(教材)数字电路与逻辑设计 9787113127930 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈利永，陈家祯，蔡银河著 著

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出版社： 中国铁道出版社

ISBN：9787113127930

商品编码：29690989055

包装：平装

出版时间：2011-06-01

基本信息

书名:(教材)数字电路与逻辑设计

：26.00元

售价：17.7元,便宜8.3元,折扣68

作者:陈利永,陈家祯,蔡银河著

出版社：中国铁道出版社

出版日期：2011-06-01

ISBN：9787113127930

字数：

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版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.422kg

编辑推荐

陈利永、陈家祯、蔡银河编写的《数字电路与逻辑设计》是21世纪高等院校规划教材。本教材共分6章，内容包括：数字逻辑基础，组合逻辑基础，时序逻辑电路，脉冲产生电路，数/模和模/数转换器，用VerilogHDL语言设计频率计的实例，门电路简介。本书适合作为电气信息类各专业本科生学习数字电路与逻辑设计课程的教材。

内容提要

陈利永、陈家祯、蔡银河编写的《数字电路与逻辑设计》主要介绍数字电子与逻辑设计的基础知识。主要内容有数字逻辑基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲产生电路、数/模和模/数转换器，用VerilogHDL语言设计频率计的实例、门电路简介。《数字电路与逻辑设计》除了介绍上述内容，在附录部分还介绍了如何利用Multisim软件和MATLAB软件的仿真功能实现数字电路的仿真，并详细介绍了如何利用QuartusII软件进行简单数字系统的编辑和时序仿真的方法，以帮助学生掌握EDA的基本概念和技术。《数字电路与逻辑设计》适合作为电气信息类各专业本科生学习数字电路与逻辑设计课程的教材。

