数字电路与逻辑设计(第3版普通高等教育十一五规划教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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胡锦 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040287998

商品编码：29692612384

包装：平装

出版时间：2010-05-01

基本信息

书名:数字电路与逻辑设计(第3版普通高等教育十一五规划教材)

：36.90元

售价：25.1元,便宜11.8元,折扣68

作者:胡锦

出版社：高等教育出版社

出版日期：2010-05-01

ISBN：9787040287998

字数：

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版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.599kg

编辑推荐

p>　　本书在如下方面做了进一步的调整和改进：将《数字电路与逻辑设计》（作者：胡锦）分为上、下两篇，上篇主要介绍数字电路的理论知识，精减了分立器件电路的理论描述和相似的例题，文字做了进一步提炼、适当删减了冗余内容；增补了部分思考题与习题参考答案；重点突出了集成数字器件的应用等。下篇整合了基本数字逻辑测试仪器的使用方法，数字电路设计和制作的基本技能，数字单元电路的制作与测试，数字系统的设计与制作，EWB虚拟实验平台及CPLD／FPGA开发工具——QuartusⅡ开发环境等实用性技能内容，强化了数字电路单元技能训练和数字逻辑系统的综合设计能力的培养；选取与工程实际相关的项目，吸收了有关新技术、新器件、新工具的内容；突出了大规模集成电路的应用。

内容提要

　　本书是晋通高等教育“十一五”*规划教材。《数字电路与逻辑设计》在前两版教材的基础上，对“数字电路与数字逻辑”课程内容进行了整合优化，从应用角度出发介绍了数字电路的基础知识、逻辑分析的基本方法及数字电路设计制作的基本技能，并关注了中大规模集成电路的应用。全书分上、下两篇，主要内容包括：逻辑代数基础、集成逻辑门电路、组合逻辑电路、集成触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生和整形、数模及模数转换器、大规模集成数字电路、常用仪器与设备的使用方法、数字电路设计的基础知识、EWB应用简介、CPLD／FPGA开发环境QuartusⅡ应用简介、数字电路单元实验、数字系统综合设计。其中数字电路单元实验、数字系统综合设计以及CPLD／FPGA开发应用等内容可根据教学实际情况选用。《数字电路与逻辑设计》可作为高等职业学校、高等专科学校、成人高校及本科院校的二级职业技术学院和民办高校计算机专业、通信专业、电子类专业的教材，也可供有关专业技术人员参考使用，或作为自学用书。

目录

上篇 理论篇章 逻辑代数基础 1．1 数制与编码 1．1．1 数制 1．1．2 数制转换 1．1．3 编码 1．2 基本概念、公式和定理 1．2．1 三种基本逻辑关系 1．2．2 基本公式、定理和常用规则 1．3 逻辑函数的化简 1．3．1 逻辑函数的标准与或式和 1．3．2 逻辑函数的公式化简法 1．3．3 逻辑函数的图形化简法 1．3．4 具有无关项的逻辑函数的化 1．4 逻辑函数的表示方法及相互转换 1．4．1 几种逻辑函数的表示方法 1．4．2 逻辑函数几种表示方法之间 转换本章小结思考题与习题第2章 集成逻辑门电路第3章 组合逻辑电路第4章 集成触发器第5章 时序逻辑电路第6章 脉冲波形的产生和整形第7章 数模及模数转换器第8章 大规模集成数字电路下篇 实践篇第9章 常用仪器与设备的使用方法0章 数字电路设计的基础知识1章 EWB应用简介2章 CPLD／FPGA开发环境Quartus 11应用简介3章 数字电路单元实验4章 数字系统综合设计部分思考题与习题参考答案参考文献

