正版刚数字电路与逻辑设计实验教程9787111247968张亚君,陈龙 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张亚君，陈龙 著

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• 张亚君
• 陈龙
• 9787111247968
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店铺： 温文尔雅图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111247968

商品编码：29759537305

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基本信息

书名：数字电路与逻辑设计实验教程

定价：20.00元

作者：张亚君,陈龙

出版社：机械工业出版社

出版日期：

ISBN：9787111247968

字数：

页码：

版次：1

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编辑推荐

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内容提要

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目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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数字电路与逻辑设计：原理、实践与创新 本书旨在为读者提供一个全面而深入的数字电路与逻辑设计领域学习体验。我们从最基础的逻辑门操作出发，逐步引导读者掌握二进制、逻辑代数、组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计与分析方法。本书的独特之处在于，它不仅侧重理论知识的传授，更强调动手实践和实际应用。通过大量的实验项目和案例分析，读者将有机会将理论知识转化为实际技能，理解数字系统的工作原理，并能够独立设计和构建复杂的数字电路。 第一部分：数字电路基础与逻辑门 我们将从最根本的数字系统概念入手，介绍数字信号与模拟信号的区别，以及数字电路在现代科技中的重要作用。二进制数制是数字世界的基础，我们将深入讲解二进制的表示、转换，以及二进制算术运算（加、减、乘、除）。在此基础上，我们将介绍数制之间的相互转换，包括二进制、十进制、八进制和十六进制。 逻辑门是数字电路的基本构建单元。本书将详细介绍最核心的逻辑门，包括与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT），以及由它们组合而成的与非门（NAND）、或非门（NOR）、异或门（XOR）和同或门（XNOR）。我们将阐述每种逻辑门的逻辑功能、真值表、逻辑符号和集成电路实现。通过直观的图示和详细的解释，读者将深刻理解每种逻辑门的工作原理。 第二部分：布尔代数与逻辑化简 布尔代数是逻辑设计的理论基石。我们将介绍布尔代数的基本公理和定理，如交换律、结合律、分配律、互补律、同一律、零律、幂等律、吸收律、德摩根定律等。这些定律是化简逻辑表达式、优化电路设计的关键工具。 本书将教授多种逻辑化简方法，包括代数化简法和卡诺图（Karnaugh Map）法。代数化简法通过应用布尔代数定律直接推导简化表达式；而卡诺图法则提供了一种直观的图形化方法，能够系统地找出最简的逻辑表达式。我们将通过大量的实例演示，让读者熟练掌握这两种化简技巧，理解如何通过化简减少电路的元件数量，提高电路的效率和可靠性。 第三部分：组合逻辑电路设计与分析 组合逻辑电路由逻辑门组成，其输出仅取决于当前输入，不包含记忆功能。我们将深入研究几种典型的组合逻辑电路，包括： 编码器（Encoder）： 将多个输入信号转换为一个二进制输出。我们将介绍优先编码器和二进制编码器。 译码器（Decoder）： 将一个二进制输入信号扩展为多个输出信号，每个输出对应一个特定的输入组合。我们将分析其在多路选择、显示驱动等方面的应用。 数据选择器（Multiplexer/MUX）： 根据选择信号从多个输入中选择一个作为输出。我们将探讨其在信号路由和数据选择中的作用。 数据分配器（Demultiplexer/DEMUX）： 将一个输入信号分发到多个输出中的一个，由选择信号控制。 加法器（Adder）： 实现二进制加法运算。我们将讲解半加器、全加器，以及多位加法器（如行波进位加法器、超前进位加法器）的设计。 减法器（Subtractor）： 实现二进制减法运算，通常通过加法的补码实现。 比较器（Comparator）： 比较两个二进制数的大小。 奇偶校验电路（Parity Checker/Generator）： 用于检测和生成数据传输中的错误。 本书将引导读者掌握如何根据需求设计这些组合逻辑电路，并学会分析已知组合逻辑电路的功能。我们会强调如何将实际问题转化为逻辑表达式，进而转化为具体的电路实现。 第四部分：时序逻辑电路设计与分析 与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路包含记忆元件，其输出不仅取决于当前输入，还取决于过去的输入历史（即电路的状态）。这是数字系统能够实现复杂功能的关键。 我们将从最基本的存储元件——触发器（Flip-Flop）开始。我们将详细介绍不同类型的触发器，包括： SR 触发器： 最基本的触发器，具有置位（S）和复位（R）输入。 D 触发器： 数据触发器，能够存储一位数据。 JK 触发器： 功能更强大的触发器，可以实现翻转、保持、置位和复位等多种操作。 T 触发器： 翻转触发器，在T输入为1时翻转状态。 我们将阐述各种触发器的特性表、状态图、激励表以及它们的制作方法（如利用基本门电路）。 