目录

第1章 数字逻辑基础 1.1 概述 1.1.1 数字电路与逻辑设计课程所研究的问题 1.1.2 数制 1.1.3 数制的转换 1.1.4 码制 1.1.5 数值信息在数字系统中的表示 1.1.6 实数在数字系统中的表示 1.1.7 算术运算 1.2 逻辑代数基础 1.2.1 逻辑“与”关系 1.2.2 逻辑“或”关系 1.2.3 逻辑“非”关系 1.2.4 逻辑运算的复合关系 1.2.5 正逻辑和负逻辑 1.3 逻辑代数的基本关系式和常用公式 1.3.1 逻辑代数的基本关系式 1.3.2 基本定律 1.3.3 常用的公式 1.3.4 基本定理 1.4 逻辑函数的表示方法 1.4.1 逻辑函数的表示方法 1.4.2 逻辑函数的真值表表示法 1.4.3 逻辑函数式 1.4.4 逻辑图 1.4.5 工作波形图 1.5 逻辑函数式的化简 1.5.1 公式化简法 1.5.2 逻辑函数的卡诺图化简法 1.5.3 具有无关项的逻辑函数的化简 1.6 研究逻辑函数的两类问题 1.6.1 给定系统分析功能 1.6.2 给定逻辑问题设计系统 1.7 用Verlog HDL语言实现三态门的方法 小结 习题和思考题第2章 组合逻辑基础 2.1 概述 2.1.1 组合逻辑电路的特点 2.1.2 组合逻辑电路的分析和综合方法 2.2 常用的组合逻辑电路 2.2.1 编码器 2.2.2 优先编码器 2.2.3 译码器 2.2.4 显示译码器 2.2.5 数据选择器 2.2.6 加法器 2.2.7 数值比较器 2.2.8 只读存储器(ROM) 2.2.9 可编程逻辑器件(PLD) 2.3 综合例题 2.4 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象 2.4.1 竞争-冒险现象 2.4.2 竞争-冒险现象的判断方法 小结 习题和思考题第3章 时序逻辑电路 3.1 概述 3.2 触发器的电路结构和动作特点 3.2.1 基本RS触发器的电路结构和动作特点 3.2.2 同步RS触发器的电路结构和动作特点 3.2.3 主从RS触发器的电路结构和动作特点 3.2.4 由S传输门组成的边沿触发器 3.3 触发器逻辑功能的描述方法 3.3.1 RS触发器 3.3.2 D触发器 3.3.3 JK触发器 3.3.4 T触发器 3.3.5 触发器逻辑功能的转换 3.4 时序逻辑电路的分析方法 3.5 常用的时序逻辑电路 3.5.1 寄存器和移位寄存器 3.5.2 随机存取存储器 3.5.3 同步计数器 3.5.4 移位寄存器型计数器和顺序脉冲发生器 3.5.5 序列信号发生器 3.6 时序逻辑电路分析设计综合例题 小结 习题和思考题第4章 脉冲产生电路，数/模和模/数转换器 4.1 方波信号发生器 4.1.1 石英晶体振荡器 4.1.2 555定时器的应用 4.1.3 用555定时器组成施密特电路 4.1.4 用555定时器组成单稳态电路 4.1.5 用555定时器组成多谐振荡器 4.2 模/数、数/模转换器概述 4.2.1 权电阻网络D/A转换器 4.2.2 A/D转换器的基本组成 4.2.3 直接A/D转换器 4.3 A/D和D/A转换器的使用参数 4.3.1 A/D和D/A转换器的转换精度 4.3.2 A/D和D/A转换器的转换速度 小结 习题和思考题第5章 用Verilog HDL语言设计频率计的实例 5.1 数字系统的层次化结构设计 5.2 两位十进制数字频率计的层次结构框图 5.2.1 在QuartusⅡ中实现计数器的电路 5.2.2 在QuartusⅡ中实现测频时序控制电路的设计 5.2.3 频率计显示译码器电路的设计 5.2.4 频率计顶层电路的设计 5.2.5 将设计文件下载到芯片上的方法第6章 门电路简介 6.1 概述 6.2 TTL集成门电路 6.2.1 TTL门电路的组成及工作原理 6.2.2 TTL门电路的输入特性曲线和输出特性曲线 6.2.3 集电极开路的门电路(OC门) 6.2.4 三态门电路(TS门) 6.3 S门电路 6.3.1 CMOS反相器电路的组成和工作原理 6.3.2 CMOS与非门电路的组成和工作原理 6.3.3 CMOS或非门电路的组成和工作原理 6.3.4 CMOS传输门电路的组成和工作原理 6.4 集成电路使用知识简介 6.4.1 集成门电路的主要技术指标 6.4.2 多余输入脚的处理 6.4.3 TTL与CMOS的接口电路 小结 习题和思考题附录A 期末练习题附录B Multisim软件在数字电路中的应用附录C 用MATLAB的Simulink环境实现数字逻辑电路的仿真附录D EDA技术在数字电路设计中的应用