作者介绍

文摘

序言

《数字电路与逻辑设计（第3版普通高等教育“十一五”规划教材）》内容简介 本书作为高等教育“十一五”规划教材，旨在为学习数字电路与逻辑设计的相关专业学生提供一套系统、深入且与时俱进的教材。本书内容涵盖了数字电路与逻辑设计的核心概念、基本原理、设计方法以及现代应用，理论与实践相结合，力求培养学生扎实的理论基础、敏锐的逻辑思维能力和优秀的工程实践能力。 第一章 数字系统与信息表示 本章是数字电路与逻辑设计的入门，首先引出数字系统的基本概念，阐述其在现代科技中的重要地位和广泛应用，如计算机、通信、控制系统等。随后，详细介绍了信息在数字系统中是如何表示的，重点讲解了二进制、八进制、十进制和十六进制之间的相互转换。在此基础上，深入探讨了各种编码方式，包括原码、反码、补码以及BCD码等，这些编码是进行数字计算和数据存储的基础。此外，本章还会简要介绍逻辑运算，为后续章节的逻辑门电路奠定基础。通过本章的学习，读者将建立起对数字世界最基本的认知框架，理解数字信号的本质和表示方法。 第二章 逻辑门电路 本章是数字逻辑设计的基础。本章从最基本的逻辑门电路开始，详细介绍与门、或门、非门等基本逻辑门的功能、逻辑符号、真值表和时序特性。在此基础上，引入了更复杂的组合逻辑门，如与非门、或非门、异或门、同或门等，并阐述它们如何由基本逻辑门组合而成。本书将深入剖析这些逻辑门的物理实现原理（例如，通过晶体管的开关特性），让读者理解逻辑门电路的电路结构和工作原理。同时，本章还会介绍布尔代数的基本定律和定理，如交换律、结合律、分配律、德摩根定律等，并演示如何利用布尔代数对逻辑表达式进行化简和推导，为后续的逻辑设计打下坚实的基础。 第三章 布尔代数与逻辑函数化简 本章专注于逻辑函数的设计与优化。在掌握了基本逻辑门和布尔代数的基础上，本章深入探讨了布尔代数在逻辑设计中的应用。首先，系统讲解了布尔代数的基本定律、定理和公式，并提供了大量实例，演示如何利用这些工具对复杂的逻辑表达式进行化简，以达到减少电路复杂度和提高效率的目的。随后，本章重点介绍了几种常用的逻辑函数化简方法，包括卡诺图（Karnaugh Map）法和奎因-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）算法。卡诺图法直观易懂，特别适用于化简变量较少的逻辑函数；而奎因-麦克拉斯基算法则适用于变量较多、计算过程更严谨的情况。通过本章的学习，读者能够熟练掌握逻辑函数的化简技巧，为后续设计高效的数字电路提供有力支撑。 第四章 组合逻辑电路 本章是数字逻辑设计的重要组成部分，将理论知识应用于实际电路的设计。本章从组合逻辑电路的定义和特点出发，讲解了如何根据给定的逻辑功能需求，设计出满足要求的组合逻辑电路。本书将详细分析几种典型的组合逻辑电路，包括译码器（Decoder）、编码器（Encoder）、数据选择器（Multiplexer，MUX）、数据分配器（Demultiplexer，DEMUX）以及加法器（Adder）、减法器（Subtractor）、比较器（Comparator）等算术逻辑电路。书中将提供详细的设计步骤，从逻辑功能的描述开始，到列出真值表，再到写出逻辑表达式，最后化简并转换为实际的逻辑门电路。此外，本章还会介绍如何使用集成电路芯片来实现这些组合逻辑功能，并讨论电路的性能指标，如速度、功耗和面积等。 第五章 时序逻辑电路 本章将进入数字电路设计的动态领域。在介绍完组合逻辑电路后，本章转向研究具有记忆功能的时序逻辑电路。首先，介绍存储单元的基本概念，重点讲解触发器（Flip-Flop）的原理和分类，如SR触发器、JK触发器、D触发器、T触发器等，并分析它们的触发方式（同步、异步）和工作特性。随后，将时序逻辑电路的基本单元——触发器——组织起来，讲解如何构建更复杂的时序逻辑电路，如寄存器（Register）和计数器（Counter）。