现代数字电路与逻辑设计实验教程 袁东明, 史晓东, 陈凌霄 9787563526048 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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袁东明，史晓东，陈凌霄 著

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• 数字电路
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• VHDL
• Verilog

店铺： 天乐图书专营店

出版社： 北京邮电大学出版社有限公司

ISBN：9787563526048

商品编码：29514372254

包装：平装

出版时间：2011-03-01

基本信息

书名：现代数字电路与逻辑设计实验教程

定价：28.00元

作者：袁东明, 史晓东, 陈凌霄

出版社：北京邮电大学出版社有限公司

出版日期：2011-03-01

ISBN：9787563526048

字数：

页码：

版次：5

装帧：平装

开本：12k

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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内容提要

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本书主要介绍数字电路及逻辑设计实验的相关内容。包括数字实验基础知识、数字逻辑器件等，重点介绍数字可编程器件、EDA工具、VHDL硬件描述语言和数字综合系统设计。本书还将介绍几种数字实验装置，并配有丰富的实验内容，包括数字电路基本实验、EDA基础实验和数字系统综合实验。
本书既介绍了数字电路的基本元件、基本实验方法和实验技巧，又介绍了可编程器件(PLD)、硬件描述语言(VHDL)及EDA工具和技术，把新技术、新器件及时引入教学实践环节，体现现代数字系统的设计方法。实验内容循序渐进，能引导、启发学生的主动性和创新性。
本书可以作为大学本科和专科院校通信、电子工程类各专业的实验教材，也可供相关领域的工程技术人员参考。

