發流程。 復雜可編程邏輯器件（CPLD）： 介於PAL/GAL和FPGA之間，具有較高的集成度和更快的響應速度。 硬件描述語言（HDL）： Verilog和VHDL，介紹其在描述數字電路結構和行為方麵的作用，以及如何使用HDL進行邏輯設計和仿真。 第四部分：現代數字係統設計與實驗 本部分將理論與實踐緊密結閤，通過一係列精心設計的實驗項目，讓讀者親手搭建、測試和調試數字電路，鞏固所學知識，並體驗實際設計過程中的挑戰與樂趣。 實驗平颱介紹： 介紹實驗中可能使用的工具，例如數字邏輯實驗箱、萬用錶、示波器、邏輯分析儀、EDA軟件（如Quartus, Vivado）等。 基礎邏輯門電路的實現與測試： 使用集成電路芯片搭建AND, OR, NOT等基本邏輯門，驗證其真值錶。 組閤邏輯電路設計實驗： 設計並實現一個4位二進製加法器。 設計並實現一個BCD碼譯碼器，驅動七段數碼管顯示。 設計一個簡單的多路選擇器電路。 時序邏輯電路設計實驗： 搭建並測試SR、D、JK觸發器。 實現一個3位同步二進製加法計數器。 設計並實現一個移位寄存器，用於數據串並轉換。 狀態機設計實驗： 設計一個簡單的交通燈控製器。 實現一個序列檢測器。 基於FPGA/CPLD的實驗： 使用HDL語言編寫一個簡單的組閤邏輯電路，並在FPGA闆上實現。 使用HDL語言編寫一個簡單的狀態機，並在FPGA闆上實現。 設計並實現一個簡易的電子琴。 進階實驗課題： 可能會涉及一些更復雜的課題，例如簡單CPU的構成模塊、數據通路設計、微指令控製等，以激發讀者的創新思維。 本書的特色： 由淺入深，循序漸進： 從最基本的概念講起，逐步引入復雜的設計方法和器件，確保讀者能夠紮實掌握每一個知識點。 理論與實踐高度統一： 每一章節的理論講解都緊密結閤實際的實驗項目，強調動手能力的重要性。 豐富的實驗內容： 實驗項目設計貼近實際應用，覆蓋瞭數字邏輯設計的核心內容，為讀者提供瞭寶貴的實踐經驗。 清晰易懂的語言風格： 采用清晰、準確、生動的語言，避免使用過於晦澀的術語，力求讓讀者易於理解。 強調設計思想： 不僅僅教授“如何做”，更引導讀者思考“為什麼這樣做”，培養讀者的邏輯思維和問題解決能力。 通過本書的學習，讀者將能夠： 深刻理解數字邏輯的基本原理和核心概念。 掌握各種邏輯門電路、組閤邏輯電路和時序邏輯電路的設計與分析方法。 熟悉常用的存儲器和可編程邏輯器件的工作原理和應用。 能夠運用硬件描述語言進行數字電路的設計與仿真。 具備獨立完成中小型數字係統設計項目的能力。 為進一步學習微處理器、微控製器、嵌入式係統、數字信號處理等相關領域打下堅實的基礎。 無論您是初學者，還是希望鞏固和拓展數字邏輯知識的在讀學生或工程技術人員，本書都將是您探索數字邏輯世界的理想伴侶。讓我們一起開啓這場激動人心的數字邏輯之旅！

評分☆☆☆☆☆

評價三： 這本書的排版和圖示質量確實值得稱贊，這對於理解復雜的邏輯圖和時序波形圖至關重要。在數字電路的學習中，一張清晰的電路圖勝過韆言萬語，而這本書在這方麵做得非常齣色。所有的邏輯圖都采用瞭清晰的綫條和標準化的符號，即便是涉及多個芯片互聯的復雜係統，也能一眼看齣信號的流嚮和連接關係。特彆是對於那些時序圖的繪製，簡直是藝術品級彆的細緻。它們準確地標示齣瞭建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）這些關鍵的時序參數，配閤文字的解釋，讓我對競爭冒險和亞穩態等概念有瞭直觀的認識。我個人對那些晦澀難懂的抽象概念非常頭疼，但得益於這些高質量的視覺輔助，很多過去睏擾我的難題迎刃而解。這不僅僅是印刷質量的問題，更是作者對教學媒介的深刻理解——他們知道如何利用圖形語言來高效地傳遞信息。可以說，這本書的視覺呈現極大地降低瞭學習麯綫，讓讀者能夠更專注於電路邏輯本身，而不是在試圖解讀模糊不清的圖錶上浪費時間精力。

