內容簡介
《數字電子技術項目教程(項目式)/21世紀高職高專電子信息類規劃教材》是根據高職高專的培養目標,結閤高職高專教學改革的要求,本著“工學結閤、項目引導、任務驅動、教學做一體化”的原則而編寫的。
《數字電子技術項目教程(項目式)/21世紀高職高專電子信息類規劃教材》以項目為單元,以應用為主綫,將理論知識融入到實踐項目中。全書共有8個項目,包括三人錶決器電路、搶答器電路、數碼顯示電路、計數分頻電路、觸摸式防盜報警電路、溫度檢測電路、數字鍾電路等的設計與裝調以及用FPGA實現計數器等。通過項目任務的完成,提高學生對數字電子技術的理解,使之能綜閤運用所學知識完成小型數字係統應用電路的設計製作,包括查閱資料、確定電路設計方案、計算與選擇元器件參數、安裝與調試電路,能使用相關儀器進行指標測試和編寫實訓報告。
《數字電子技術項目教程(項目式)/21世紀高職高專電子信息類規劃教材》力求體現項目課程的特色與設計思想,以項目任務為齣發點,激發學習興趣。項目內容選取力求具有典型性和可操作性。
《數字電子技術項目教程(項目式)/21世紀高職高專電子信息類規劃教材》可作為高職高專電子信息大類各專業的教材,也可作為相關專業學生的自學參考書和培訓教材。
內頁插圖
目錄
前言
緒論
項目1 三人錶決器電路設計與裝調
專題1 數製與碼製
1.1.1 數製
1.1.2 碼製
專題2 邏輯函數
1.2.1 常用邏輯關係
1.2.2 邏輯代數的基本公式與定律
1.2.3 邏輯代數的基本規則
1.2.4 邏輯函數的錶示方法
1.2.5 邏輯函數錶示方法之間的轉換
1.2.6 邏輯函數的化簡
專題3 邏輯門電路
1.3.1 晶體管開關特性
1.3.2 二極管門電路
1.3.3 TTL與非門
1.3.4 CMOS門電路
1.3.5 TTL與CMOS接口電路
任務 三人錶決器電路的設計與調試
1.4.1 集成電路的識彆與檢測
1.4.2 電路連接
1.4.3 調試與檢修
思考與練習
項目2 搶答器電路設計與裝調
專題1 RS觸發器
2.1.1 基本RS觸發器
2.1.2 同步RS觸發器
2.1.3 觸發器功能錶示方法
專題2 JK、D、T、T‘觸發器
2.2.1 JK觸發器
2.2.2 D、T、T’觸發器
2.2.3 觸發器使用注意事項
任務1 搶答器電路的仿真
任務2 搶答器電路的設計與調試
2.4.1 電路功能介紹
2.4.2 電路連接與調試
思考與練習
項目3 數碼顯示電路設計與裝調
專題1 組閤邏輯電路
3.1.1 組閤邏輯電路的概念
3.1.2 組閤邏輯電路的分析方法
3.1.3 組閤邏輯電路的設計方法
3.1.4 加法器
專題2 編碼器
3.2.1 二進製編碼器
3.2.2 優先編碼器
專題3 譯碼器
3.3.1 二進製譯碼器
3.3.2 二十進製譯碼器
3.3.3 顯示譯碼器
專題4 數據選擇器與分配器
3.4.1 數據選擇器
3.4.2 數據分配器
任務1 數碼顯示電路的仿真
任務2 譯碼與顯示器應用電路的設計與調試
3.6.1 設備與元器件
3.6.2
項目電路
3.6.3
項目設計步驟與要求
3.6.4
項目擴展測試訓練
思考與練習
項目4 計數分頻電路設計與裝調
專題1 二進製計數器
4.1.1 時序邏輯電路分析方法
4.1.2 異步二進製計數器
4.1.3 同步二進製計數器
專題2 十進製計數器
專題3 任意進製計數器
4.3.1 7490異步集成計數器
4.3.2 74161同步集成計數器
專題4 寄存器和移位寄存器
4.4.1 寄存器
4.4.2 移位寄存器
任務1 二十四進製計數器的仿真與測試
任務2 二十四進製計數器的設計與調試
4.6.1 電路功能介紹
4.6.2 電路連接與調試
思考與練習
項目5 觸摸式防盜報警電路設計與裝調
專題1 555電路
5.1.1 555電路簡介
5.1.2 555電路結構及其工作原理
專題2 施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器電路
5.2.1 555電路構成施密特觸發器
5.2.2 555電路構成單穩態觸發器
5.2.3 555電路構成多諧振蕩器
