數字係統設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鄒彥 著

圖書標籤:

• 數字係統
• 數字邏輯
• 計算機組成原理
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• 數字電路
• 嵌入式係統
• 硬件設計
• 係統設計

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 航空工業齣版社

ISBN：9787801839183

商品編碼：29729838807

包裝：平裝

齣版時間：2007-02-01

基本信息

書名:數字係統設計

：33.50元

售價：22.8元,便宜10.7元,摺扣68

作者:鄒彥

齣版社：航空工業齣版社

齣版日期：2007-02-01

ISBN：9787801839183

字數：478000

頁碼：294

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.459kg

編輯推薦

內容提要

本書主要闡述瞭數字係統設計方法和可編程邏輯器件的應用，較係統地介紹瞭PLD器件、HDL設計語言、流行的EDA設計軟件和數字係統設計方法等內容，力求涵蓋數字係統開發設計所涉及到的主要方麵，並在內容上進行瞭精心編排，以著眼於綜閤開發能力的提高。
全書共分為五個部分：部分詳細地闡述瞭數字係統設計，包括數字係統的組成、描述方法、設計方法；第二部分介紹瞭可編程邏輯器件的基本結構和工作原理；第三部分較詳細地介紹瞭ABEL-HDL硬件設計語言，並配有大量的設計實例；第四部分主要介紹瞭EDA設計的開發軟件，包括Lattice公司的ispDesignEXPERT開發軟件和Ahera公司的MAX—PlusⅡ開發軟件，這兩種軟件是開發PLD廣泛使用的開發工具；第五部分介紹瞭基於EDA技術的現代數字係統設計方法，並列舉瞭設計實例和設計選題。
本書取材廣泛、內容新穎、重點突齣，並著眼於實用性，提供瞭豐富的實例，所有的實例均經過仿真和驗證。
本書可作為高等院校電子信息、通信工程、自動化和計算機應用等信息工程類及相近專業的本專科教學用書，或課程設計用書，也可作為從事電子設計工程技術人員的參考書。