寄存器用于存储一组二进制信息，而计数器则用于实现数字信号的计数功能，包括同步计数器和异步计数器。本书将深入分析这些电路的工作原理、状态转换图和状态表，并提供实际的设计案例，例如移位寄存器、移频计数器等。 第六章 移位寄存器与计数器 本章对第五章的时序逻辑电路进行进一步的深入和拓展。本章将移位寄存器和计数器作为独立章节进行详细讲解，因为它们是数字系统中极为重要的基本模块。关于移位寄存器，本书将介绍其结构、工作原理以及不同类型的移位方式，如串入串出、串入并出、并入串出、并入并出等。同时，还将演示移位寄存器在数据传输、延迟、转换以及数字信号处理等方面的应用。对于计数器，本书将区分和深入分析同步计数器和异步计数器（也称为行波计数器）的设计与实现。将详细讲解模N计数器、加减计数器、任意模计数器等设计方法。此外，本章还将探讨通用移位寄存器和通用计数器（如可预置计数器、可控计数器）的设计，并展示其在数字系统中的实际应用，如数字频率计、分频器、时序发生器等。 第七章 存储器 本章深入探讨数字电路的核心组成部分——存储器。本章首先介绍存储器的基本概念、分类及其在数字系统中的作用。随后，将详细讲解不同类型的半导体存储器，包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。对于RAM，将区分静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）的工作原理、结构特点和性能差异。对于ROM，将介绍掩模ROM（MROM）、可编程ROM（PROM）、可擦除可编程ROM（EPROM）和电可擦可编程ROM（EEPROM）等不同类型，并分析它们的读写特性和应用场景。本章还将讨论存储器的集成和扩展技术，例如如何通过芯片的连接来构建更大容量的存储系统。此外，还会简要介绍闪存（Flash Memory）等现代存储技术。 第八章 集成逻辑电路系列 本章将介绍目前集成电路技术在数字逻辑实现中的主流方案。本章将重点讲解几种重要的集成逻辑电路系列，包括双极型晶体管-晶体管逻辑（TTL）系列和金属氧化物半导体场效应晶体管逻辑（CMOS）系列。对于TTL系列，将分析其基本门电路的组成、工作原理、输出特性、扇出能力以及功耗等。对于CMOS系列，将深入讲解其基本门电路（如CMOS反相器、与非门、或非门）的结构、工作原理、低功耗特性以及高速性能，并对比CMOS与TTL在性能、功耗和应用领域的优势与劣势。此外，本章还会介绍其他一些常用的逻辑系列，并讨论如何根据具体应用的需求选择合适的集成逻辑电路系列。 第九章 可编程逻辑器件（PLD） 本章聚焦于现代数字电路设计中不可或缺的可编程逻辑器件。本章首先介绍PLD的基本概念、分类以及其相对于固定逻辑集成电路的优势，如灵活性、集成度高、开发周期短等。随后，将详细讲解几种主要的PLD类型，包括现场可编程门阵列（FPGA）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）和通用阵列逻辑（GAL）等。本书将深入剖析这些器件的内部结构，如可编程逻辑块、可编程互连线、输出驱动器等，并讲解其工作原理。此外，本章还将介绍使用硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，来设计和配置PLD，并演示如何通过EDA（Electronic Design Automation）工具链完成从代码编写到逻辑实现的全过程。 第十章 A/D和D/A转换器 本章将数字电路与模拟世界的接口问题进行深入探讨。本章首先介绍模数（A/D）转换器和数模（D/A）转换器的基本原理和作用，它们是将模拟信号转换为数字信号，或将数字信号转换为模拟信号的关键设备。本书将详细讲解几种常见的A/D转换器和D/A转换器的转换原理和电路结构，包括逐次逼近型、并行（全比较）型、积分型A/D转换器，以及电阻网络型、权电流型D/A转换器等。