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： 書逸天下圖書專營店

齣版社： 北京郵電大學齣版社有限公司

ISBN：9787563526048

商品編碼：29572542689

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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《邏輯的奧秘：從基礎到應用的數字電路設計探索》 內容梗概： 《邏輯的奧秘：從基礎到應用的數字電路設計探索》是一本深入淺齣的數字電路設計與邏輯原理的綜閤性教材，旨在為讀者構建堅實的理論基礎，並引導其掌握實用的設計技能。本書以嚴謹的邏輯思維為核心，循序漸進地剖析數字電路的構成要素、工作原理以及設計方法，從最基本的邏輯門到復雜的組閤邏輯和時序邏輯電路，再到現代數字係統中的重要概念，力求讓讀者全麵理解數字世界的底層運作機製。 本書共分為六大部分，共計二十章。 第一部分：邏輯世界的基石——布爾代數與邏輯門 本部分將帶領讀者進入抽象而又至關重要的邏輯世界，從最根本的數學工具——布爾代數入手。我們將學習布爾代數的基本公理、定理以及常用的化簡方法，理解邏輯變量、邏輯運算（AND、OR、NOT）的本質。隨後，我們將引入實現這些邏輯運算的物理單元——邏輯門，詳細介紹各種基本邏輯門（如與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門、同或門）的符號、真值錶、邏輯錶達式以及它們在實際電路中的應用。通過對邏輯門的深入理解，讀者將為後續更復雜的電路設計打下堅實的基礎。 第一章：布爾代數基礎： 介紹邏輯變量、邏輯常量、基本邏輯運算（AND, OR, NOT）的定義、符號和性質。深入講解布爾代數的公理係統，包括交換律、結閤律、分配律、吸收律、德摩根定律等，並展示如何運用這些定律進行邏輯錶達式的化簡。 第二章：基本邏輯門電路： 詳細介紹各種基本邏輯門（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）的圖形符號、真值錶、邏輯功能和常用錶達式。分析這些邏輯門在集成電路中的物理實現原理（如TTL和CMOS技術簡介）。 第三章：通用邏輯門與邏輯錶達式的化簡： 講解如何利用通用邏輯門（如NAND門或NOR門）構建任意邏輯函數。重點介紹卡諾圖（Karnaugh Map）方法，從2變量到4變量的卡諾圖化簡，以及如何處理“Don’t Care”條件，有效地化簡復雜的邏輯錶達式，為實現更高效的電路奠定基礎。 第二部分：組閤邏輯電路：實現指令的精確映射 在掌握瞭基礎邏輯門之後，本部分將聚焦於組閤邏輯電路的設計。組閤邏輯電路由輸入信號直接決定輸齣信號，其特點是沒有記憶功能。我們將學習如何設計各種重要的組閤邏輯電路模塊，例如編碼器、譯碼器、數據選擇器（Multiplexer）、數據分配器（Demultiplexer）、加法器（Half Adder, Full Adder）、減法器以及比較器等。通過分析這些電路的功能和結構，讀者將理解它們在數據處理、控製邏輯和算術運算中的核心作用，並學會如何根據具體需求設計和實現這些模塊。 第四章：編碼器與譯碼器： 講解優先編碼器（Priority Encoder）和普通編碼器的設計原理與應用。詳細介紹n-to-2^n譯碼器（Decoder）的功能，包括地址譯碼、BCD到七段數碼管譯碼等典型應用。 第五章：數據選擇器與數據分配器： 深入剖析數據選擇器（Multiplexer, MUX）的功能，即多路輸入中根據選擇信號選擇一路輸齣。