任務1 觸摸式防盜報警電路的仿真
任務2 觸摸式防盜報警電路的設計與調試
5.4.1 電路連接
5.4.2 裝調與檢修
思考與練習
項目6 溫度檢測電路設計與裝調
專題1 A/D轉換
6.1.1 溫度檢測電路
6.1.2 A/D轉換器
6.1.3 A/D轉換Multisim仿真實例
6.1.4 典型芯片ADC0832介紹
專題2 D/A轉換
6.2.1 DAIS:0832D/A轉換器的應用
6.2.2 D/A轉換器
6.2.3 D/A轉換Multisim仿真實例
6.2.4 典型芯片DAC0832介紹
專題3 知識拓展部分
6.3.1 溫度傳感器介紹
6.3.2 溫度傳感器分類
6.3.3 傳感器市場前景
思考與練習
項目7 數字鍾電路設計與裝調
任務1 時鍾源
7.1.1 用555集成定時器構成時鍾源
7.1.2 用石英晶體振蕩器構成時鍾源
任務2 計數及譯碼驅動電路
7.2.1 秒計數器和分計數器的設計
7.2.2 時計數器的設計
7.2.3 譯碼電路(含驅動)的設計
任務3 校時電路
7.3.1 用單刀雙擲開關實現校時
7.3.2 用門電路實現校時
任務4 整點報時電路
任務5 功能器件的裝配和檢修
7.5.1 功能器件之間的連接
7.5.2 數字鍾的裝配
7.5.3 故障分析
思考與練習
項目8 用FPGA實現計數器
專題1 存儲器
8.1.1 隻讀存儲器
8.1.2 隨機存取存儲器
專題2 可編程邏輯器件
8.2.1 可編程陣列邏輯
8.2.2 通用陣列邏輯
8.2.3 復雜可編程邏輯器件
8.2.4 現場可編程門陣列
任務 計數器的設計
8.3.1 MAX+PLUSⅡ的原理圖輸入
8.3.2
項目編譯
8.3.3
項目校驗
8.3.4 器件編程/配置
思考與練習
附錄
附錄A Multisim介紹
附錄B 二進製邏輯單元圖形符號簡介(GB/T 4728.1 2-2008)
附錄C 中國半導體集成電路型號命名方法
附錄D 常用TTL數字集成電路邏輯功能、名稱及型號
附錄E 常用CMOS數字集成電路邏輯功能、名稱及型號
附錄F 常用數字集成電路引腳排列圖
附錄G 數字鍾整體電路圖(見書後插頁)
參考文獻
前言/序言
本書是根據高職高專的培養目標,結閤高職高專教學改革和課程改革的要求。本著“工學結閤、項目引導、任務驅動、教學做一體化”的原則而編寫的。
眾所周知,數字化和集成化是現代IT技術的兩大基石。數字電子技術作為電子信息類專業的一門重要專業基礎課,主要使學生獲得數字電子技術方麵的基本知識、基本理論和基本技能,為深入學習相關專業課程和應用打下基礎。本書以項目為單元,以應用為主綫,將理論知識融入到每一個實踐項目中,通過不同的項目和實例來引導學生,將數字電子技術的基礎知識、基本理論融入其中。本書共有8個項目,每個項目有要求、目標、電路原理和實現過程,也有相關知識、思考與練習,強調職業技能的訓練,注重職業能力的培養。通過項目的設計、製作、調試和故障排除等,提高學生對數字電子技術的理解和應用能力,鍛煉學生綜閤運用所學知識完成小型係統和應用電路的設計、製作任務,包括查閱資料、確定電路設計方案、計算與選擇元器件參數、安裝與調試電路、使用相關儀器、測試指標和編寫實訓報告等能力。考慮到大規模集成電路及CPLD等應用已經相當廣泛,書中同樣也將其作為一個項目介紹。考慮到軟件仿真的直觀性和在實訓之前對電路要有一定的瞭解.多數實訓內容在實際設計之前都采用Multisim進行瞭仿真練習。一方麵節省費用,另一方麵也可以讓學生通過學習,掌握先進軟件的使用。Multisim軟件自帶元器件庫、電路編輯器、測試儀器等,可以隨心所欲地構造電路,虛擬仿真和演示電路的工作原理和動態工作過程,先進實用。
本書力求體現項目課程的特色與設計思想。項目內容選取力求具有典型性和可操作性,以項目任務為齣發點,激發學生的學習興趣。在教學安排上,緊密圍繞項目開展,創設教學情境,盡量做到教學做一體化。充分利用多媒體、電子仿真軟件和實際電路組織教學。每個項目實踐內容的時間安排可根據項目內容大小確定,設計與調試時建議四節課連上。教學評價可根據教學過程采取項目評價與總體評價相結閤,理論知識考核與實踐操作考核相結閤的形式,注重操作能力。
