9787302333685 现代数字电子技术及Verilog设计(21世纪高等学校规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张春晶，张海宁 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302333685

商品编码：29540234994

包装：平装

出版时间：2014-06-01

基本信息

书名：现代数字电子技术及Verilog设计(21世纪高等学校规划教材 电子信息)

定价：39.50元

作者：张春晶,张海宁

出版社：清华大学出版社

出版日期：2014-06-01

ISBN：9787302333685

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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张春晶、张海宁、李冰编著的《现代数字电子技术及Verilog设计》利用现代EDA技术设计数字系统，从教学和实际应用的角度出发，介绍数字电路基础知识、数字电路的分析方法、设计方法，着重说明采用 Verilog HDL实现方式。本书主要内容包括数字逻辑基础、组合电路、时序电路、脉冲产生与变换电路、数字集成电路、QuartusⅡ软件简介、Verilog基本语法、可编程逻辑器件、Verilog HDL数字设计实例等，并将Verilog HDL的介绍渗透于各个章节。
　　本书内容精练、结构严谨、实用性强，既可以作为高等院校通信与电子类专业本科生的教材，也可作为从事电子系统设计和开发的工程技术人员的应用参考书。

目录

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章 数字逻辑基础
1.1 数字电路和数字系统
1.1.1 数字信号
1.1.2 数字电路
1.1.3 数字系统
1.2 数制和码制
1.2.1 数制
1.2.2 数制转换
1.2.3 码制
1.2.4 二进制数运算
1.3 逻辑代数
1.3.1 逻辑运算
1.3.2 逻辑函数
1.3.3 逻辑代数的标准形式
1.4 逻辑函数的化简
1.4.1 公式法化简
1.4.2 卡诺图化简
1.4.3 具有无关项的逻辑函数及其化简
1.5 本章小结
1.6 思考与练习
第2章 QuartusⅡ软件和Verilog语言
2.1 Quartus Ⅱ软件简介
2.1.1 Quartus Ⅱ原理图编辑
2.1.2 Verilog HDL语言编辑
2.1.3 波形仿真
2.1.4 引脚分配
2.1.5 下载测试
2.2 硬件描述语言Verilog
2.2.1 Verilog基本结构
2.2.2 Verilog语法知识
2.2.3 运算符
2.2.4 语句
2.3 本章小结
2.4 思考与练习
第3章 组合逻辑电路
3.1 组合逻辑电路概述
3.1.1 组合逻辑电路的分析
3.1.2 组合逻辑电路的设计
3.1.3 Verilog HDL描述
3.2 编码器
3.2.1 编码器的定义与工作原理
3.2.2 编码器的应用
3.2.3 Verilog HDL描述
3.3 译码器
3.3.1 译码器的工作原理
3.3.2 二进制译码器的应用
3.3.3 Verilog HDL描述
3.4 数据选择器
3.4.1 数据选择器的工作原理
3.4.2 数据选择器的应用
3.4.3 Verilog HDL描述
3.5 数据分配器
3.5.1 数据分配器的工作原理
3.5.2 Verilog HDL描述
3.6 数值比较器
3.6.1 数值比较器的工作原理
3.6.2 Verilog HDL描述
3.7 组合逻辑电路的竞争和冒险
3.7.1 产生竞争冒险的原因
3.7.2 冒险的分类
3.7.3 判别冒险
3.7.4 消去竞争冒险的方法
3.8 本章小结
3.9 思考与练习
第4章 时序逻辑电路基本原理
4.1 概述
4.1.1 时序逻辑电路的结构特点
4.1.2 时序逻辑电路的分类
4.2 触发器
4.2.1 RS触发器
4.2.2 JK触发器
4.2.3 D触发器
4.2.4 T触发器
4.2.5 触发器之间的转换
4.2.6 锁存器
4.3 时序逻辑电路的分析
4.3.1 同步时序逻辑电路分析
