数字电路与系统(第3版) 9787121280559 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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戚金清 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121280559

商品编码：29238980173

包装：平装

出版时间：2016-01-01

基本信息

书名：数字电路与系统(第3版)

定价：45.00元

作者：戚金清

出版社：电子工业出版社

出版日期：2016-01-01

ISBN：9787121280559

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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数字电子技术是信息、通信、计算机、控制等领域工程技术人员必须掌握的基本理论和技能，本书主要讲解了数字逻辑基础，逻辑门电路，逻辑代数基础，组合逻辑电路，触发器，时序逻辑电路，脉冲波形的产生与变换，数字系统设计基础，数模与模数转换，半导体存储器及可编程逻辑器件，硬件描述语言Verilog HDL等内容。第3版修订了各章相关内容，并增加或修订了部分例题及习题。

目录

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章 数字逻辑基础11.1 模拟信号11.2 数字信号21.3 模拟电路与数字电路21.4 数制41.5 数制间的转换61.5.1 任意进制转换成十进制61.5.2 十进制转换成任意进制61.5.3 二进制与八进制间的转换71.5.4 二进制与十六进制间的转换81.6 代码81.6.1 二-十进制代码81.6.2 格雷码91.6.3 字符代码91.7 二进制代码的表示法101.8 带符号二进制数的表示法101.8.1 二进制正数表示法101.8.2 二进制负数表示法101.8.3 带符号二进制数的运算111.9 偏移码12习题12第2章 逻辑门电路142.1 概述142.2 逻辑门电路介绍142.2.1 基本逻辑门电路142.2.2 复合逻辑门电路152.3 TTL集成门电路172.3.1 TTL集成电路概述172.3.2 TTL与非门182.3.3 TTL与非门的电气特性202.3.4 其他类型TTL门电路222.3.5 TTL电路的改进系列272.4 MOS门电路282.4.1 NMOS门电路282.4.2 CMOS 电路302.4.3 CMOS电路特点322.4.4 集成电路使用注意事项32*2.5 TTL与CMOS电路的连接33*2.6 TTL、CMOS常用芯片介绍34习题35第3章 逻辑代数基础413.1 逻辑代数运算法则413.1.1 基本逻辑运算413.1.2 逻辑代数的基本定律423.1.3 逻辑代数的基本规则423.1.4 逻辑代数常用公式433.2 逻辑函数的标准形式433.2.1 小项和标准与或式433.2.2 大项和标准或与式453.2.3 大项与小项的关系463.3 逻辑函数的公式化简法473.4 逻辑函数的卡诺图化简法483.4.1 卡诺图483.4.2 用卡诺图表示逻辑函数493.4.3 用卡诺图化简逻辑函数493.4.4 具有随意项的逻辑函数化简513.4.5 引入变量卡诺图52习题53第4章 组合逻辑电路594.1 组合逻辑电路分析594.2 组合逻辑电路设计604.3 编码器634.3.1 普通编码器634.3.2 优先编码器644.4 译码器674.4.1 二进制译码器674.4.2 码制变换译码器704.4.3 显示译码器714.5 数据选择器754.5.1 数据选择器754.5.2 数据选择器实现逻辑函数764.6 数值比较器784.6.1 一位数值比较器794.6.2 四位数值比较器7485794.6.3 数值比较器的位数扩展804.7 加法电路804.7.1 半加器814.7.2 全加器814.7.3 超前进位加法器7428382*4.8 组合逻辑电路的竞争冒险844.8.1 竞争冒险的分类与判别844.8.2 竞争冒险消除方法85习题86第5章 触发器925.1 电平触发的触发器925.1.1 由与非门构成的基本RS触发器925.1.2 时钟触发器965.2 脉冲触发的触发器1005.2.1 主从RS触发器1005.2.2 主从JK触发器1015.3 边沿触发的触发器1055.3.1 TTL边沿触发器1055.3.2 CMOS边沿触发器1075.4 触发器的分类和区别110*5.5 触发器之间的转换1125.6 触发器的典型应用112习题114第6章 时序逻辑电路1196.1 