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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数字逻辑世界探索之旅：原理、实践与创新 本书旨在引领读者深入探索数字逻辑设计的广阔天地，从基础概念的构建到复杂系统的实现，提供一条清晰且富有启发性的学习路径。我们不仅仅满足于理论知识的传授，更强调实践操作的重要性，通过丰富的实验项目，帮助读者将抽象的数字逻辑原理转化为生动的电路实现，从而深刻理解数字系统的运作机制。 核心内容概述： 第一部分：数字逻辑基础与门电路 本部分是整个数字逻辑学习的基石。我们将从最基本的数字信号概念入手，阐述二进制、逻辑电平以及数字电路与模拟电路的根本区别。随后，逐一介绍构成数字世界的基本单元——逻辑门。 布尔代数与逻辑运算： 我们将详细讲解布尔代数的基本公理、定理，以及逻辑“与”、“或”、“非”、“异或”、“同或”等基本逻辑运算。通过大量实例，展示布尔代数在化简逻辑表达式、简化电路设计中的强大作用。读者将学会如何将实际问题抽象为逻辑函数，并运用布尔代数进行求解。 基本逻辑门电路： 详细介绍AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR等基本逻辑门的构成原理、逻辑符号、真值表以及在集成电路中的实现方式。我们将深入分析它们的工作特性，并通过简单的组合逻辑电路示例，展示逻辑门如何协同工作实现特定功能。 组合逻辑电路设计与分析： 基于基本逻辑门，我们将引出组合逻辑电路的概念，即输出仅取决于当前输入信号的电路。内容涵盖： 最小项和最大项的概念： 理解逻辑函数的标准形式。 卡诺图（Karnaugh Map）： 一种直观、高效的逻辑函数化简工具，我们将详细讲解不同变量数量的卡诺图绘制与化简方法，以及如何从化简后的表达式直接设计电路。 Quine-McCluskey算法： 作为卡诺图的补充和替代，对于变量较多的情况，该算法能提供更系统化的化简方案。 编码器与译码器： 介绍优先级编码器、带优先级的编码器、BCD转七段数码管译码器等实用电路的功能与设计。 多路选择器（Multiplexer）与多路分配器（Demultiplexer）： 讲解它们在数据选择、信号路由中的关键作用，并提供设计实例。 加法器与减法器： 从半加器、全加器到多位加法器、并行加法器、先行进位加法器，深入理解算术运算的数字实现。 比较器： 实现对两个二进制数的比较，输出大于、小于或等于的信号。 奇偶校验电路： 用于数据传输中的错误检测。 第二部分：时序逻辑电路与状态机 本部分将从组合逻辑电路过渡到更为复杂的时序逻辑电路，引入“状态”和“时间”的概念，为构建能够存储信息和执行序列操作的电路奠定基础。 触发器（Flip-Flops）： 时序逻辑电路的基本存储单元。我们将详细介绍： SR触发器： 最基本的异步触发器，理解其建立时间、保持时间以及竞赛冒险等问题。 D触发器： 重要的同步触发器，确保数据的稳定存储。 JK触发器： 功能更强大的触发器，能够模拟SR和D触发器，并实现翻转功能。 T触发器： 用于计数器等应用。 主从触发器与边沿触发器： 深入理解触发器的触发机制，避免亚稳态等问题。 寄存器（Registers）： 由多个触发器组成的存储单元，用于存储一组二进制数据。我们将介绍： 并行输入/并行输出（PIPO）寄存器： 数据的直接读写。 串行输入/串行输出（SISO）寄存器： 数据的移位操作。 并行输入/串行输出（PISO）寄存器： 串行数据转换。 串行输入/并行输出（SIPO）寄存器： 并行数据输出。 移位寄存器： 作为实现移位运算、延迟、序列发生器等功能的核心。 计数器（Counters）： 实现对脉冲信号进行计数的电路。我们将深入讲解： 异步计数器（行波进位计数器）： 结构简单，但存在进位延迟问题。 同步计数器（并行进位计数器）： 解决了异步计数器的进位延迟问题，效率更高。 二进制计数器、十进制计数器（BCD计数器）： 常见的计数器类型。 可预置计数器、可置数计数器： 扩展计数器的功能。 移位寄存器型计数器（Johnson计数器、Twisted Ring Counter）： 特殊的序列发生器。 有限状态机（Finite State Machines - FSM）： 数字系统设计的核心模型。我们将详细阐述： 状态图与状态转换图： 直观表示FSM的内部状态和状态之间的转换。 