作者介绍

文摘

序言

《探索电子世界的奥秘：数字信号的逻辑之旅》 电子世界的脉搏，跳动于微观的逻辑门之间；信息的洪流，奔涌在二进制的潮汐之上。本书旨在为读者揭开数字电路与逻辑设计的神秘面纱，引领您踏上一段探索电子世界精髓的逻辑之旅。从最基础的逻辑运算，到复杂的集成电路设计，我们将循序渐进，层层深入，让您深刻理解数字信息如何被处理、存储和传输，从而构建出我们日常生活中无处不在的电子设备。 第一篇：数字世界的基石——逻辑运算与门电路 在本篇中，我们将为您构建数字电路设计的坚实基础。首先，我们将介绍数字信号与模拟信号的根本区别，以及为何数字信号在现代电子系统中占据主导地位。接着，我们将深入探讨数字系统的基本构成元素：二进制数。您将学会如何进行二进制数的表示、运算，以及它们在计算机和数字设备中的核心作用。 随后，我们将聚焦于逻辑运算，这是数字电路的灵魂。我们将详细讲解最基本的逻辑门——与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）的工作原理、真值表和逻辑符号。理解这些基本门电路，就像掌握了构建一切复杂数字系统的“积木”。在此基础上，我们将进一步介绍组合逻辑门，如与非门（NAND）、或非门（NOR）、异或门（XOR）和同或门（XNOR），并阐释它们在逻辑实现上的优势和应用。 您将学习到如何使用逻辑门来构建更复杂的组合逻辑电路，例如加法器、减法器、译码器、编码器和多路选择器。我们将通过大量的实例分析，展示这些基本单元如何在实际电路中发挥作用，解决具体的逻辑问题。例如，您将看到一个简单的加法器是如何通过逻辑门组合实现的，又比如，多路选择器如何根据控制信号选择不同的数据输入。 此外，我们还会介绍如何化简逻辑表达式，这对于优化电路设计，减少元件数量，提高电路性能至关重要。您将学习到布尔代数的基本定理和法则，并掌握卡诺图（Karnaugh Map）等可视化工具，有效地简化复杂的逻辑函数。通过对这些基本概念的深入理解，您将为后续更高级的数字电路设计打下坚实的基础。 第二篇：时序的舞蹈——时序逻辑电路与状态机 如果说组合逻辑电路负责“此刻”的计算，那么时序逻辑电路则赋予了数字系统“记忆”和“时间”的概念。在本篇中，我们将带领您进入时序逻辑的奇妙世界。我们将首先介绍存储元件，如触发器（Flip-Flop），这是时序逻辑电路的基本单元，能够记住一个比特的信息。我们将详细讲解各种类型的触发器，如SR触发器、JK触发器、D触发器和T触发器，分析它们的触发机制、状态转换以及在不同应用中的特点。 在此基础上，我们将介绍寄存器（Register）和计数器（Counter）的概念。寄存器是多个触发器的组合，用于存储一组二进制数据，是数据传输和暂存的关键。计数器则能够按照预设的序列进行计数，是时序控制和频率分频等应用的核心。您将学习到如何设计和分析各种类型的计数器，如同步计数器和异步计数器。 更重要的是，我们将引入时序逻辑电路的核心——有限状态机（Finite State Machine, FSM）。我们将详细讲解摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型状态机的结构、设计方法以及状态转移图的绘制。您将学习如何将实际的逻辑功能抽象为状态机模型，并逐步实现复杂的状态控制系统。通过对状态机的深入理解，您将能够设计出能够处理序列输入、执行复杂任务的控制器，这在微处理器、通信系统等领域至关重要。 