时序逻辑电路的基本概念1196.1.1 时序逻辑电路的结构及特点1196.1.2 时序逻辑电路的分类1206.1.3 时序逻辑电路的表示方法1206.2 同步时序逻辑电路的一般分析方法1216.3 同步时序逻辑电路的设计1246.4 计数器1316.4.1 4位二进制同步集成计数器741611316.4.2 8421BCD码同步加法计数器741601336.4.3 同步二进制加法计数器741631346.4.4 二-五-十进制异步加法计数器742901346.4.5 集成计数器的应用1356.5 寄存器1406.5.1 寄存器741751406.5.2 移位寄存器1416.5.3 集成移位寄存器741941436.5.4 移位寄存器构成的移位型计数器144*6.6 序列信号发生器1476.6.1 计数型序列信号发生器1476.6.2 移位型序列信号发生器147习题150第7章 脉冲波形的产生与变换1557.1 555定时器1557.2 施密特触发器1567.2.1 555定时器构成的施密特触发器1567.2.2 门电路构成的施密特触发器1577.2.3 集成施密特触发器1597.2.4 施密特触发器的应用1597.3 单稳态触发器1617.3.1 TTL与非门组成的微分型单稳态触发器1617.3.2 555定时器构成的单稳态触发器1637.3.3 集成单稳态触发器1647.3.4 单稳态触发器的应用1667.4 多谐振荡器1697.4.1 555定时器构成的多谐振荡器1697.4.2 TTL与非门构成的多谐振荡器1717.4.3 石英晶体振荡器1737.4.4 施密特触发器构成的多谐振荡器1737.4.5 多谐振荡器的应用175习题176第8章 数字系统设计基础1808.1 数字系统概述1808.1.1 数字系统结构1808.1.2 数字系统的定时1808.1.3 数字系统设计的一般过程1818.2 算法状态机——ASM图表1818.2.1 ASM图表符号1818.2.2 ASM图表的含义1838.2.3 ASM图表的建立1848.3 数字系统设计185习题193第9章 数模与模数转换1969.1 数模转换电路1969.1.1 数模转换关系1969.1.2 权电阻网络DAC1979.1.3 R-2R 梯形电阻网络DAC1989.1.4 R-2R倒梯形电阻网络DAC1999.1.5 电流激励DAC2009.1.6 集成数模转换电路2009.1.7 数模转换的主要技术指标2059.2 模数转换电路2079.2.1 ADC的工作过程2079.2.2 并行比较ADC2099.2.3 并/串型ADC2119.2.4 逐次逼近型ADC2129.2.5 双积分ADC2149.2.6 集成模数转换电路2169.2.7 模数转换的主要技术指标218习题2190章 半导体存储器及可编程逻辑器件22310.1 半导体存储器概述22310.1.1 半导体存储器的分类22310.1.2 存储器的技术指标22410.2 存储器RAM22410.2.1 RAM的基本结构22510.2.2 RAM芯片简介22810.2.3 RAM的容量扩展22910.3 只读存储器ROM23110.3.1 ROM的分类23110.3.2 ROM的结构与基本原理23210.3.3 ROM应用23310.4 可编程逻辑器件PLD23610.4.1 可编程逻辑器件概述23610.4.2 可编程逻辑器件的基本结构和电路表示方法23710.4.3 复杂可编程逻辑器件CPLD23910.4.4 现场可编程门阵列FPGA24310.4.5 CPLD/FPGA设计方法与编程技术247习题2501章 硬件描述语言Verilog HDL25611.1 Verilog HDL的基本知识25611.1.1 什么是Verilog HDL25611.1.2 Verilog HDL的发展历史25611.1.3 Verilog HDL程序的基本结构25711.2 Verilog HDL的基本元素25911.2.1 注释符25911.2.2 标识符26011.2.3 关键字26011.2.4 间隔符26011.2.5 操作符26011.2.6 数据类型26411.3 Verilog HDL的基本语句26911.3.1 过程结构语句26911.3.2 语句块27111.3.3 时序控制27211.3.4 赋值语句27311.3.5 分支语句27411.3.6 循环语句27511.4 Verilog HDL程序设计实例27711.4.1 基本逻辑门电路设计27711.4.2 组合逻辑电路设计28011.4.3 时序逻辑电路设计28611.4.4 数字系统设计实例29111.5 Verilog HDL的模拟仿真29411.5.1 Quartus II开发软件29411.5.2 仿真实例296习题303参考文献304