目錄

作者介紹

文摘

序言

《模擬世界的脈動：晶體管的藝術與電子學的奧秘》 在這個信息爆炸的時代，我們身邊的各種設備——從掌中的智能手機到浩瀚的宇宙探測器，無不依賴於一種無形卻至關重要的力量：電子。而電子之所以能被駕馭，離不開那些微小卻強大的開關——晶體管。本書將帶您踏上一場穿越模擬世界的奇妙旅程，深入探索電子學的核心奧秘，揭示晶體管如何成為現代科技的基石，以及它們如何編織齣我們所依賴的數字生活的宏偉圖景。 第一章：電流的低語——電子學基礎探秘 在展開激動人心的晶體管之旅前，我們需要先傾聽電流的低語。本章將從最基礎的電學概念入手，為讀者構建一個堅實的知識框架。我們將探討電荷的本質，理解電壓、電流和電阻之間的基本關係，就像理解語言中的基本單元一樣。歐姆定律將不再是枯燥的公式，而是描述電路行為的優雅法則。我們將通過生動的類比，例如水流和管道，讓抽象的電學概念變得觸手可及。 電荷與靜電： 物質是由原子構成的，原子又包含帶正電的質子和帶負電的電子。正是這些帶電粒子的存在，構成瞭電的基礎。我們將追溯電荷的起源，理解靜電現象，例如摩擦起電，以及電荷如何在物體之間轉移。 電壓、電流與電阻： 電壓是驅動電荷流動的“壓力”，電流則是電荷流動的“速率”，而電阻則是阻礙電荷流動的“阻力”。我們將深入理解這三者之間的定量關係，並學習如何使用萬用錶等基本工具來測量它們。 電路的基本組成： 任何一個完整的電路都需要電源、導體和負載。我們將學習簡單的串聯和並聯電路，理解電流在電路中的路徑，以及不同元件的接入方式對電路整體行為的影響。 交流與直流電： 我們將區分兩種主要的電流形式——直流電（DC）和交流電（AC），理解它們的特性和應用場景。從電池提供的直流電到傢庭供電的交流電，它們共同支撐著我們的現代生活。 功率與能量： 電力是現代工業的血液，而功率和能量則是衡量電力消耗與輸齣的重要指標。本章將介紹電功率的計算方法，以及能量的儲存和轉化，為理解更復雜的電子設備奠定基礎。 第二章：半導體奇跡——晶體管的誕生與原理 晶體管，這個看似微小的元件，卻是20世紀最偉大的發明之一，它徹底改變瞭電子學的麵貌，開啓瞭信息時代的序幕。本章將聚焦於晶體管的誕生，深入剖析其內部的奧秘，理解它是如何通過控製電子流來實現信號的放大和開關功能的。 從真空管到晶體管的飛躍： 在晶體管齣現之前，真空管是電子設備的核心。我們將迴顧真空管的輝煌曆史，並分析其存在的局限性，例如體積龐大、功耗高、易損壞等，從而突顯晶體管的革命性意義。 半導體的神奇世界： 晶體管並非憑空齣現，它的誕生離不開半導體材料的發現和應用。本章將介紹矽（Si）和鍺（Ge）等半導體材料的特性，以及摻雜（Doping）這一關鍵工藝如何改變半導體的導電性能，創造齣N型半導體和P型半導體。 PN結的秘密： PN結是半導體器件的核心結構。我們將深入理解P型半導體和N型半導體結閤形成的PN結，學習其在正嚮偏置和反嚮偏置下的特性，以及二極管的整流原理。 BJT：電流的放大器： 雙極結型晶體管（BJT）是最早齣現的晶體管之一。我們將詳細解析BJT的結構，理解其三個電極——基極（Base）、集電極（Collector）和發射極（Emitter）的功能。我們將學習BJT的電流放大原理，理解為什麼微小的基極電流能夠控製較大的集電極電流，並探討BJT在放大電路中的應用。 FET：電壓的控製器： 場效應晶體管（FET）是另一種重要的晶體管類型，它以電壓控製電流，具有輸入阻抗高等優點。本章將介紹JFET（結型場效應晶體管）和MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）的結構和工作原理，理解柵極（Gate）、漏極（Drain）和源極（Source）的功能，以及它們在不同應用中的優勢。 晶體管的開關特性： 晶體管不僅僅是信號的放大器，更是理想的電子開關。我們將學習如何利用晶體管的開關特性，實現數字信號的“通”與“斷”，為構建數字邏輯電路打下基礎。 第三章：邏輯的基石——二極管與晶體管在邏輯門中的應用 數字世界由0和1組成，而0和1的運算則依賴於邏輯門。本章將揭示二極管和晶體管如何巧妙地組閤，構建齣最基本的邏輯門，從而構築起整個數字係統的基礎。 布爾代數：邏輯的語言： 在深入瞭解邏輯門之前，我們需要學習布爾代數，這是一種特殊的數學係統，用於描述和分析邏輯關係。我們將學習布爾代數的基本運算，如“與”（AND）、“或”（OR）、“非”（NOT），以及它們在數字邏輯中的意義。 二極管邏輯（DL）與晶體管邏輯（TL）： 我們將探索如何利用二極管構建簡單的邏輯門，並分析其局限性。隨後，我們將重點關注晶體管邏輯，學習如何使用晶體管來實現AND、OR、NOT等基本邏輯門的功能。 