4.3.2 异步时序逻辑电路分析
4.4 本章小结
4.5 思考与练习
第5章 时序逻辑电路设计
5.1 概述
5.2 同步时序逻辑电路的设计
5.2.1 设计方法与步骤
5.2.2 设计举例
5.3 异步时序逻辑电路的设计
5.3.1 设计方法与步骤
5.3.2 设计举例
5.4 Verilog HDL描述时序逻辑电路
5.4.1 有限状态机
5.4.2 有限状态机的Verilog HDL描述
5.4.3 Verilog HDL时序电路设计
5.5 本章小结
5.6 思考与练习
第6章 常用逻辑电路
6.1 算术运算电路
6.1.1 加法器
6.1.2 减法器
6.1.3 乘法器
6.2 寄存器
6.2.1 基本寄存器
6.2.2 移位寄存器
6.2.3 用Verilog HDL描述寄存器
6.3 计数器
6.3.1 同步计数器
6.3.2 异步计数器
6.3.3 任意进制计数器的实现
6.3.4 用Verilog HDL描述计数器
6.4 本章小结
6.5 思考与练习
第7章 脉冲信号的产生与整形
7.1 单稳态触发器
7.1.1 门电路构成的单稳态触发器
7.1.2 集成单稳态触发器
7.1.3 单稳态触发器的应用
7.2 多谐振荡器
7.2.1 门电路组成的多谐振荡器
7.2.2 石英晶体多谐振荡器
7.2.3 多谐振荡器的应用
7.3 施密特触发器
7.3.1 门电路构成的施密特触发器
7.3.2 集成施密特触发器
7.3.3 施密特触发器的应用
7.4 555定时器
7.4.1 555定时器的电路结构与功能
7.4.2 用555定时器构成单稳态触发电路
7.4.3 用555定时器构成多谐振荡器
7.4.4 用555定时器构成施密特触发器
7.5 本章小结
7.6 思考与练习
第8章 可编程逻辑器件
8.1 PLD器件概述
8.1.1 PLD的发展历程
8.1.2 PLD的基本结构
8.2 存储器
8.2.1 存储器
8.2.2 只读存储器
8.3 低密度可编程逻辑器件
8.4 高密度可编程逻辑器件
8.4.1 复杂可编程逻辑器件CPLD
8.4.2 现场可编程门阵列FPGA
8.4.3 CPLD和FPGA特点比较
8.5 本章小结
8.6 思考与练习
第9章 数字系统设计
9.1 概述
9.2 数字系统设计的方法和流程
9.2.1 数字系统设计方法
9.2.2 数字系统设计流程
9.3 数字系统设计实例
9.3.1 数字钟
9.3.2 数字频率计
9.4 本章小结
9.5 思考与练习
附录A 集成逻辑门电路的内部结构简介
A.1 半导体器件的开关特性
A.1.1 二极管的开关特性
A.1.2 三极管的开关特性
A.1.3 MOS管的开关特性
A.2 分立元件门电路
A.2.1 二极管与门
A.2.2 二极管或门
A.2.3 三极管非门
A.2.4 二极管三极管组成的与非门
A.2.5 二极管三极管或非门
A.3 TTL集成门电路
A.3.1 TTL与非门
A.3.2 其他TTL集成门电路
A.4 CMOS集成门电路
A.4.1 CMOS反向器
A.4.2 CMOS与非门
A.4.3 CMOS或非门
A.5 集成门电路的性能参数和使用
A.5.1 数字集成电路的性能参数
A.5.2 数字集成门电路的使用
附录B 常用数字集成电路的符号图、命名方法及索引
B.1 常用数字集成电路的符号图
B.2 数字集成电路的型号命名方法
B.3 常用标准集成电路器件索引
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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穿越时空的知识之门：探寻信息时代的奥秘 在浩瀚的知识海洋中，总有一些宝藏，它们如同璀璨的星辰，指引我们探索未知的领域。本书并非一本关于现代数字电子技术与Verilog设计的教材，而是一扇通往更广阔天地的大门，它将带领您穿越时空的界限，深入理解塑造我们现代生活的信息化浪潮的根源与未来。我们将一同揭开那些构成我们数字世界的基石，以及那些驱动它们运转的智慧。 第一章：从机械到电子的演进——思想的萌芽与技术的雏形 在信息时代来临之前，人类的计算与信息处理能力是何等有限？本章将带您回溯历史的长河，探寻那些在精密机械时代就已显露的计算萌芽。