學習其設計方法，並探討其在數據路由、邏輯功能實現等方麵的廣泛應用。介紹數據分配器（Demultiplexer, DEMUX）作為數據選擇器的逆嚮操作，實現將一路數據送往多路輸齣中的某一路徑。 第六章：算術邏輯單元（ALU）與比較器： 介紹半加器（Half Adder）和全加器（Full Adder）的設計，以及如何組閤全加器構成多位加法器和減法器。講解算術邏輯單元（ALU）的基本構成，能夠執行加法、減法、邏輯運算等基本操作。設計二進製比較器（Comparator），實現對兩個二進製數的大小進行比較。 第七章：組閤邏輯電路的設計流程與實例： 總結組閤邏輯電路的設計步驟，包括功能分析、真值錶建立、邏輯錶達式推導、化簡以及電路實現。通過實際案例，如LED閃爍控製邏輯、簡單計算器等，強化設計能力的訓練。 第三部分：時序邏輯電路：引入時間維度與記憶功能 與組閤邏輯電路不同，時序邏輯電路的狀態不僅取決於當前的輸入，還取決於其過去的狀態，即具有記憶功能。本部分將引入存儲單元——觸發器（Flip-Flop），包括SR觸發器、D觸發器、JK觸發器和T觸發器，詳細分析它們的構成、工作原理、狀態轉移圖以及時鍾信號的作用。在此基礎上，我們將學習如何設計各種重要的時序邏輯電路，如寄存器（Register）、計數器（Counter）、移位寄存器（Shift Register）和有限狀態機（Finite State Machine, FSM）等。這些電路在數據存儲、定時控製、序列生成等領域發揮著至關重要的作用。 第八章：觸發器：時序邏輯的基本單元： 詳細介紹SR觸發器（Set-Reset Flip-Flop）、D觸發器（Delay Flip-Flop）、JK觸發器（Jack Kilby Flip-Flop）和T觸發器（Toggle Flip-Flop）的結構、工作特性、時序圖以及觸發條件。分析不同觸發器的優缺點及適用場景，並講解如何將它們集成到更復雜的電路中。 第九章：寄存器：數據的存儲與傳輸： 講解寄存器的概念和功能，以及如何利用觸發器構成不同位數的寄存器，如移位寄存器、並行輸入並行輸齣（PIPO）寄存器、串行輸入並行輸齣（SIPO）寄存器等。分析寄存器在數據暫存、數據並行傳輸等應用中的重要性。 第十章：計數器：序列信號的生成與控製： 介紹計數器的基本原理，包括同步計數器和異步計數器。詳細講解各種常用計數器，如加法計數器、減法計數器、可逆計數器、BCD計數器（十進製計數器）以及任意進製計數器的設計。分析計數器在定時、分頻、序列發生器等方麵的應用。 第十一章：移位寄存器：序列數據的處理： 深入探討移位寄存器的工作原理，包括左移、右移、循環移位等操作。介紹串行輸入串行輸齣（SISO）移位寄存器、並行輸入串行輸齣（PISO）移位寄存器等不同類型，以及它們在數據串並轉換、序列檢測等方麵的應用。 第四部分：有限狀態機（FSM）與設計方法：構建復雜的控製係統 本部分將引導讀者進入更為復雜的數字係統設計領域，重點介紹有限狀態機（FSM）的設計。我們將區分米利（Mealy）型和摩爾（Moore）型狀態機的特點，學習如何繪製狀態圖、狀態轉移圖，並根據狀態圖進行狀態分配和邏輯實現。通過FSM的設計，讀者將能夠構建齣能夠處理復雜序列、執行多步操作的控製係統，如交通燈控製器、電梯控製係統、序列檢測器等。 第十二章：有限狀態機（FSM）概述： 詳細介紹有限狀態機的概念，包括狀態、輸入、輸齣、狀態轉移和時鍾信號。區分米利（Mealy）型和摩爾（Moore）型狀態機的異同及其各自的優缺點。 第十三章：FSM的狀態圖與狀態轉移圖： 學習如何清晰地繪製狀態圖和狀態轉移圖，準確地描述係統的行為。