同时，本章还将讨论转换器的关键性能指标，如分辨率、转换速率、线性度、失调电压等，并分析影响转换精度的各种因素。最后，将介绍A/D和D/A转换器在实际系统中的应用，如数据采集系统、数字信号处理器、音频视频处理等。 第十一章 时序逻辑电路设计实例 本章通过实际工程案例，将前面学到的理论知识融会贯通，提升读者的实际设计能力。本章将选取一些典型的、具有代表性的时序逻辑电路设计项目，涵盖不同领域的应用。例如，可能包括设计一个简单的自动售货机控制逻辑、一个交通信号灯控制器、一个简单的数字频率计、一个简单的序列检测器、或者一个数据加密/解密模块等。对于每个设计实例，本书将从需求分析开始，经过状态图/状态表的设计，到使用具体的逻辑门电路或PLD进行实现，最终进行仿真和调试。通过这些实例的学习，读者将能够更深刻地理解时序逻辑电路的设计流程、方法和技巧，并学会如何将抽象的逻辑功能转化为具体的电路实现。 第十二章 浅析数字系统设计自动化（EDA） 本章旨在引导读者了解现代数字电路设计所依赖的自动化工具和方法。本章将简要介绍EDA（Electronic Design Automation）技术在数字系统设计中的重要作用，包括其发展历程、基本流程和核心功能。本书将讲解EDA工具链的各个环节，如逻辑综合、布局布线、仿真验证、时序分析等。同时，将介绍硬件描述语言（HDL），如Verilog和VHDL，作为描述数字电路结构和行为的关键工具，并演示如何使用HDL进行逻辑设计。此外，本章还会简要介绍常用的EDA软件平台和工具，帮助读者初步了解如何利用这些工具来加速和优化数字电路的设计过程。 总结 《数字电路与逻辑设计（第3版普通高等教育“十一五”规划教材）》全面而深入地涵盖了数字电路与逻辑设计的理论基础、核心技术和应用实践。本书内容结构清晰，逻辑严谨，由浅入深，循序渐进。通过对基本逻辑门、布尔代数、组合逻辑电路、时序逻辑电路、存储器、PLD以及A/D、D/A转换器的系统讲解，辅以丰富的实例和设计方法，本书旨在帮助读者建立坚实的数字电路理论基础，掌握数字逻辑设计的方法，并初步接触现代EDA工具的应用，为进一步学习和从事相关领域的工作打下坚实的基础。本书不仅适合作为高等院校相关专业的教材，也适合对数字电路与逻辑设计感兴趣的工程技术人员和自学者阅读。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的语言风格非常正式且学术化，用词精确，几乎没有口语化的表达，这在初次接触时可能会显得有些“硬核”。但正是这种一丝不苟的严谨态度，保证了概念定义的准确无误。我发现，书中对于“逻辑功能”与“物理实现”的区分非常清晰，例如，它会明确指出一个全加器的逻辑功能是固定的，但其由不同芯片组合而成的实现方式，在速度和功耗上可能存在巨大差异。这种对抽象模型和具体电路之间界限的清晰界定，帮助我建立了一个层次化的知识结构。它没有过多地卷入特定集成电路系列的细节（比如74LS系列或CMOS系列），而是聚焦于背后的通用设计原理，这种“去品牌化”的处理方式，使得这本书的知识体系具有极强的生命力，不会因为几年后某个特定芯片停产而被淘汰。它更像是一本关于数字世界“物理定律”的教科书，而非工具手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书在排版和视觉呈现上，确实透露着一种“老派”的严谨，少了一些花哨的色彩和过度的动画效果，这让它更专注于知识本身的传达。我个人偏爱这种风格，因为它能帮助我更专注于电路图和布尔表达式本身。插图虽然不多，但每一张都极其精准，特别是那些描述时序波形图的部分，纵坐标的电压等级、横坐标的时间轴刻度，都标注得一清二楚，使得分析时序关系变得非常直观。例如，在讲解锁存器到触发器的转变时，波形图清晰地展示了“透明性”是如何被时钟边沿约束所消除的。