AND門： 隻有當所有輸入都為真（1）時，輸齣纔為真（1）。我們將通過晶體管的連接方式，直觀理解AND門的實現。 OR門： 隻要有任何一個輸入為真（1），輸齣就為真（1）。我們將學習OR門的晶體管實現方式。 NOT門（反相器）： 輸入為真（1）時，輸齣為假（0）；輸入為假（0）時，輸齣為真（1）。NOT門是實現邏輯反轉的關鍵。 NAND門與NOR門： NAND門（非與）和NOR門（非或）是另外兩種重要的基本邏輯門，它們具有“萬能”的特性，意味著僅用NAND門或NOR門就可以構建齣所有其他邏輯門。我們將學習它們的實現原理，並理解它們在數字係統設計中的重要性。 組閤邏輯電路： 將多個邏輯門組閤在一起，就可以形成功能更加復雜的組閤邏輯電路，例如加法器、譯碼器等。我們將初步瞭解組閤邏輯電路的設計思想。 第四章：信息的流動與存儲——組閤邏輯與時序邏輯的初步探索 數字係統不僅僅是進行邏輯運算，還需要能夠處理和存儲信息。本章將進一步深入，探討組閤邏輯電路和時序邏輯電路，理解信息如何在係統中流動和被保留。 組閤邏輯電路的深入： 我們將復習組閤邏輯電路的定義，即輸齣僅取決於當前輸入，不受曆史狀態影響。我們將學習更復雜的組閤邏輯電路，例如多路選擇器（Multiplexer）和譯碼器（Decoder），理解它們在數據選擇和信號解碼中的作用。 算術邏輯單元（ALU）： ALU是計算機中央處理器（CPU）的核心部件，負責執行各種算術和邏輯運算。我們將學習如何利用邏輯門構建一個簡單的加法器，並展望ALU的復雜設計。 時序邏輯的引入： 與組閤邏輯不同，時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前輸入，還與電路的“狀態”（即曆史信息）有關。這使得時序邏輯電路能夠實現信息的存儲和狀態的演變。 觸發器（Flip-Flop）： 觸發器是時序邏輯電路中最基本的存儲單元，能夠存儲一位二進製信息（0或1）。我們將介紹RS觸發器、D觸發器、JK觸發器等不同類型的觸發器，理解它們的工作原理和狀態轉換。 寄存器（Register）： 寄存器是由多個觸發器組成的電路，可以存儲一組二進製數據。我們將理解寄存器在臨時存儲數據、數據暫存等方麵的作用。 計數器（Counter）： 計數器是一種能夠按照預設順序計數的時序邏輯電路。我們將學習不同類型的計數器，例如異步計數器和同步計數器，以及它們在頻率分頻、數字控製等方麵的應用。 狀態機的概念： 狀態機是一種用於描述和設計時序邏輯電路的數學模型，它能夠清晰地錶示電路在不同輸入下的狀態轉移和輸齣。我們將初步瞭解狀態機的基本概念。 第五章：信號的轉換與傳遞——模擬與數字世界的橋梁 現實世界是模擬的，而數字係統則運行在0和1的世界裏。本章將關注如何在模擬世界和數字世界之間建立起聯係，介紹模數轉換（ADC）和數模轉換（DAC）等關鍵技術。 模擬信號的特點： 我們將迴顧模擬信號的連續性和變化性，例如聲音、溫度等，並理解它們與數字信號的本質區彆。 采樣、量化與編碼： 將模擬信號轉換為數字信號需要經過采樣（Sample）、量化（Quantize）和編碼（Encode）三個過程。我們將詳細解釋每個過程的原理和作用。 模數轉換器（ADC）： ADC是將模擬信號轉換為數字信號的電路。我們將介紹不同類型的ADC，例如逐次逼近型ADC、Σ-Δ型ADC等，理解它們的轉換速度、分辨率和精度。 數模轉換器（DAC）： DAC是將數字信號轉換為模擬信號的電路，它在音頻輸齣、信號發生器等領域扮演著重要角色。我們將介紹不同類型的DAC，例如二進製加權型DAC、R-2R梯形DAC等。 信號濾波與調理： 在進行模數轉換之前，通常需要對模擬信號進行濾波和調理，以去除噪聲，增強信號的有用成分。我們將簡要介紹濾波器（Filter）和信號放大器（Amplifier）的作用。 應用場景： 我們將通過實例，例如數字音頻設備、傳感器接口、通信係統等，展示ADC和DAC在實際生活中的廣泛應用。 結語：不止於“數字”——電子學的無限可能 《模擬世界的脈動：晶體管的藝術與電子學的奧秘》不僅僅是對數字係統設計基礎知識的介紹，更是一次對電子學奇妙世界的探索。從電流的低語，到晶體管的精密控製，再到邏輯門的組閤運算，我們一步步揭開瞭現代科技的麵紗。本書旨在激發讀者對電子學更深層次的興趣，理解這些基礎原理如何支撐起從微處理器到人工智能的宏大工程。電子學領域仍然在不斷發展，每一次微小的突破都可能帶來巨大的變革，而掌握瞭這些基本原理，您就擁有瞭理解和參與這場變革的鑰匙。無論您是初學者還是有一定基礎的愛好者，本書都希望為您點亮通往電子世界的大門，感受那份來自微觀世界的澎湃脈動。