我们将通过丰富的实例，展示时序逻辑电路在实际应用中的强大威力。例如，您将学习到如何使用触发器和门电路构建一个简单的时钟分频器，又比如，如何设计一个交通信号灯控制器，它需要根据时间序列来切换不同的信号状态。通过这些案例，您将深刻体会到时序逻辑电路在赋予数字系统动态行为方面的关键作用。 第三篇：逻辑的艺术——复杂逻辑单元与集成电路设计基础 在本篇中，我们将进一步拓展您的视野，深入到更复杂、更实用的数字逻辑单元的设计与应用。我们将详细介绍算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit, ALU），它是中央处理器（CPU）的核心部件，能够执行各种算术和逻辑运算。您将学习到如何基于全加器等基本单元，构建出功能强大的ALU，理解其指令集的运作原理。 接着，我们将探讨存储器（Memory）的基本原理。您将了解随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的不同类型，如SRAM、DRAM、PROM、EPROM、EEPROM等，并理解它们的工作方式以及在数据存储中的角色。您还将学习到存储器的地址译码和数据读写过程。 然后，我们将引入数字系统设计中至关重要的一种方法——硬件描述语言（Hardware Description Language, HDL）。我们将简要介绍Verilog或VHDL等HDL语言的基本语法和特性，并演示如何使用HDL来描述和仿真数字逻辑电路。HDL的出现极大地提高了数字电路设计的效率和灵活性，是现代集成电路设计不可或缺的工具。 此外，我们还将触及集成电路（Integrated Circuit, IC）的基本概念。您将了解集成电路的制造工艺，以及如何将大量的逻辑门和电路集成到一块小小的芯片上。我们将简要介绍数字信号处理器（DSP）、微控制器（MCU）等常见集成电路芯片的功能和应用领域，让您对电子产品的“大脑”有更直观的认识。 第四篇：从理论到实践——数字电路设计实例与应用拓展 理论知识的掌握是基础，而将其应用于实践，才能真正领略数字逻辑设计的魅力。在本篇中，我们将通过一系列贴近实际应用的案例，将前几篇所学知识融会贯通。 我们将从一个简单的数字系统设计开始，例如设计一个简易的计算器，它能够完成基本的加减乘除运算。您将需要运用组合逻辑来处理算术运算，并利用时序逻辑来实现状态切换和结果显示。 接着，我们将探讨一些更复杂的应用，例如简单的数字时钟的设计。您将需要利用计数器来实现小时、分钟和秒的计时，并通过逻辑门来控制显示器的输出。 我们还会介绍数字系统中常见的通信协议，如串行通信和并行通信的基本原理，以及如何在数字电路中实现这些通信方式。 最后，我们将展望数字逻辑设计的未来发展趋势，例如可编程逻辑器件（PLD）如FPGA（Field-Programmable Gate Array）的应用，以及它们在原型设计、嵌入式系统和高性能计算等领域的广泛应用。我们还将简要提及人工智能和机器学习等前沿技术与数字电路设计的交叉融合，激发您对未来电子科技发展的无限遐想。 本书力求以清晰的语言、丰富的图示和详实的例证，帮助您建立对数字电路与逻辑设计的全面认识。无论您是电子工程专业的学生，还是对电子技术充满好奇的爱好者，希望通过本书的学习，您能够掌握驾驭数字逻辑的技能，解锁电子世界的无限可能，并为未来的技术创新打下坚实的基础。让我们一起，踏上这场精彩的数字逻辑之旅！