米利（Mealy）型状态机与摩尔（Moore）型状态机： 两种不同的FSM模型，理解它们的输出机制。 状态机设计流程： 从需求分析到状态分配、生成状态转换表，再到逻辑实现。 状态冒险与同步化： 解决FSM设计中的潜在问题。 状态机的实际应用： 例如序列发生器、控制器、接口逻辑等。 第三部分：存储器与可编程逻辑器件 在掌握了基本逻辑门和时序电路后，我们将目光投向存储数据和实现灵活逻辑的器件。 半导体存储器： 随机存取存储器（RAM）： 静态RAM（SRAM）： 速度快，功耗较高，常用于缓存。 动态RAM（DRAM）： 存储密度高，成本低，但需要刷新。 只读存储器（ROM）： 掩膜ROM（MROM）： 一次性写入，成本低。 可编程ROM（PROM）： 用户可编程一次。 可擦写可编程ROM（EPROM）： 可通过紫外线擦除。 电可擦写可编程ROM（EEPROM）： 可通过电信号擦除，常用于嵌入式系统。 闪存（Flash Memory）： EEPROM的改进，速度更快，擦写单元更大。 可编程逻辑器件（PLDs）： 提供了高度灵活和集成化的逻辑设计解决方案。 可编程阵列逻辑（PAL）： 可编程AND阵列，固定OR阵列。 通用阵列逻辑（GAL）： 改进的PAL，具有可编程输出逻辑。 可编程逻辑阵列（PLA）： 可编程AND阵列和可编程OR阵列。 现场可编程门阵列（FPGA）： 具有极高的灵活性和可重构性，由大量的可编程逻辑块、可编程互连线和I/O块组成。我们将介绍FPGA的基本架构和开发流程。 复杂可编程逻辑器件（CPLD）： 介于PAL/GAL和FPGA之间，具有较高的集成度和更快的响应速度。 硬件描述语言（HDL）： Verilog和VHDL，介绍其在描述数字电路结构和行为方面的作用，以及如何使用HDL进行逻辑设计和仿真。 第四部分：现代数字系统设计与实验 本部分将理论与实践紧密结合，通过一系列精心设计的实验项目，让读者亲手搭建、测试和调试数字电路，巩固所学知识，并体验实际设计过程中的挑战与乐趣。 实验平台介绍： 介绍实验中可能使用的工具，例如数字逻辑实验箱、万用表、示波器、逻辑分析仪、EDA软件（如Quartus, Vivado）等。 基础逻辑门电路的实现与测试： 使用集成电路芯片搭建AND, OR, NOT等基本逻辑门，验证其真值表。 组合逻辑电路设计实验： 设计并实现一个4位二进制加法器。 设计并实现一个BCD码译码器，驱动七段数码管显示。 设计一个简单的多路选择器电路。 时序逻辑电路设计实验： 搭建并测试SR、D、JK触发器。 实现一个3位同步二进制加法计数器。 设计并实现一个移位寄存器，用于数据串并转换。 状态机设计实验： 设计一个简单的交通灯控制器。 实现一个序列检测器。 基于FPGA/CPLD的实验： 使用HDL语言编写一个简单的组合逻辑电路，并在FPGA板上实现。 使用HDL语言编写一个简单的状态机，并在FPGA板上实现。 设计并实现一个简易的电子琴。 进阶实验课题： 可能会涉及一些更复杂的课题，例如简单CPU的构成模块、数据通路设计、微指令控制等，以激发读者的创新思维。 本书的特色： 由浅入深，循序渐进： 从最基本的概念讲起，逐步引入复杂的设计方法和器件，确保读者能够扎实掌握每一个知识点。 理论与实践高度统一： 每一章节的理论讲解都紧密结合实际的实验项目，强调动手能力的重要性。 丰富的实验内容： 实验项目设计贴近实际应用，覆盖了数字逻辑设计的核心内容，为读者提供了宝贵的实践经验。 清晰易懂的语言风格： 采用清晰、准确、生动的语言，避免使用过于晦涩的术语，力求让读者易于理解。 强调设计思想： 不仅仅教授“如何做”，更引导读者思考“为什么这样做”，培养读者的逻辑思维和问题解决能力。 通过本书的学习，读者将能够： 深刻理解数字逻辑的基本原理和核心概念。 掌握各种逻辑门电路、组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计与分析方法。 熟悉常用的存储器和可编程逻辑器件的工作原理和应用。 能够运用硬件描述语言进行数字电路的设计与仿真。 具备独立完成中小型数字系统设计项目的能力。 为进一步学习微处理器、微控制器、嵌入式系统、数字信号处理等相关领域打下坚实的基础。 无论您是初学者，还是希望巩固和拓展数字逻辑知识的在读学生或工程技术人员，本书都将是您探索数字逻辑世界的理想伴侣。让我们一起开启这场激动人心的数字逻辑之旅！