从古老的算盘，到帕斯卡尔的机械计算器，再到巴贝奇的分析机，我们会看到人类对自动化计算的执着追求。这些庞大而笨重的机器，虽然与现代电子设备相去甚远，却孕育了逻辑运算、程序控制等核心思想，为后来的电子计算奠定了思想基础。 我们将审视工业革命如何推动了技术的发展，以及早期电磁学理论的发现如何为电子技术的诞生铺平道路。法拉第的电磁感应定律、麦克斯韦的电磁场理论，这些伟大的发现如同点燃火炬，照亮了通往电子时代的道路。在这些物理定律的指引下，工程师们开始尝试利用电信号来传递信息和执行计算。 本章的重点并非深入介绍具体的机械原理或早期电学实验，而是着眼于这些思想和技术在历史长河中的地位和影响。我们将重点关注那些具有里程碑意义的发明和理论，以及它们如何激发了后人的探索热情，推动了人类社会向更高效、更智能的方向迈进。我们将理解，任何一项伟大的技术革新，都是建立在前人的智慧积累和不懈探索之上的。 第二章：逻辑的舞动——二进制世界的诞生与早期计算的曙光 如果说机械时代孕育了计算的思想，那么电子时代的到来则让这些思想得以真正飞翔。本章将聚焦于二进制的诞生及其在信息处理中的核心地位。我们将探究为何二进制如此适合电子电路，以及如何通过简单的“开”与“关”来代表数字信息。布尔代数——这门看似抽象的数学理论，却成为了构建所有数字逻辑的基础。我们将了解布尔代数如何将复杂的逻辑运算抽象化，并用简洁的符号和规则来表示。 这一章还将带领您认识那些早期电子计算的先驱。从ENIAC、EDVAC等庞然大物，到晶体管和集成电路的革命性突破，我们将感受到技术进步的加速度。这些早期计算机的设计理念、工作原理，以及它们在二战等关键历史时期所发挥的作用，都将为我们描绘出一幅波澜壮阔的技术图景。我们会了解到，这些计算机的出现，极大地解放了人类的计算能力，为科学研究、军事应用和社会发展注入了前所未有的动力。 虽然不深入探讨具体的电路设计，本章将强调二进制逻辑和布尔代数在理解数字系统中的基础性作用。我们将认识到，所有现代数字设备，无论多么复杂，其底层都是由无数个简单的逻辑门组合而成。这一章的目标是建立起读者对数字信息本质的直观理解，以及对早期计算技术发展脉络的清晰认知。 第三章：信息的洪流——通信技术的演进与互联世界的雏形 信息，是人类文明进步的血脉。本章将把目光投向信息传递的历程，从最早的烽火狼烟、信鸽传书，到电报、电话的诞生，再到无线电广播和电视的普及，我们将看到信息传递的速度和范围是如何被一次次颠覆。我们将了解这些通信技术背后的基本原理，以及它们如何深刻地改变了人们的生活方式、商业模式和社会结构。 格拉汉姆·贝尔的电话，让声音跨越了距离；马可尼的无线电，让信息摆脱了有线的束缚；早期电视的出现，则让视觉信息得以实时传播。这些技术的每一次飞跃，都极大地缩短了人与人之间的距离，加速了知识的传播，也为全球化时代的到来埋下了伏笔。 本章将不会深入探讨具体的调制解调技术或天线设计，而是侧重于通信技术发展对人类社会的影响。我们将理解，通信技术的进步，是信息爆炸时代的直接驱动力。每一次通信方式的革新，都意味着信息能够以前所未有的速度和广度进行传播，从而催生出新的社会形态和商业模式。我们将审视这些技术如何从最初的军事用途，逐渐渗透到日常生活，最终构建起一个日益紧密的互联世界。 第四章：微观世界的革命——半导体技术与信息时代的加速器 如果说电子技术是信息时代的引擎，那么半导体技术就是这台引擎的核心。本章将带您走进微观的半导体世界，探寻硅片上的奇迹。我们将了解晶体管的出现是如何彻底取代真空管，带来体积更小、功耗更低、性能更强的电子设备。这一革命性的突破，是个人电脑、智能手机等一切便携式电子设备的基石。 随后，我们将见证集成电路（IC）的发明，这是将大量晶体管和其他电子元件集成在一块小小的芯片上的技术。从最初的小规模集成（SSI）到大规模集成（LSI）和超大规模集成（VLSI），集成电路的密度呈指数级增长，不断刷新着电子设备的性能上限。这便是著名的“摩尔定律”所描绘的惊人景象，它驱动着计算机性能的飞速发展，也催生了数字技术应用的井喷。 本章将不会深入讲解半导体材料的物理特性或具体的制造工艺，而是强调半导体技术在推动电子设备小型化、智能化、普及化方面所起的决定性作用。我们将理解，正是这些微小的芯片，将强大的计算能力带入了寻常百姓家，开启了真正意义上的信息时代。我们将看到，半导体技术的每一次进步，都直接转化为消费者能够感受到的产品升级和应用创新。 