在此基础上，我们将介绍寄存器（Register）和移位寄存器（Shift Register）。寄存器用于存储一组二进制数据，而移位寄存器则可以将数据左移或右移，在串行-并行转换、数据存储和转移等应用中发挥重要作用。 计数器（Counter）是时序逻辑电路的另一类重要组成部分。我们将介绍： 异步计数器（Ripple Counter）： 触发器的时钟输入连接到前一级触发器的输出，存在时钟脉冲延迟。 同步计数器（Synchronous Counter）： 所有触发器的时钟输入都连接到同一个时钟信号，可以避免延迟问题。我们将详细讲解如何设计各种模数的同步计数器，包括二进制计数器、十进制计数器等。 本书还将深入探讨有限状态机（Finite State Machine, FSM）的概念，这是描述和设计复杂数字系统行为的标准模型。我们将介绍摩尔（Mealy）型和米利（Moore）型有限状态机的区别，以及如何根据状态图和状态表设计FSM。 第五部分：半导体存储器与数字系统集成 我们还将介绍半导体存储器，这是数字系统中存储信息的核心部件。我们将讲解： 随机存取存储器（RAM）： 包括静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM），它们的读写原理和结构特点。 只读存储器（ROM）： 包括掩码ROM（MROM）、可编程ROM（PROM）、可擦除可编程ROM（EPROM）、电擦除可编程ROM（EEPROM）和闪存（Flash Memory），以及它们的用途。 在掌握了基本的数字电路组件和设计方法后，我们将进一步探讨如何将这些单元集成起来，构建更复杂的数字系统。我们将介绍一些基本的系统设计理念，例如总线结构、时序控制和数据通路的设计。 第六部分：实践性实验与案例分析 本书包含一系列精心设计的实验项目，旨在让读者亲手实践所学知识。每个实验都将从实验目的、实验原理、实验器材、实验步骤和实验报告要求等方面进行详细说明。实验项目涵盖了从基础逻辑门到复杂时序逻辑电路的设计和搭建，例如： 使用逻辑门搭建简单的逻辑函数。 设计并实现一个4位二进制加法器。 构建一个移位寄存器，实现串行-并行数据转换。 设计并验证一个二进制同步计数器。 利用触发器和组合逻辑实现一个简单的状态机控制器。 此外，本书还将穿插一些实际的案例分析，例如简化的微处理器结构、数码显示系统、简单的通信协议等，帮助读者理解数字电路在实际应用中的价值和挑战。 第七部分：EDA工具与Verilog/VHDL入门 为了适应现代数字电路设计的发展趋势，本书还将对电子设计自动化（EDA）工具进行介绍，并提供Verilog或VHDL硬件描述语言（HDL）的入门指导。EDA工具极大地提高了数字电路设计的效率和准确性。通过学习HDL，读者将能够以文本的方式描述数字电路，并利用EDA工具进行仿真、综合和实现，为进一步深入学习数字集成电路设计打下坚实基础。 学习目标 通过学习本书，读者将能够： 理解数字电路的基本原理和逻辑功能。 熟练运用布尔代数进行逻辑表达式的化简。 掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法。 理解各种存储元件（如触发器、寄存器、RAM、ROM）的工作原理。 能够独立完成数字电路设计和实验项目。 了解EDA工具在数字电路设计中的作用。 对硬件描述语言（Verilog/VHDL）有初步认识。 本书适合于电子信息工程、计算机科学与技术、自动化等专业的本科生、研究生，以及对数字电路与逻辑设计感兴趣的工程师和技术人员。我们相信，通过本书的学习，读者将能够建立起扎实的数字电路设计基础，为未来在相关领域的学习和工作做好充分准备。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排非常具有层次感，它不像某些教材那样把所有内容一股脑地塞给你。相反，它采用了“由简到繁，逐步深挖”的策略。在基础部分，它用了大量篇幅来巩固基础元器件（如基本门电路、RS/JK/D触发器）的物理特性和逻辑特性，为后续复杂的系统级设计打下了坚不可摧的“物理基础”。我特别喜欢它在引入大规模集成电路（LSI）概念时所做的铺垫工作。作者巧妙地利用了一个简单的加法器设计案例，展示了如何从基础逻辑门层层抽象、封装，最终形成一个功能强大的模块。这个过程的阐述，清晰地展示了数字电路设计中的抽象化和模块化思想是如何一步步实现的。对于我这种喜欢刨根问底的读者来说，它在某些关键概念的解释上，总能提供一个更深一层的视角。比如，当讨论同步电路的竞争与冒险问题时，作者不仅指出了问题，还提供了多种硬件消隐技术（如增加冗余项、使用滤波电容等），这种多维度的解决方案展示，极大地拓宽了我的设计思路。这本书更像是一份厚重的“实战手册”，而不是一套空泛的理论集合，强烈推荐给所有希望在数字电子领域精进的人。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我之前对数字电路的概念一直有些模糊，总觉得那些‘1’和‘0’之间的切换太抽象了。但这本书给我的感觉完全不同，它像是一位经验丰富的老工程师，耐心十足地带着你从头“搭积木”。最让我眼前一亮的是它对时序电路部分的处理方式。例如，对触发器（Flip-Flop）的各种工作模式，比如主从结构和边沿触发的细微差别，作者没有用冷冰冰的数学语言堆砌，而是通过生动的时序图和状态图来解释，那种“时间”对逻辑状态的影响被可视化地呈现出来了，读起来酣畅淋漓。我记得有一次，我被一个异步清零和同步复位的区别搞得很困惑，翻看书中的对比表格和相应的波形图后，那种“啊哈！”的顿悟感立刻就来了。此外，这本书在实验环节的指导也极其细致，它没有把实验流程当成一个单纯的“照做”清单，而是深入解释了为什么要选择特定的芯片型号，以及测试点设置的内在逻辑。这种对实验背景和原理的双重强调，使得我们不只是完成任务，更是在学习如何进行严谨的工程验证。这本书的深度和广度把握得恰到好处，既能满足基础教学要求，又不失前沿实验探索的空间，非常适合需要将理论应用于实际动手环节的读者。