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评价二： 作为一本实验教程，它最让我称赞的一点是理论与实践的结合得非常到位。很多教程只是把实验流程写得像个菜谱，告诉你“照着做就行”，但这本书明显高明得多。在介绍完某一类逻辑电路的理论基础后，紧接着就会给出详细的实验设计思路和步骤，而且，这些实验不仅仅是简单的验证性实验，很多都带有一定的设计和优化成分。例如，在设计一个加法器或者计数器时，书中会引导你去思考如何利用不同的逻辑门组合来实现最优化的电路结构，这极大地锻炼了我们的系统思维能力。更重要的是，它对实验中可能遇到的问题和调试方法也做了详尽的阐述，这才是真正体现了一本优秀实验指导书价值的地方。我记得有一次我在搭建一个有限状态机时遇到了意想不到的毛刺问题，翻阅书中关于时序电路调试的部分，很快就找到了解决问题的关键思路。这种将“做中学”的理念融入到书本结构中的设计，使得学习过程充满了主动性和探索欲，远比死记硬背要有效得多。它教会我的不仅仅是如何搭建电路，更是如何像一个真正的工程师那样去分析和解决工程问题。

评分☆☆☆☆☆

评价四： 从教材的整体编排来看，它展现了一种非常现代化的教学理念，即紧密贴合现代集成电路（IC）技术的发展趋势。书中对一些新兴的数字电路概念，比如锁存器与触发器的对比、同步电路与异步电路的优缺点分析，都体现了与当前主流设计规范的同步。它没有沉溺于过时的技术细节，而是将重点放在了那些在FPGA或ASIC设计中依然会用到的核心模块设计上。此外，书中对于硬件描述语言（HDL）在逻辑设计中的应用虽然不是主线，但也有适当的提及和引导，这对于我们这些需要面向工程实践的读者来说，是非常必要的“前瞻性”教育。它让我意识到，单纯的原理图设计已经不能满足现代需求，必须将逻辑思维转化为可综合的代码描述。这种对未来技能的培养导向，使得这本书的实用价值远远超出了单纯的理论学习范畴，更像是一份为进入数字系统设计行业准备的预备课程。读完之后，我对后续学习Verilog或VHDL也有了更清晰的方向感和更扎实的基础支撑。

评分☆☆☆☆☆

评价五： 我对这本书的编写风格中透露出的一种严谨的学术态度印象深刻。作者们似乎对每一个概念的定义都进行了反复的斟酌和推敲，力求用最精确的术语来描述复杂的物理现象。这种一丝不苟的态度，使得这本书在作为工具书参考时也显得格外可靠。书中对于某些逻辑设计中的“陷阱”——那些看似正确但实际操作中容易出错的地方——都有专门的警示和深入的剖析。比如，在讨论时序逻辑电路的复位机制时，作者不仅给出了标准做法，还详细分析了“上电复位”和“异步复位”在系统启动时的细微差异，以及这些差异可能导致的潜在风险。这种对细节的关注，体现了作者们丰富的实践经验，他们仿佛经历过无数次的电路调试失败，并将这些宝贵的教训浓缩在了文字之中。对于我这样一个追求精确和可靠性的学习者来说，这种深度和广度兼备的讲解方式，是学习复杂技术课程时最需要的保障。它让我确信，我所学到的知识是经过实践检验、站得住脚的。

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评价三： 这本书的排版和图示质量确实值得称赞，这对于理解复杂的逻辑图和时序波形图至关重要。在数字电路的学习中，一张清晰的电路图胜过千言万语，而这本书在这方面做得非常出色。所有的逻辑图都采用了清晰的线条和标准化的符号，即便是涉及多个芯片互联的复杂系统，也能一眼看出信号的流向和连接关系。特别是对于那些时序图的绘制，简直是艺术品级别的细致。它们准确地标示出了建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）这些关键的时序参数，配合文字的解释，让我对竞争冒险和亚稳态等概念有了直观的认识。我个人对那些晦涩难懂的抽象概念非常头疼，但得益于这些高质量的视觉辅助，很多过去困扰我的难题迎刃而解。这不仅仅是印刷质量的问题，更是作者对教学媒介的深刻理解——他们知道如何利用图形语言来高效地传递信息。可以说，这本书的视觉呈现极大地降低了学习曲线，让读者能够更专注于电路逻辑本身，而不是在试图解读模糊不清的图表上浪费时间精力。

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评价一： 这本关于现代数字电路与逻辑设计的实验教程，读起来真是让人感到既充实又有点小小的挑战。首先，从内容深度上来说，它并没有停留在那种浅尝辄止的理论介绍上，而是真正深入到了现代电路设计中那些最核心的概念。比如，对于组合逻辑和时序逻辑的讲解，作者们显然是花了不少心思去构建一个严谨的知识体系。我特别欣赏它在讲解基本逻辑门电路时，是如何巧妙地过渡到更复杂的译码器、多路复用器以及触发器设计的。书中对这些核心组件的分析，不仅仅停留在功能描述，更深入到了它们在实际电路中的工作原理和性能考量。对于初学者来说，这些部分的理解可能需要反复阅读和思考，但一旦真正掌握，你会发现自己对数字系统的底层逻辑有了更清晰的认识。而且，书中的理论推导过程非常详尽，每一步的数学依据和物理意义都解释得非常到位，这对于想要深入理解芯片内部运作机制的人来说，简直是宝藏。我感觉自己像是在被一位经验丰富的工程师手把手地带着走，从最基础的布尔代数开始，一步步搭建起复杂的数字系统。这种循序渐进的结构，让原本枯燥的理论学习变得有章可循，让人有信心去攻克后续更难的章节。