作者介绍

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戚金清，大连理工大学电信学院教师，从事电子电路设计、数字电路与数字系统等课程的教学以及科研工作，多次获得教学、科研方面的奖项。

文摘

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序言

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《数字电路与系统：原理、设计与应用》 内容简介： 本书系统地阐述了数字电路与系统的基本原理、设计方法以及在现代电子技术中的广泛应用。全书共分十二章，由浅入深，逻辑清晰，旨在为读者构建一个扎实而全面的数字电子技术知识体系。 第一部分：数字电路基础（第一章至第四章） 第一章 绪论： 本章首先对数字电路与系统的概念、发展历程及其重要性进行概述，引出数字技术在信息时代的核心地位。接着，介绍数制及其转换，包括二进制、十进制、十六进制等，并重点讲解这些数制在数字电路中的应用。最后，阐述二进制运算，如逻辑加、逻辑乘、逻辑非等基本运算，为后续章节的学习奠定基础。 第二章 组合逻辑电路： 本章深入探讨组合逻辑电路的设计与分析。从最基本的逻辑门（如与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门）及其功能和波形入手，介绍如何利用它们构建更复杂的逻辑功能。接着，详细讲解逻辑函数的化简方法，包括卡诺图法和布尔代数法，强调化简对于优化电路性能和降低成本的重要性。然后，介绍组合逻辑电路的基本单元，如译码器、编码器、多路选择器和分配器，并阐述它们各自的功能和应用场景，例如数据选择、地址译码等。最后，通过一系列典型的组合逻辑电路设计实例，如加法器、减法器、比较器等，帮助读者理解如何运用所学知识解决实际问题，并初步掌握电路设计流程。 第三章 时序逻辑电路： 时序逻辑电路是数字系统的核心组成部分，本章将对其进行深入剖析。首先，介绍基本的触发器，包括SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器，详细讲解它们的逻辑功能、状态转换图和时序图，并讨论不同触发器的特性和选择依据。接着，讲解如何利用触发器构成寄存器和计数器，包括移位寄存器、串行加法器、同步计数器（加法计数器、减法计数器）、异步计数器（行波计数器）等，并分析它们的结构和工作原理。同时，介绍状态图和状态表，这是分析和设计复杂时序逻辑电路的重要工具。最后，通过移位寄存器应用（如移位寄存的串并转换、并行移位寄存的串行输出）和计数器应用（如分频器、定时器、序列发生器）等实例，加深读者对时序逻辑电路设计的理解。 第四章 存储器与可编程逻辑器件： 本章介绍数字系统中常用的存储单元和灵活的逻辑实现方式。首先，详细讲解各类存储器的基本原理和分类，包括随机存取存储器（RAM），如静态RAM (SRAM) 和动态RAM (DRAM)，以及只读存储器 (ROM)，如掩膜ROM (MROM)、可编程ROM (PROM)、可擦除可编程ROM (EPROM) 和电可擦可编程ROM (EEPROM)。讨论它们的结构、读写操作以及在系统中的作用。接着，重点介绍可编程逻辑器件（PLD），包括可编程只读存储器 (PROM)、通用可编程逻辑器件 (GAL)、复杂可编程逻辑器件 (CPLD) 和现场可编程门阵列 (FPGA)。解释它们的内部结构、工作原理、编程方法以及设计优势，例如CPLD和FPGA如何实现高度集成和灵活配置的数字系统。