本書按照高職高專人纔培養目標編寫,可作為電子信息類各專業數字電子技術的教材,也可作為相關專業學生的自學參考書和培訓教材。本書的電子課件、思考與練習、教學資源等可在http://210.29.224.35/ec3.O/C124/lndex.htm網上下載。
本書由硃祥賢副教授主編,楊永、張傢欣、華大龍、蔡楠、羅時書和張洪明參編。楊永編寫瞭項目6,張傢欣編寫瞭項目l中的專題3、任務1和項目5,華大龍編寫瞭項目8和各項目中的仿真內容及附錄A,蔡楠編寫瞭項目3,羅時書編寫瞭項目4,張洪明編寫瞭項目7,硃祥賢編寫其餘部分並負責全書的統稿。本書在編寫過程中得到瞭俞寜副院長的關心和支持,也得到瞭華山、蔣永傳、諶梅英等老師的協助,在此錶示衷心感謝。
《數字電子技術基礎與實踐》 一、本書定位與特色 本書旨在為高職高專電子信息類專業的學生提供一套係統、全麵且兼具實踐性的數字電子技術學習教材。在當前數字化浪潮席捲各行各業的時代背景下,數字電子技術作為信息技術的核心基石,其重要性不言而喻。掌握紮實的數字電子技術理論知識,並能將其應用於實際工程項目,是培養高素質技術技能人纔的關鍵。 本書在編寫過程中,始終堅持“理論與實踐相結閤”、“基礎與前沿相兼顧”的原則,力求在內容上既能涵蓋數字電子技術的基礎理論,又能緊密結閤現代電子産業的發展趨勢。其突齣特色在於: 1. 理論體係的嚴謹性與完備性: 從最基本的邏輯門電路、組閤邏輯電路、時序邏輯電路,到常用的集成電路器件(如寄存器、計數器、移位寄存器、數碼顯示器件等),再到重要的數字係統設計方法(如狀態機設計、有限狀態機),本書都進行瞭深入淺齣的講解。理論部分力求邏輯清晰,概念準確,推理嚴謹,為讀者構建堅實的理論基礎。 2. 實踐能力的導嚮性與操作性: 本書不僅僅是理論的堆砌,更注重培養讀者的實際操作能力。在每個重要的知識點之後,都設計瞭相應的實驗或小項目,引導讀者通過動手實踐來鞏固和深化對理論知識的理解。這些實驗和項目從易到難,覆蓋瞭從基本的邏輯功能驗證到簡單的數字係統構建,使讀者能夠逐步掌握電子設計自動化(EDA)工具的使用,以及實際電路的搭建和調試技巧。 3. 先進技術的融入與前瞻性: 隨著技術的發展,FPGA(現場可編程門陣列)等可編程邏輯器件在數字係統設計中扮演著越來越重要的角色。本書在適當的章節融入瞭FPGA設計的基本概念和方法,通過實例演示如何在FPGA平颱上實現數字邏輯功能,為讀者接觸和掌握現代數字係統設計技術打下基礎。 4. 清晰易懂的教學設計: 教材的結構和語言風格經過精心設計,力求通俗易懂,符閤高職高專學生的認知特點。圖文並茂,采用大量的示意圖、電路圖和錶格,直觀地展示抽象的理論概念。語言簡潔明瞭,避免使用過於晦澀的專業術語,或對必要的術語進行清晰的解釋。 5. 完善的學習支持: 除瞭教材本身,還配套提供豐富的學習資源,如實驗指導、例題解析、習題答案(部分)等,方便讀者自學和教師教學。 二、本書內容梗概 本書共分為 XX 章(此處請根據您書籍的實際章節數量進行填充),整體按照由淺入深、循序漸進的邏輯順序進行編排。 第一部分:數字電子技術基礎 第一章:二進製數與邏輯代數基礎: 介紹計算機和現代電子係統之所以能快速發展,離不開其底層的二進製信息錶示和邏輯運算。本章將深入講解二進製數、十進製數、十六進製數之間的相互轉換,以及邏輯代數的基本定律、定理、公式推導和化簡方法(如卡諾圖法)。這是理解後續所有數字邏輯電路的基礎。 第二章:邏輯門電路: 介紹數字電路最基本的組成單元——邏輯門(與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門、同或門)。講解它們的邏輯功能、電路符號、邏輯錶達式和真值錶。通過簡單的門電路組閤,初步瞭解邏輯功能的實現。 第三章:組閤邏輯電路: 在基本邏輯門的基礎上,學習如何設計和分析由多個邏輯門構成的、無反饋路徑的組閤邏輯電路。本章將重點介紹編碼器、譯碼器、數據選擇器、加法器、減法器等典型的組閤邏輯電路。通過對這些典型電路的學習,掌握組閤邏輯電路的設計流程和分析方法。 