评分☆☆☆☆☆

我对教材的要求一向是“少说废话，多给干货”，这本书在这一点上做得非常出色，简直是理工科教材中的一股清流。它在内容的组织上体现出一种强烈的“以能力为导向”的理念。举个例子，在介绍中规模集成电路（MSI）的应用时，它没有孤立地讲解每一个芯片的功能，而是立刻将其置于一个更宏大的系统设计背景中——比如如何用译码器和多路选择器快速搭建一个数据分配网络。这种“模块化思维”的培养，对于我们后续学习微处理器和FPGA设计至关重要。书中的例题设计难度适中且富有代表性，很多都是在实际工程中会遇到的优化难题。我个人特别喜欢作者对设计规范和潜在陷阱的提示，比如关于扇入扇出比的限制、电平标准对系统稳定性的影响等等，这些“江湖经验”在其他理论书里是很少提及的。阅读体验上，虽然内容专业性很强，但其语言风格保持了一种沉稳而略带幽默的克制感，不会让人感到枯燥。每次学完一个章节，都会有一种扎实的成就感，因为它提供的知识点都是可以被立即应用和验证的坚实基石。它更像一本“工具书”和“教科书”的完美融合体，随时可以拿出来查阅和参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就给我一种非常专业、严谨的感觉，那种朴实的蓝白色调，加上清晰的字体排版，一看就知道是面向工程实践的教材。我抱着极大的期望打开了它，希望能在电路基础这块打下扎实的基础。刚翻开前几章，内容组织逻辑就显得十分清晰，从最基本的布尔代数开始，循序渐进地引入了组合逻辑和时序逻辑的概念。作者在讲解理论的同时，非常注重与实际实验的结合，每一个理论推导后面几乎都能找到对应的实验步骤和预期结果分析。尤其是对各种逻辑门的工作原理和真值表的推导部分，讲解得深入浅出，即便是初次接触数字电路的同学，也能很快把握住核心思想。我特别欣赏作者在案例选择上的独到眼光，他们没有选择那些过于花哨或脱离实际的应用，而是聚焦于计数器、译码器这些最核心、最常被引用的模块，这对于建立系统级的数字系统思维至关重要。阅读过程中，我感觉自己不仅仅是在记忆公式，而是在构建一个完整的逻辑框架。而且，书中的插图质量非常高，那些电路图画得干净利落，关键节点的标注清晰明了，极大地减少了阅读时的理解障碍。总而言之，这是一本极具匠心、注重实践的入门读物，对于想真正搞懂数字系统底层逻辑的读者来说，绝对是值得信赖的伙伴。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量给我留下了深刻印象。现在的教材很多为了控制成本，纸张用得太薄，墨水也容易洇开，影响阅读体验。但这本教程的纸张厚实，印刷清晰度极高，即便是那些密密麻麻的逻辑表达式和参数表格，看起来也不会吃力。更值得称道的是，书中对仿真工具的使用指导部分，虽然篇幅不算特别大，但点到了位。作者似乎很理解现代电子设计流程，他们没有仅仅停留在面包板层面，而是加入了对如 Multisim 或类似的仿真软件的基本操作和波形观察的指导。这种对工具链的兼顾，体现了作者对当代电子工程师培养需求的深刻理解。在学习到状态机设计时，我尝试将书中的理论设计直接输入到仿真软件中进行验证，发现理论预测和仿真结果几乎完美吻合，这极大地增强了我对自身学习效果的信心。书中对不同设计方法的优劣对比也十分到位，比如如何权衡组合逻辑的实现复杂度与时序逻辑的控制难度，这些权衡点才是真正区分“会做”和“会设计”的关键所在。这本书的价值在于，它不只是教你“怎么做”，更重要的是让你理解“为什么这样做是最好的选择”。