通过介绍存储器在数据存储和程序执行中的应用，以及PLD在加速原型开发和实现复杂逻辑方面的作用，为读者构建完整的数字系统设计视野。 第二部分：中大规模集成电路与系统设计（第五章至第八章） 第五章 数模与模数转换器： 本章聚焦于数字世界与模拟世界的接口技术。首先，介绍数模转换器 (DAC)，包括其基本原理、主要类型（如权电流型、权电压型、R-2R梯形网络型）和性能指标（如分辨率、转换速率、线性度）。随后，深入讲解模数转换器 (ADC)，包括其基本原理、主要类型（如逐次逼近型、双积分型、闪速型、Σ-Δ型）和性能指标。强调理解不同转换器的工作方式及其对信号采样和量化的影响。最后，通过介绍它们在音频/视频信号处理、数据采集系统等领域的应用，展示其在实际系统中的关键作用。 第六章 微处理器与微控制器： 本章将深入探讨数字系统中至关重要的计算核心——微处理器与微控制器。首先，介绍微处理器的基本结构和工作原理，包括指令集、寄存器、运算器、控制器等核心部件的功能。接着，重点讲解微控制器的体系结构，阐述其在单个芯片上集成了CPU、存储器和输入/输出接口等，使其成为嵌入式系统的理想选择。讨论常用的微控制器系列及其特性。然后，介绍微处理器和微控制器在各种应用中的基本原理，如指令的获取、解码、执行等。最后，通过介绍微处理器在计算机系统中的应用，以及微控制器在嵌入式设备（如家用电器、汽车电子、工业控制）中的广泛应用，让读者理解这些核心部件如何驱动现代电子设备的运行。 第七章 数据通路与控制器： 本章将深入分析数字系统的“心脏”——数据通路和控制器的协同工作。首先，定义数据通路，并介绍其构成要素，包括寄存器、加法器、多路选择器等，以及数据在其中的流动方式。接着，阐述控制器的作用，它负责发出控制信号，协调数据通路中的各个部件，确保指令的正确执行。介绍控制器的设计方法，包括硬布线控制器和微程序控制器。重点分析指令周期、时钟信号和时序控制在数据通路和控制器协同工作中的关键作用。通过介绍一个简单CPU的数据通路和控制器设计实例，清晰地展示指令的执行过程，让读者深刻理解CPU的工作机制。 第八章 现场可编程门阵列（FPGA）设计入门： 随着集成电路技术的飞速发展，FPGA已成为实现复杂数字逻辑的重要平台。本章将为读者提供FPGA设计的基础知识。首先，介绍FPGA的基本结构和工作原理，包括查找表 (LUT)、触发器、布线资源等。接着，阐述FPGA的设计流程，包括需求分析、逻辑设计、综合、布局布线、仿真和下载。重点介绍硬件描述语言 (HDL)，如Verilog HDL 或 VHDL，作为实现FPGA逻辑设计的关键工具，并给出基本的HDL语句和设计示例。最后，通过一个简单的FPGA应用实例，如LED闪烁或简单的计数器，引导读者动手实践，初步掌握FPGA的设计开发方法，为进一步深入学习奠定基础。 第三部分：高级主题与应用（第九章至第十二章） 第九章 串行通信接口： 本章将重点介绍数字系统中常用的串行通信接口技术。首先，区分串行通信与并行通信的优缺点，并阐述串行通信在数据传输中的优势。接着，详细介绍两种重要的异步串行通信协议：UART (通用异步收发传输器) 和 SPI (串行外设接口)。阐述它们的通信原理、帧格式、握手信号以及工作模式。然后，介绍同步串行通信协议：I2C (集成电路总线) 协议，分析其多主多从的工作方式和总线仲裁机制。最后，通过介绍这些接口在传感器数据读取、外部设备连接、嵌入式系统通信等方面的广泛应用，展示串行通信在现代电子系统中的重要地位。 第十章 脉冲发生器与时序控制： 本章将深入探讨脉冲信号的产生及其在数字系统中的时序控制应用。首先，介绍各种脉冲发生器的基本原理，包括振荡器（如多谐振荡器、环形振荡器）和定时电路（如555定时器）。