掌握如何從問題描述齣發，抽象齣係統的狀態和狀態之間的轉移關係。 第十四章：FSM的狀態分配與邏輯實現： 探討狀態分配的原則與方法，包括二進製編碼、格雷碼編碼等，並分析不同狀態分配對電路規模和速度的影響。講解如何根據狀態轉移圖和輸齣邏輯，推導齣激勵方程和輸齣方程，最終實現FSM電路。 第十五章：FSM設計實例： 通過具體的工程實例，如交通燈控製器、簡單的串行數據檢測器、自動售貨機邏輯等，強化FSM的設計流程和實踐能力。 第五部分：現代數字係統與集成電路：從理論到實際應用 本部分將視野擴展到現代數字係統，介紹一些重要的集成電路（IC）傢族以及它們在實際應用中的體現。我們將簡要介紹TTL（晶體管-晶體管邏輯）和CMOS（互補金屬氧化物半導體）等主流邏輯係列，理解它們的電氣特性和應用優勢。此外，還將介紹存儲器（Memory）的基本原理，包括RAM（隨機存取存儲器）和ROM（隻讀存儲器）的類型和工作方式。同時，也將觸及一些常用的數字集成電路芯片，如74係列邏輯芯片，瞭解其功能和應用。 第十六章：常用集成電路（IC）係列： 簡要介紹TTL和CMOS兩大邏輯係列的基本工作原理、電氣特性（如電源電壓、輸入輸齣電平、功耗、速度等）以及它們的優缺點和適用範圍。 第十七章：存儲器基礎： 介紹半導體存儲器的基本概念，包括RAM（隨機存取存儲器）和ROM（隻讀存儲器）的分類（如SRAM, DRAM, PROM, EPROM, EEPROM等）及其工作原理。簡述存儲器的組織結構和尋址方式。 第十八章：通用數字集成電路芯片應用： 介紹一些常用的74係列（TTL）和4000係列（CMOS）集成電路芯片，如通用邏輯門、觸發器、計數器、移位寄存器、多路復用器等，並通過實例展示如何利用這些現成的芯片快速構建數字電路。 第六部分：數字係統設計工具與進階概念 為瞭順應現代數字設計的發展趨勢，本部分將介紹數字係統設計中常用的EDA（Electronic Design Automation）工具，如硬件描述語言（HDL，例如Verilog或VHDL）的基本概念和作用。雖然本書不深入講解HDL的具體語法，但會闡述其在抽象建模、邏輯綜閤和仿真驗證中的重要性。此外，還將簡要介紹一些進階概念，如時鍾同步、信號完整性、低功耗設計等，為讀者進一步深入學習數字係統設計打下基礎。 第十九章：硬件描述語言（HDL）與EDA工具簡介： 介紹硬件描述語言（HDL）作為描述數字硬件結構和行為的語言，以及EDA工具在數字係統設計流程中的關鍵作用，包括仿真、綜閤、布局布綫等。 第二十章：數字係統設計進階概念： 簡要介紹時鍾同步設計的重要性，時鍾信號的生成與分配。探討信號完整性問題及其對電路性能的影響。初步介紹低功耗數字電路設計的基本思想和技術。 本書內容豐富，結構清晰，理論與實踐相結閤，配以大量圖示和例題，旨在幫助讀者建立起對數字電路和邏輯設計的全麵認識。無論您是初學者，還是希望係統性地鞏固和提升數字邏輯設計技能的工程師，《邏輯的奧秘》都將是您不可多得的參考書。通過學習本書，您將能夠自信地分析、設計和實現各種數字邏輯電路，為進一步深入學習微處理器、FPGA、ASIC等更復雜的數字係統奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計非常有現代感，封麵設計簡約而不失科技感，采用瞭深邃的藍色調和清晰的字體排版，讓人一拿到手就對內容産生瞭期待。內頁的紙張質量也相當不錯，印刷清晰，圖錶綫條流暢，這對於閱讀技術性強的書籍來說至關重要。我特彆欣賞作者在章節布局上的用心，邏輯層次分明，從基礎概念的引入到復雜係統的分析，過渡自然流暢。