第五章：数据的海洋——信息存储、处理与检索的演进 有了计算和通信的能力，如何有效地存储、处理和检索海量信息，成为了新的挑战。本章将探索数据存储技术的发展历程。从最初的穿孔卡片、磁鼓，到磁带、硬盘，再到固态硬盘（SSD）和云存储，我们将看到数据存储的密度和速度是如何不断提升的。 同时，我们还将关注信息处理的核心——处理器。从最初的简单逻辑单元，到复杂的微处理器，处理器的指令集、架构设计，以及它们如何执行复杂的计算任务，都将得到概述。我们将了解，处理器性能的提升，是驱动软件应用发展的关键。 此外，本章还将触及信息检索与管理的基础。虽然不深入数据库原理，但我们将理解，如何从海量数据中快速、准确地找到所需信息，是信息时代的核心竞争力之一。搜索引擎的诞生，以及各种信息组织和管理技术的发展，都极大地提升了我们获取知识的效率。 本章的目标是让读者理解，信息不仅仅是孤立的点，而是构成一个巨大、动态的数据海洋。如何有效地驾驭这片海洋，是现代社会面临的重要课题。我们将看到，从数据的存储到处理，再到检索，每一个环节的技术进步，都在为我们构建一个更加智能、更加互联的未来。 第六章：智慧的火花——人工智能的崛起与数字未来的展望 信息时代的发展，最终指向了“智慧”的创造。本章将把目光投向人工智能（AI）的崛起。我们将回顾人工智能早期的一些探索，以及机器学习、深度学习等核心技术的发展。我们会了解，计算机是如何从执行预设指令，逐渐走向“学习”和“决策”。 人工智能的应用已经渗透到我们生活的方方面面，从智能推荐、语音助手，到自动驾驶、医疗诊断。我们将审视人工智能如何改变我们的工作方式、生活方式，以及它可能带来的深远社会影响。 最后，本章将展望数字未来的发展趋势。物联网（IoT）、大数据、5G通信等新兴技术，正在以前所未有的方式将物理世界与数字世界深度融合。我们将思考，这些技术将如何共同构建一个更加智能、高效、便捷的未来社会。 本章的重点在于勾勒出人工智能的宏大图景及其对未来的影响，而非深入探讨具体的算法模型。我们将鼓励读者思考，在信息时代不断发展的浪潮中，人类将扮演怎样的角色，以及我们如何拥抱和驾驭这些变革性的力量。 结语：知识的传承，智慧的启迪 本书并非一本详尽的教科书，而是希望通过对信息时代关键技术演进历程的回溯与审视，点燃您对知识的好奇心，启迪您对未来世界的想象。从机械的齿轮到微观的晶体管，从孤立的信息点到互联的智慧网络，每一次技术飞跃都凝聚着无数人的智慧与汗水。 希望这段旅程能够帮助您建立起对信息时代宏观的认知框架，理解那些看似复杂的数字技术背后的逻辑与联系。这扇知识之门，将为您打开更广阔的视野，让您在瞬息万变的数字洪流中，找到自己的方向，拥抱属于您的未来。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让我大开眼界！我一直对数字电子技术很感兴趣，但总是觉得理论性太强，难以理解。这本书的出现，就像一道光，照亮了我前行的道路。它不仅仅是一本教材，更像是一位循循善诱的老师，用浅显易懂的语言，结合生动的实例，将那些抽象的概念一一剖析。从最基础的逻辑门，到复杂的时序电路，作者都娓娓道来，让我不再感到枯燥和乏味。尤其是Verilog设计的部分，我之前对硬件描述语言一直心存畏惧，但这本书的讲解让我觉得它原来可以如此有趣和强大。作者的讲解细致入微，每一个语法点都解释得清清楚楚，并且提供了大量的代码示例，让我能够边学边练，迅速掌握。我感觉自己不仅理解了理论，更学会了如何将理论付诸实践，这对我未来的学习和工作都大有裨益。这本书的编排也非常合理，循序渐进，不会让初学者感到 overwhelming。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常吸引人，一点也不像我之前读过的很多技术书籍那样死板。作者的表达方式充满了热情和启发性，仿佛一位经验丰富的工程师在和你交流心得。他总能在恰当的地方插入一些引人思考的问题，或者是一些生动形象的比喻，让我能够更容易地理解那些晦涩难懂的技术概念。比如，在讲解时序逻辑时，他用“时钟就像一位公正的裁判”来比喻时钟的作用，立刻让我茅塞顿开。而且，书中穿插的很多插图和图表，都设计得非常精美，能够直观地展示电路结构和工作原理，大大提高了我的阅读效率。我感觉自己不是在被动地接受知识，而是在主动地探索和学习，这让我充满了成就感。