評分☆☆☆☆☆

我最近在嘗試將書中的理論應用到實際的項目中，這本書的錶現簡直像一位隨身攜帶的資深顧問。例如，在學習有限狀態機（FSM）的可綜閤性設計時，我曾經睏惑於如何避免使用不可綜閤的結構。這本書裏明確指齣瞭哪些結構在綜閤工具中會導緻不可預測的結果，並提供瞭推薦的編碼範式，比如如何保證自動生成的同步復位信號的正確性。這種對“可綜閤性”的執著，錶明作者編寫此書的目的絕非停留在學術討論，而是實打實地服務於工程實現。它的語言風格雖然專業，但絕不晦澀難懂，很多復雜的邏輯關係都通過結構化的語言清晰地錶達齣來，讀起來有一種被“引導”的感覺，思路不會跑偏。我個人認為，對於那些希望從理論學習者成功轉型為能夠獨立完成復雜數字模塊設計的工程師來說，這本書的價值無可替代，它彌補瞭學術教育與工業實踐之間的鴻溝。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容深度和廣度都達到瞭一個很高的水準，絕對不是市麵上那些浮於錶麵的入門讀物可比擬的。我特彆關注瞭其中關於可編程邏輯器件（PLD/FPGA）的部分，那塊內容寫得極其詳盡。它沒有簡單地將FPGA描述為一個黑箱，而是深入剖析瞭查找錶（LUT）的原理、觸發器（Flip-Flop）的結構，甚至涉及到瞭底層布綫資源的分配策略。對於想要從事ASIC或FPGA設計驗證的專業人士來說，這些細節是至關重要的“內功”。我發現，作者對不同抽象層次的描述把握得爐火純青——時而宏觀地描述係統架構，時而微觀地深入到晶體管級彆的延遲模型。這種在不同粒度之間自由切換的能力，體現瞭作者深厚的理論功底和豐富的工程經驗。此外，書後附帶的習題設計也非常巧妙，它們不是簡單的套用公式，而是需要結閤前麵章節所學知識進行綜閤應用和設計迭代，真正考驗瞭讀者的綜閤分析和解決問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

老實說，我原本對這類教科書抱著很大的抵觸情緒，總覺得它們是堆砌公式和標準流程的工具書，缺乏真正的“靈魂”。但這本書徹底顛覆瞭我的看法。它不僅僅是一本“教你做”的指南，更像是一本“帶你思考”的哲學著作。作者在深入講解硬件描述語言（如VHDL或Verilog）的應用時，並沒有止步於語法層麵的介紹，而是著重強調瞭代碼如何映射到實際的硬件結構上，如何進行綜閤和後仿真，以及如何優化資源利用率。書中穿插的案例研究非常貼近工業界的實際需求，比如一個簡易的微處理器總綫仲裁器的設計，細節豐富到讓人感覺自己真的參與到瞭一個項目開發中。更讓我印象深刻的是，作者對時序約束和競爭冒險（Hazard）問題的討論，這些往往是初學者最容易忽略，但卻是實際係統中導緻錯誤的關鍵點。他用近乎偏執的嚴謹性，將這些“陷阱”一一揭示齣來，並提供瞭切實可行的規避策略。閱讀過程中，我時不時會停下來，拿起筆在草稿紙上重新推演一遍流程，這種主動思考的體驗感是其他很多教材無法給予的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版真是讓人眼前一亮，封麵設計簡潔大氣，那種理工科書籍特有的嚴謹感撲麵而來，拿到手裏就有一種沉甸甸的實在感。我一直對這方麵的技術很感興趣，但很多教材總是枯燥乏味，讀起來就像在啃石頭。然而，這本書的章節劃分邏輯性極強，從最基礎的邏輯門開始，層層遞進到復雜的組閤電路和時序電路設計，整個學習路徑設計得非常平滑。特彆是作者在講解一些核心概念時，總能用一些非常巧妙的比喻來輔助理解，比如將狀態機的設計比作工廠的生産流程，一下子就將抽象的理論變得生動起來。而且，書中的插圖和示意圖質量非常高，綫條清晰，標注準確，很多時候，一個好的圖勝過韆言萬語的文字描述。我尤其欣賞它對不同設計方法的比較分析，比如對不同譯碼器或多路選擇器實現方案的優劣勢探討，這使得讀者不僅僅是學會瞭“怎麼做”，更理解瞭“為什麼這麼做是最好的選擇”。這種注重底層原理和工程實踐的寫作風格，對於想要深入理解數字電路本質的初學者和有一定基礎的工程師來說，都是極具價值的。

評分☆☆☆☆☆

從整體的閱讀體驗來看，這本書無疑是經過精心打磨的。它的裝幀質量，紙張的觸感，甚至字體和行距的選擇，都體現齣齣版方對讀者的尊重。但真正讓我愛不釋手的是它對“設計方法學”的強調。它不隻是羅列瞭已有的設計技巧，而是係統性地闡述瞭從需求分析到結構劃分，再到具體實現的完整設計流程。書中對“模塊化”和“自頂嚮下/自底嚮上”設計思想的反復強調，構建瞭一個強大的思維框架。我發現，在閱讀完這部分內容後，即使麵對一個全新的、從未接觸過的數字係統設計任務，我也能迅速地將其分解為若乾個可管理的小模塊，並按照書中所述的最佳實踐進行著手。這種思維方式的重塑，比單純記住幾個電路圖或幾個設計模式要寶貴得多。它培養瞭一種嚴謹的、麵嚮驗證的設計思維，這在當前快速迭代的電子産品開發中顯得尤為重要。這本書，絕對稱得上是該領域內的一部裏程碑式的參考書。