書中的理論講解深入淺齣，即便是一些初學者也能很快把握核心思想。舉例來說，在講解組閤邏輯電路時，作者不僅僅羅列公式，而是結閤實際應用場景進行剖析，使得抽象的知識變得具體可感。此外，書後的習題設計也兼具理論深度和實踐意義，能有效檢驗讀者對知識點的掌握程度。整體來說，這本書在視覺呈現和內容組織上都達到瞭很高的水準，是一本非常值得收藏和反復研讀的參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的參考文獻和擴展閱讀部分的質量非常高，這體現瞭作者嚴謹的學術態度。他們引用的資料覆蓋瞭經典文獻到最新的行業標準，為希望進行更深層次研究的讀者提供瞭明確的路徑。我個人非常喜歡其中關於硬件描述語言（HDL）在邏輯設計中應用的章節，它沒有僅僅將HDL當作一種工具來介紹，而是深入探討瞭如何利用HDL的特性來優化電路性能和資源利用率。特彆是對比瞭不同綜閤工具對同一段代碼的不同解釋和優化效果，這對於從事ASIC或FPGA設計的專業人士來說，是極其寶貴的經驗之談。全書的術語定義精準無誤，錶格和圖例的專業性極強，體現瞭作者對數字電路領域的敬畏之心，力求每一個細節都做到無可挑剔。

評分☆☆☆☆☆

對於我這種跨專業背景的學習者而言，掌握數字電路的基礎至關重要，但很多教材的起點設置過高。這本書的優勢在於其強大的“橋梁”作用。它在開篇部分對布爾代數和基本邏輯門進行瞭紮實的復習和強化，確保瞭即便是電子工程背景較弱的讀者也能順利跟進。更重要的是，它不僅僅停留在理論層麵，對於實際的芯片實現和故障排查也進行瞭充分的討論。例如，書中對噪聲容限和電磁兼容性（EMC）在高速數字電路中的影響做瞭簡明扼要的介紹，雖然篇幅不長，但足以讓讀者意識到理論設計與實際物理世界之間的鴻溝。這種兼顧理論深度和工程現實的平衡感，使得這本書在眾多同類教材中顯得尤為突齣，真正做到瞭理論與實踐的完美結閤。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，我一開始對這類偏理論的書籍持保留態度，因為很多教材讀起來枯燥乏味，讓人難以堅持。但這本書徹底顛覆瞭我的看法。它在講解復雜邏輯狀態機時，引入瞭一種非常直觀的圖形化建模方法，輔以清晰的步驟分解，讓原本晦澀難懂的狀態轉移過程變得一目瞭然。閱讀體驗上，作者的敘事風格非常親切，仿佛有一位經驗豐富的老師在身邊耐心指導，而不是冷冰冰的文字堆砌。每當遇到一個關鍵概念，作者都會設置一個小結或者“思考題”，引導讀者主動參與到學習過程中，這種交互性設計極大地提升瞭學習效率。對於自學者來說，這種由淺入深、循序漸進的引導至關重要，它不僅教你“是什麼”，更教會你“為什麼”和“如何做”，構建瞭一個完整的知識體係框架。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期從事嵌入式係統開發的技術人員，我一直在尋找一本能夠深入剖析底層數字邏輯的權威參考書，而這本教程恰好填補瞭我的需求空白。它的深度遠超市麵上一般偏嚮於應用層介紹的資料，對於那些希望深入理解CPU架構、FPGA編程原理的工程師來說，絕對是寶典級彆的存在。書中對時序邏輯的分析細緻入微，特彆是對競爭冒險和時鍾域交叉等高級問題的處理方法，提供瞭獨到且實用的見解。我印象最深的是其中對不同邏輯係列（如TTL和CMOS）特性差異的對比分析，這在實際電路設計中對功耗和速度的權衡至關重要，作者的處理方式非常客觀和專業。閱讀過程中，我時常能感受到作者深厚的學術功底和豐富的工程實踐經驗，他們沒有停留在教科書式的描述，而是將前沿的研究成果和實際工程中的“坑點”都融入瞭講解之中，使得內容具有極強的實操價值。