评分☆☆☆☆☆

我本来以为这本书会是那种枯燥乏味的理论堆砌，但实际阅读下来，完全颠覆了我的看法。它更像是一本实践指南，虽然包含大量的理论知识，但核心始终围绕着“如何设计”。从基础的逻辑电路搭建，到复杂的系统级设计，作者都提供了清晰的思路和方法。尤其是Verilog的部分，作者不仅仅是介绍语法，更是强调了如何利用Verilog来描述硬件功能，如何进行仿真和验证，以及如何优化设计以满足性能和功耗的要求。我印象深刻的是书中关于状态机的设计章节，作者通过不同的例子，展示了如何用Verilog实现各种复杂的状态转移逻辑，这让我对状态机的理解上升到了一个新的高度。而且，书中还提供了很多实际项目的案例分析，让我能够看到理论知识是如何在实际工程中应用的，这对于提升我的工程实践能力非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一名在校学生来说，这本书简直是救星！之前在学校学习数字电子技术，虽然老师讲了，但总是觉得有些零散，知识点之间联系不紧密。而这本书，就像一根线，将所有的知识点串联起来，形成了一个完整的知识体系。从最基础的逻辑运算，到更高级的微处理器设计，这本书都覆盖了。而且，它不仅讲解了“是什么”，更注重讲解“为什么”和“怎么做”。我尤其赞赏书中关于组合逻辑和时序逻辑的区分与联系的阐述，这让我对数字电路的设计逻辑有了更清晰的认识。Verilog的部分更是让我如虎添翼，我可以用它来设计更复杂的电路，并且在仿真器中进行验证，这比手工搭建电路要高效得多。这本书为我打下了坚实的数字电子技术基础，让我对未来的学习和研究充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书在内容的深度和广度上都做得非常出色。它并没有仅仅停留在基础概念的讲解，而是深入探讨了许多现代数字电子技术的前沿话题。例如，书中关于FPGA的应用和设计流程的介绍，就非常贴合当前工业界的需求。我特别喜欢其中关于异步电路和同步电路设计的对比分析，以及它们各自的优缺点。这种深入的探讨，让我对数字电路的设计有了更全面的认识，也为我将来在具体项目中的选型提供了指导。此外，书中对一些经典的设计模式和技巧也有详细的阐述，比如流水线设计、时钟域交叉处理等等，这些都是在实际工程中非常重要的知识点。作者的专业性毋庸置疑，他能够将如此复杂的知识体系梳理得井井有条，并且用一种非常有条理的方式呈现出来，这本身就是一项了不起的成就。