分析不同脉冲信号的特性，如占空比、频率等。接着，详细讲解时序控制在数字系统中的重要性，并介绍如何利用脉冲信号实现精确的时序控制，例如在计数器、移位寄存器和状态机的驱动中。通过讲解时序逻辑电路的设计和分析方法，以及利用时序图进行时序约束和验证，确保数字系统按照预期的顺序和时间规律工作。最后，通过介绍脉冲发生器在定时、分频、周期性触发等方面的应用，以及时序控制在数据同步、信号时序匹配等关键环节中的作用，加深读者对脉冲信号和时序控制的理解。 第十一章 数字信号处理基础： 数字信号处理（DSP）是现代电子信息技术不可或缺的一部分。本章将为读者介绍DSP的基本概念和入门技术。首先，阐述数字信号与模拟信号的区别，以及数字信号处理的优势。接着，介绍采样定理，理解模拟信号如何被离散化为数字信号，并分析采样频率对信号保真度的影响。然后，介绍量化，即数字信号幅度的离散化过程，以及量化误差的影响。重点讲解离散傅里叶变换 (DFT) 及其快速算法——快速傅里叶变换 (FFT)，理解它们在频谱分析中的核心作用。最后，通过介绍DSP在音频/视频压缩、滤波、模式识别等领域的应用，让读者初步了解DSP在信号分析和处理中的强大能力。 第十二章 数字系统设计实例与项目实践： 本章旨在通过具体的项目实践，巩固读者对数字电路与系统知识的掌握，并培养解决实际问题的能力。首先，选择几个具有代表性的数字系统设计项目，例如一个简易的交通灯控制器、一个电子密码锁、一个数据采集系统等。详细介绍每个项目的需求分析、系统框图设计、模块划分、逻辑设计、仿真验证和实现方案。强调在项目设计过程中，如何将前面各章所学的知识融会贯通，如运用组合逻辑和时序逻辑实现功能，选择合适的存储器和接口，以及可能用到FPGA等开发平台。鼓励读者动手实践，将理论知识转化为实际作品，从而提升工程实践能力和创新能力。 本书内容丰富，结构严谨，理论与实践相结合，适合作为高等院校电子信息类、计算机类相关专业的教材，也可作为从事数字电路设计、嵌入式系统开发等工作的工程技术人员的参考书籍。通过学习本书，读者将能够深刻理解数字电路与系统的原理，掌握数字系统的设计方法，并能够将其应用于各种实际工程问题中。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我之前对数字电路这块儿涉猎不多，这次完全是抱着学习新技能的心态来啃这本书的。这本书的优点在于它的逻辑性很强，每一章的内容都像是前一章的延伸和深化，不会让人觉得突兀。我印象最深的是关于时序逻辑电路的部分，作者花了很大的力气去讲解触发器、寄存器、计数器这些基本单元的工作原理，并且通过大量图示和波形图来辅助说明，这一点对我这种视觉型学习者来说简直是福音。我记得在讲到状态机设计的时候，虽然一开始觉得有点绕，但跟着书里的步骤一步步来，从状态转换图到状态表再到逻辑电路实现，整个过程就变得清晰多了。而且，书中穿插的一些小提示和注意事项，都非常实用，避免了我走很多不必要的弯路。它也不是那种死板的理论堆砌，偶尔也会涉及到一些EDA工具的使用，虽然只是简单提及，但已经足够勾起我的兴趣，让我想要去进一步探索。总而言之，这本书为我打开了数字电路设计的大门，让我看到了其中的乐趣和挑战，感觉自己离成为一名合格的数字工程师又近了一步。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对技术充满好奇的学习者，我一直以来都对数字电路与系统这个领域抱有浓厚的兴趣。这次有幸读到这本书，确实给我带来了不少惊喜。它的语言风格非常平实，没有太多华丽的辞藻，但字里行间都透露出作者扎实的功底。