不过，对于那些更习惯于多媒体辅助教学的年轻读者来说，可能需要一点适应时间，毕竟它没有太多二维码链接到在线仿真软件或者配套视频。但这恰恰也要求我们必须掌握徒手分析电路的能力，这在没有工具的现场调试中是无可替代的宝贵技能。整本书的纸张质量和装订都很扎实，翻阅多年也不会出现散页或模糊的情况，这一点对于经常需要翻阅参考的教材来说至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书在处理抽象的代数基础和实际的硬件实现之间的桥梁搭建上，做得非常到位。它非常强调布尔代数的简化规则，并将其与逻辑门电路的最小化直接挂钩。书中有一个非常棒的章节，专门讲解了如何从一个布尔表达式直接推导出最优的门级电路结构，并细致对比了使用与非门（NAND）或或非门（NOR）作为通用逻辑单元时的设计异同，以及它们在物理实现上的功耗和延迟差异。这种对“物理层面的效率”的关注，是很多纯理论教材所欠缺的。更进一步，书中还涉及了超大规模集成电路（VLSI）设计的一些前沿概念，比如阈值逻辑和可编程逻辑器件（PLD）的基本结构，这使得读者在掌握了基础理论后，能够窥见现代数字芯片制造的脉络，为后续学习FPGA或ASIC设计打下了坚实的理论基础。它教会我的不仅仅是“如何设计电路”，更是“如何用最经济、最高效的方式去实现一个逻辑功能”，这是一种工程师的思维定势。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的习题设计绝对是它的一个亮点，很多习题的难度和深度，已经超越了一般的期末考试要求，更像是工程师入职前需要通过的“技术门槛”。我特别喜欢它在每章末尾设置的“设计挑战”环节。这些挑战往往不是直接套用课本公式就能解决的，而是要求读者综合运用本章甚至前几章的知识去解决一个稍微贴近实际应用的小问题。比如，有一个挑战是设计一个带有奇偶校验功能的串行加法器，这不仅考察了对全加器和寄存器的理解，还涉及到如何巧妙地利用有限状态机控制数据的输入和输出时序，光是这个习题，我就花了整整一个周末才跑通逻辑验证。而且，书里在讲解复杂逻辑芯片（如译码器、多路复用器）的应用时，不仅仅停留在“如何连接”的层面，更深入探讨了如何利用这些标准器件去构建更高级的运算单元，比如用74系列芯片的逻辑门级别去搭建一个简单的算术逻辑单元（ALU）原型。这种“用积木搭积木”的思维方式，让抽象的数字系统概念变得非常具体和可操作，培养了一种实干精神，而不是仅仅停留在纸上谈兵的理论推导上。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字电路与逻辑设计》的教材，我个人感觉它在理论深度上确实下了不少功夫，尤其是在介绍组合逻辑和时序逻辑的基本原理时，讲解得非常透彻。比如，它对于卡诺图（K-map）的化简步骤，不是简单地罗列公式，而是结合大量的实例，一步步引导读者去理解“圈”的意义以及如何保证覆盖的最小化，这对于初学者来说简直是福音。再比如，在讨论触发器（Flip-Flop）的特性和转换时，书中详细对比了D、T、JK以及RS触发器在不同时钟边沿和输入条件下的状态变化，甚至还专门辟了一个章节来讨论竞争与冒险现象的产生机理和消除方法，配图清晰，让我这个在其他教材上感到困惑的点豁然开朗。特别是对于复杂的同步与异步电路设计，它采用了一种模块化的思路，先搭建基础单元，再逐步堆叠成系统级电路，这种循序渐进的教学方法，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。我印象最深的是关于状态机设计的部分，书里用了一个经典的交通灯控制实例，从需求分析到状态转移图的绘制，再到状态编码和最终逻辑表达式的推导，整个流程规范得像一个工程项目管理手册，让人感觉自己不是在学书本知识，而是在进行一次真正的电路设计实践。总的来说，它奠定了我对数字系统底层逻辑的坚实基础。