評分☆☆☆☆☆

評價五： 我對這本書的編寫風格中透露齣的一種嚴謹的學術態度印象深刻。作者們似乎對每一個概念的定義都進行瞭反復的斟酌和推敲，力求用最精確的術語來描述復雜的物理現象。這種一絲不苟的態度，使得這本書在作為工具書參考時也顯得格外可靠。書中對於某些邏輯設計中的“陷阱”——那些看似正確但實際操作中容易齣錯的地方——都有專門的警示和深入的剖析。比如，在討論時序邏輯電路的復位機製時，作者不僅給齣瞭標準做法，還詳細分析瞭“上電復位”和“異步復位”在係統啓動時的細微差異，以及這些差異可能導緻的潛在風險。這種對細節的關注，體現瞭作者們豐富的實踐經驗，他們仿佛經曆過無數次的電路調試失敗，並將這些寶貴的教訓濃縮在瞭文字之中。對於我這樣一個追求精確和可靠性的學習者來說，這種深度和廣度兼備的講解方式，是學習復雜技術課程時最需要的保障。它讓我確信，我所學到的知識是經過實踐檢驗、站得住腳的。

評分☆☆☆☆☆

評價二： 作為一本實驗教程，它最讓我稱贊的一點是理論與實踐的結閤得非常到位。很多教程隻是把實驗流程寫得像個菜譜，告訴你“照著做就行”，但這本書明顯高明得多。在介紹完某一類邏輯電路的理論基礎後，緊接著就會給齣詳細的實驗設計思路和步驟，而且，這些實驗不僅僅是簡單的驗證性實驗，很多都帶有一定的設計和優化成分。例如，在設計一個加法器或者計數器時，書中會引導你去思考如何利用不同的邏輯門組閤來實現最優化的電路結構，這極大地鍛煉瞭我們的係統思維能力。更重要的是，它對實驗中可能遇到的問題和調試方法也做瞭詳盡的闡述，這纔是真正體現瞭一本優秀實驗指導書價值的地方。我記得有一次我在搭建一個有限狀態機時遇到瞭意想不到的毛刺問題，翻閱書中關於時序電路調試的部分，很快就找到瞭解決問題的關鍵思路。這種將“做中學”的理念融入到書本結構中的設計，使得學習過程充滿瞭主動性和探索欲，遠比死記硬背要有效得多。它教會我的不僅僅是如何搭建電路，更是如何像一個真正的工程師那樣去分析和解決工程問題。

評分☆☆☆☆☆

評價四： 從教材的整體編排來看，它展現瞭一種非常現代化的教學理念，即緊密貼閤現代集成電路（IC）技術的發展趨勢。書中對一些新興的數字電路概念，比如鎖存器與觸發器的對比、同步電路與異步電路的優缺點分析，都體現瞭與當前主流設計規範的同步。它沒有沉溺於過時的技術細節，而是將重點放在瞭那些在FPGA或ASIC設計中依然會用到的核心模塊設計上。此外，書中對於硬件描述語言（HDL）在邏輯設計中的應用雖然不是主綫，但也有適當的提及和引導，這對於我們這些需要麵嚮工程實踐的讀者來說，是非常必要的“前瞻性”教育。它讓我意識到，單純的原理圖設計已經不能滿足現代需求，必須將邏輯思維轉化為可綜閤的代碼描述。這種對未來技能的培養導嚮，使得這本書的實用價值遠遠超齣瞭單純的理論學習範疇，更像是一份為進入數字係統設計行業準備的預備課程。讀完之後，我對後續學習Verilog或VHDL也有瞭更清晰的方嚮感和更紮實的基礎支撐。

評分☆☆☆☆☆

評價一： 這本關於現代數字電路與邏輯設計的實驗教程，讀起來真是讓人感到既充實又有點小小的挑戰。首先，從內容深度上來說，它並沒有停留在那種淺嘗輒止的理論介紹上，而是真正深入到瞭現代電路設計中那些最核心的概念。比如，對於組閤邏輯和時序邏輯的講解，作者們顯然是花瞭不少心思去構建一個嚴謹的知識體係。我特彆欣賞它在講解基本邏輯門電路時，是如何巧妙地過渡到更復雜的譯碼器、多路復用器以及觸發器設計的。書中對這些核心組件的分析，不僅僅停留在功能描述，更深入到瞭它們在實際電路中的工作原理和性能考量。對於初學者來說，這些部分的理解可能需要反復閱讀和思考，但一旦真正掌握，你會發現自己對數字係統的底層邏輯有瞭更清晰的認識。而且，書中的理論推導過程非常詳盡，每一步的數學依據和物理意義都解釋得非常到位，這對於想要深入理解芯片內部運作機製的人來說，簡直是寶藏。我感覺自己像是在被一位經驗豐富的工程師手把手地帶著走，從最基礎的布爾代數開始，一步步搭建起復雜的數字係統。這種循序漸進的結構，讓原本枯燥的理論學習變得有章可循，讓人有信心去攻剋後續更難的章節。