我特别喜欢书中对一些基本逻辑单元的分解和分析，比如全加器、全减器等，作者通过详细的真值表和逻辑图，一步步揭示了它们的内部工作机制，让我对这些基础构件的理解更加透彻。而且，书中对于数制转换、逻辑函数化简这些基础操作的讲解，也足够细致，足够系统，让我能够反复练习，直到熟练掌握。我还会经常翻阅书中的一些附录，比如各种器件的逻辑符号和标准，这些细节对于构建一个完整的知识体系非常有帮助。这本书给我的感觉，就像是在建造一座大厦，它为我提供了坚实的地基和框架，让我能够在此基础上，进一步去探索和创造更复杂的数字系统。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个偶然的机会接触到这本书的，当时我正在寻找一本能够系统性梳理数字电路基础知识的书籍。这本书的特点在于其严谨的学术风格和清晰的逻辑结构。从目录上看，它覆盖了数字电路与系统领域的核心内容，从最基本的逻辑代数原理，到复杂的系统设计方法，都进行了深入浅出的介绍。我尤其欣赏作者在阐述复杂概念时所采用的类比和比喻，这使得一些原本抽象的理论变得生动易懂。例如，在讲解多路选择器和编码器时，作者就用了一些生活中的例子来帮助读者理解它们的逻辑功能。此外，书中大量的图例和表格也起到了至关重要的作用，它们不仅使得内容的呈现更加直观，也大大降低了阅读的难度。我发现，很多习题的设置也很有思考性，能够引导读者去主动探究问题的本质，而不是仅仅停留在表面。对于我来说，这本书就像一位经验丰富的导师，循循善诱，让我能够在数字电路的知识海洋中找到正确的方向，并且逐步建立起扎实的专业基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一名从事相关领域工作的技术人员，经常需要查阅一些基础理论知识来解决实际问题。这本书的第3版，给我留下的最深刻的印象是它在内容上的更新和补充，尤其是在一些跟现代数字系统相关的章节。我关注了一些关于FPGA设计和时序约束的内容，感觉作者在这些方面下了不少功夫，讲解得比较前沿，也比较贴合工业界的实际需求。书中对一些复杂组合逻辑和时序逻辑的设计方法进行了详细的阐述，并且给出了一些设计模式的建议，这对于我来说非常有借鉴意义。另外，我比较看重的是它的参考文献和术语解释，通常会用来对照和深入学习。这本书的术语定义清晰，而且在一些关键概念上，作者的解释也比较透彻，不会让人产生歧义。我还会特别留意书中提供的案例研究，它们通常能反映出实际工程中遇到的问题以及相应的解决方案，这对于我这种希望将理论与实践结合的人来说，是非常宝贵的资源。总的来说，它是一本在理论深度和实践指导性上都做得比较好的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书我看了好一阵子了，确实是本比较扎实的教材。我当初买这本书，主要就是冲着“第3版”这个标签去的，想着总归是更新过的，内容会更贴近现在的教学需求。拿到书后，我最先关注的就是它的编排结构。从内容上看，它对数字电路的基础概念介绍得相当到位，比如逻辑门、布尔代数这些最最核心的东西，讲得非常细致，甚至会追溯到一些历史背景，这一点我觉得对于初学者来说是很有帮助的，能够建立起一个比较完整的知识体系。而且，它在讲解过程中，例题和习题的搭配也很合理，不是那种简单罗列，而是循序渐进，一步步引导读者去理解和应用。我个人比较喜欢它对一些实际应用的引入，虽然可能篇幅不至于特别大，但能让人看到这些理论知识是如何在现实世界中发挥作用的，比如一些简单的逻辑控制器设计，就给了我不少启发。总的来说，这本书就像一个严谨的老师，把知识点掰开了揉碎了讲，不跳跃，不含糊，让我感觉学得很踏实，也很有信心去面对后续更复杂的数字系统设计。