第四章:觸發器與時序邏輯電路: 引入“狀態”的概念,介紹數字電路中用於存儲信息的基本單元——觸發器(如RS觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器)。講解不同觸發器的特性、工作原理及應用。在此基礎上,引齣由觸發器和組閤邏輯電路組成的、具有存儲功能的時序邏輯電路,包括同步與異步時序邏輯電路的區彆。 第五章:計數器: 計數器是時序邏輯電路中最重要也是最常見的應用之一。本章將詳細介紹同步計數器(加法計數器、減法計數器、可逆計數器)和異步計數器(行波計數器)的設計與原理。同時,會講解如何設計任意模N的計數器,並介紹一些實際應用,如頻率分頻、數字定時等。 第六章:移位寄存器: 移位寄存器是用於存儲和轉移串行數據的基本電路。本章將介紹不同工作方式的移位寄存器,如串入串齣、串入並齣、並入串齣、並入並齣。講解其工作原理和在數據串並轉換、移位運算等方麵的應用。 第七章:存儲器基礎: 介紹數字係統中用於存儲數據的半導體存儲器,包括隨機存取存儲器(RAM)和隻讀存儲器(ROM)。講解它們的分類(如SRAM、DRAM、PROM、EPROM、EEPROM)、基本結構和工作原理。通過對存儲器工作原理的理解,為後續學習更復雜的數字係統打下基礎。 第八章:數碼顯示與驅動電路: 介紹將數字信號轉換為直觀顯示的器件,如LED數碼管(七段數碼管)的原理、顯示編碼以及驅動電路的設計。講解如何利用譯碼器和驅動芯片來驅動數碼管顯示0-9的數字。 第二部分:數字係統設計與實踐 第九章:可編程邏輯器件(PLD)基礎: 隨著集成電路技術的發展,可編程邏輯器件(PLD)成為數字係統設計的重要工具。本章介紹PLD的基本概念,如CPLD(復雜可編程邏輯器件)和FPGA(現場可編程門陣列)的區彆與聯係。講解PLD的基本結構和工作原理,以及其在實現復雜邏輯功能方麵的優勢。 第十章:硬件描述語言(HDL)入門(以Verilog為例): 學習使用硬件描述語言(HDL)來描述數字電路是現代數字係統設計的重要技能。本章將重點介紹Verilog HDL語言,包括其基本語法、數據類型、運算符、模塊化設計、行為級建模和數據流建模等。通過實例演示如何用Verilog描述組閤邏輯和時序邏輯電路。 第十一章:FPGA設計流程與實例: 結閤第十章學習的HDL語言,詳細介紹使用FPGA進行數字係統設計的完整流程,包括需求分析、HDL編碼、功能仿真、綜閤、實現(布局布綫)、時序仿真以及下載到FPGA開發闆。通過具體的項目實例,如簡單的LED閃爍、按鍵控製、串口通信等,讓讀者掌握FPGA的實際開發應用。 第十二章:中小型數字係統設計實例: 在前麵知識的基礎上,將引導讀者完成一些具有代錶性的中小型數字係統設計項目。例如,一個簡單的數字時鍾、交通信號燈控製器、電子密碼鎖等。這些項目的設計將綜閤運用本教程中所學到的各種數字邏輯電路和設計方法,進一步提升讀者的係統設計能力和工程實踐能力。 三、適用對象 本書適閤作為高等職業院校、高等專科學校電子信息工程、通信工程、自動化、計算機科學與技術、物聯網工程等相關專業本科、專科生的數字電子技術課程教材。同時,也適用於對數字電子技術感興趣的初級工程師、技術愛好者以及需要進行數字係統開發和嵌入式開發的相關人員。 四、學習方法建議 1. 理論與實踐同步: 在學習每個章節的理論知識時,務必及時完成配套的實驗項目。動手實踐是檢驗和鞏固理論知識的最佳方式。 2. 注重理解,而非死記硬背: 數字電子技術強調邏輯思維和係統性的理解。遇到難以理解的概念,可以多查閱資料,多思考其背後的原理。 3. 善用工具: 學習使用EDA(電子設計自動化)工具,如Quartus、Vivado等,它們是現代數字電路設計和FPGA開發不可或缺的工具。 4. 積極思考,勇於提問: 在學習過程中遇到問題,積極思考,並及時嚮老師或同學請教。 5. 關注前沿: 數字電子技術發展迅速,鼓勵讀者在學習基礎知識的同時,關注行業最新動態和技術發展。 通過本書的學習,讀者將能夠係統掌握數字電子技術的基本理論和核心概念,具備設計、實現和調試簡單數字邏輯電路的能力,為進一步深入學習數字信號處理、嵌入式係統、FPGA開發等相關領域打下堅實的基礎,從而更好地適應未來電子信息産業的發展需求。