评分☆☆☆☆☆

这本名为《(教材)数字电路与逻辑设计》的书，光看书名就让人联想到那些密密麻麻的逻辑门电路和真值表。我本以为它会是一本枯燥乏味的教科书，堆满了晦涩难懂的公式和标准化的实验步骤。然而，当我真正沉下心来翻阅，却发现它在基础概念的铺陈上做了不少细致的打磨。比如，对于布尔代数的基本公理，作者并没有仅仅罗列出来，而是通过一些生活化的比喻，试图将这些抽象的数学工具与实际的开关逻辑联系起来。我印象尤其深的是讲解“卡诺图化简”的那一章，过去我总是在死记硬背分组的规则，但这本书里，它用了一种可视化的方法，引导读者去“观察”那些可以合并的相邻项，这对于初学者来说，无疑是一剂强心针。虽然全书的篇幅不小，内容也相对扎实，但它似乎更注重于构建一个坚实的理论基石，对于那些前沿的、例如超大规模集成电路（VLSI）的工艺细节，则只是点到为止，保持了教材应有的通用性和基础性。整体感觉，如果目标是打好数字系统设计的地基，这本书是合格的，但如果期待在其中找到最新的芯片设计范例或者高速信号处理的技巧，那可能需要寻找更专业的进阶读物了。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本《(教材)数字电路与逻辑设计》，我最大的感受是它的编排结构非常清晰，但同时也流露出一种略微陈旧的气息。内容的深度在组合逻辑和时序逻辑的交汇处处理得比较得当，特别是对于触发器的建立时间（setup time）和保持时间（hold time）的阐述，图示清晰，逻辑推导也循序渐进。然而，我总觉得它在软件仿真工具的引入上略显保守。我们现在学习数字设计，离不开像ModelSim或者Vivilog这样的硬件描述语言（HDL）工具，但这本书似乎将更多的笔墨放在了传统的逻辑门级电路分析和手动化简上。虽然理论基础很重要，但缺少了现代设计流程的实战演练，总让人感觉像是学了一套精妙的古武功，却缺少了与现代“枪械”结合的训练。比如，书中对状态机的设计，虽然讲解了有限状态机（FSM）的理论模型，但在如何用VHDL或Verilog代码高效地实现一个复杂控制器时，着墨不多，这对于希望快速上手FPGA开发的读者来说，多少有些遗憾。它像是一本详尽的“内功心法”手册，但缺少了“实战招式”的演示。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在职场摸爬滚打多年的工程师，我重温这种基础教材时，关注点会自然地转移到其对“工程实践”的覆盖面上。这本书在理论部分的严谨性是毋庸置疑的，对于各种标准逻辑芯片（如TTL和CMOS系列）的电气特性描述，提供了足够的数据支持，让你理解为什么某些设计在实际电路中会失效。但它在实际系统集成方面的讨论显得有些单薄。例如，在谈到总线仲裁或数据传输延迟时，它多半停留在抽象的时序图上，很少涉及实际电路中诸如阻抗匹配、信号完整性这些硬核的物理层问题。这使得这本书更适合于学院派的学生用来应付考试和理解底层原理，而非需要立刻投入到复杂系统板级设计中的工程师。它提供的是“是什么”和“为什么”，但对于“如何在高噪声环境中可靠地实现它”，则没有深入探讨，这可能是它作为一本基础教材的定位所决定的，但对于追求实用主义的我来说，总觉得隔了一层纱，无法完全触摸到工程的肌理。

评分☆☆☆☆☆

我特别留意了这本书在介绍可编程逻辑器件（PLD）部分的内容更新情况。对于数字电路的学习而言，从离散的门电路转向基于描述语言的可编程器件是必然趋势。这本书在这方面的处理上，显然受到了出版时间的制约。它详细描述了早期的PAL和GAL结构，这对于理解逻辑阵列的工作原理很有帮助，但对于当前主流的FPGA架构，如LUT（查找表）的深层结构、片上资源配置以及相关的时钟管理单元（PLL/MMCM）的深入解析，内容明显不足。它更多地停留在“如何用逻辑式映射到可编程单元”的层面，而没有深入到“如何高效地利用现代FPGA的并行性和流水线结构来优化设计性能”。因此，如果读者是冲着学习现代SoC或ASIC设计流程而来，这本书充当的更像是一个历史背景介绍，而非实战手册。基础的组合逻辑和时序分析是永恒的，但围绕着这些理论的实现工具和平台，这本书的参考价值正在随着技术迭代而迅速减弱，需要搭配更近期的资料来补充。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书的语言风格是典型的学术严谨，几乎没有多余的修饰词，每一个句子都像是经过精密计算的。这种风格的优点是信息密度高，阅读起来效率很高，你不会被无谓的叙述拖慢节奏。然而，缺点也十分明显：它缺乏与读者的情感连接。例如，在讲解时序逻辑中的“冒险”（Hazard）问题时，它只是给出了产生条件和消除方法，但没有生动地描述一次错误的逻辑切换在实际系统中可能导致多么灾难性的后果，比如CPU运算出错或者设备误动作。这种“去人性化”的叙述方式，虽然确保了信息的准确性，却削弱了学习的趣味性和记忆的深刻性。我更喜欢那些能够通过生动案例，将抽象的逻辑错误与真实的系统故障联系起来的书籍，那样能让人对每一个逻辑门的设计都抱有一份敬畏之心，而不是将其视为简单的数学符号。这本书在理论上固若金汤，但在“讲故事”方面，则显得力不从心。