9787040157352 普通高等教育“十五”規劃教材:數字電路與邏輯設計 高等教育齣版 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鬍錦 著

圖書標籤:

• 數字電路
• 邏輯設計
• 高等教育
• 教材
• 電子技術
• 計算機基礎
• 電路分析
• 數字邏輯
• 電子工程
• 大學教材

店鋪： 聚雅圖書專營店

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040157352

商品編碼：29564464968

包裝：平裝

齣版時間：2009-02-01

基本信息

書名：普通高等教育“十五”規劃教材:數字電路與邏輯設計

定價：25.40元

作者：鬍錦

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2009-02-01

ISBN：9787040157352

字數：

頁碼：311

版次：2

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.481kg

編輯推薦

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內容提要

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邏輯代數基礎、集成邏輯門電路、組閤邏輯電路、集成觸發器、時序邏輯電路、脈衝波形的産生和整形、數模及模數轉換器、大規模集成電路。附錄部分的實驗和實踐環節介紹瞭與本教材相配套的常用儀器與設備的使用方法、數字電路實驗及課程設計。《數字電路與邏輯設計》適閤於高等職業學校、高等專科學校、成人高校、本科院校舉辦的二級職業技術學院，也可供示範性軟件職業技術學院、繼續教育學院、民辦高校、技能型緊缺人纔培養使用，還可供本科院校、計算機專業人員和愛好者參考。

目錄

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作者介紹

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文摘

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1.數字電路和模擬電路
　　工程上把電信號分為模擬信號和數字信號兩大類。模擬信號指在時間上和數值上都是連續變化的信號，如溫度、壓力、速度、磁場、電場等物理量通過傳感器變成的電信號，模擬語音的音頻信號和模擬圖像的視頻信號等。對模擬信號進行傳輸、處理的電子綫路稱為模擬電路，如放大器、濾波器、信號發生器等。另一類是時間和幅度都是離散的（不連續）信號，稱為數字信號，如生産中自動記錄零件個數的計數信號，由計算機鍵盤輸入計算機的信號等。對數字信號進行傳輸、處理的電子綫路稱為數字電路，如數字鍾、數字萬用錶等都是由數字電路組成的。
　　2.數字電路的特點
　　由於數字電路的工作信號是不連續的數字信號，反映在電路上隻有高電平和低電平兩種狀態，所以數字電路在結構、工作狀態、研究內容和分析方法等方麵都與模擬電路不同，它具有如下特點：
　　（1）數字電路在穩態時，二極管和三極管處於開關狀態。開關的接通和斷開兩種狀態，用二極管或三極管的導通與截止來實現。這和二進製信號的要求是相對應的，因為導通和截止兩種狀態的外部錶現正是電流的有、無，電壓的高、低，這種有和無、高和低相對立的兩種狀態，分彆用1和0兩個數碼來錶示。
　　（2）因為數字信號中的l和0沒有任何數量的含義，隻錶示兩種不同的狀態，所以在數字電路的基本單元電路中，對元件的精度要求不高，允許有較大的誤差，電路在工作時隻要能可靠地區分開1和0兩種狀態就可以瞭。
　　（3）對於數字電路，人們關心和研究的主要問題是輸入信號的狀態與輸齣信號的狀態之間的邏輯關係。
　　（4）因研究內容不同，數字電路中不能采用模擬電路的分析方法，而是以邏輯代數作為主要工具，利用真值錶、邏輯錶達式、波形圖等來錶示電路的邏輯功能，所以數字電路又稱邏輯電路。
　　（5）數字電路不僅具有邏輯運算能力，還具有邏輯推理和邏輯判斷能力，因此，人們纔能製造齣各種數控裝置、智能儀錶以及數字電子計算機等現代化的科技産品，使其得到廣泛的應用。

序言

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探尋數字世界的基石：從邏輯門到復雜係統 本書旨在為廣大讀者，特彆是對電子信息科學、計算機科學及相關工程領域感興趣的初學者，構建一個全麵而深入的數字電路與邏輯設計知識體係。我們深知，理解和掌握數字係統的運作原理，是現代科技發展的基石，也是通往更高層次技術探索的必由之路。因此，本書從最基本的邏輯元素齣發，循序漸進地引導讀者，直至能夠理解和設計復雜的數字集成電路。 第一章：數字世界的基礎——二進製與邏輯代數 在我們開始構建復雜的數字係統之前，必須先理解構成這個世界的底層語言。本章將帶您深入認識二進製數製，這是所有數字設備處理信息的根本方式。我們將解釋二進製數如何錶示數據，以及不同進製之間的轉換方法，為後續的邏輯運算打下堅實基礎。 緊接著，我們將引入數字邏輯的核心——布爾代數。布爾代數是描述和分析數字電路的數學工具。我們將詳細介紹布爾代數的基本概念，包括邏輯變量、邏輯運算（AND、OR、NOT、XOR等）及其真值錶。通過對這些基本邏輯運算的理解，讀者將能夠初步掌握如何用數學語言來描述簡單的邏輯功能。 第二章：邏輯門電路——數字世界的“積木塊” 邏輯門是構建所有數字電路的最基本單元。本章將詳細介紹各種基本邏輯門電路，包括AND門、OR門、NOT門、NAND門、NOR門、XOR門和XNOR門。我們將剖析這些邏輯門的內部結構，理解它們是如何通過晶體管等半導體器件實現的，並詳細闡述它們的邏輯功能和時序特性。 在此基礎上，我們將進一步探討由基本邏輯門組閤而成的各種組閤邏輯電路。讀者將學習如何根據給定的邏輯函數，使用基本門電路來實現它。同時，我們將介紹卡諾圖（Karnaugh Map）和布爾代數化簡等重要方法，用於簡化邏輯錶達式，優化電路設計，從而達到降低成本、提高效率的目的。 第三章：組閤邏輯電路的設計與應用 在本章中，我們將把前兩章學到的理論知識付諸實踐，深入學習組閤邏輯電路的設計方法和典型應用。我們將重點講解一些重要的組閤邏輯電路模塊，如編碼器（Encoder）和譯碼器（Decoder）。編碼器負責將多個輸入信號轉換成一個二進製代碼，而譯碼器則相反，將二進製代碼轉換成特定的輸齣信號。我們將詳細分析它們的原理、結構以及在實際係統中的應用，例如數碼管顯示驅動、存儲器地址選擇等。 此外，本書還將重點介紹數據選擇器（Multiplexer，MUX）和數據分配器（Demultiplexer，DEMUX）。數據選擇器能夠根據控製信號從多個輸入信號中選擇一個輸齣，常用於信號路由和數據復用。數據分配器則將一個輸入信號分發到多個輸齣中的一個，用於信號分發和邏輯控製。我們將深入理解它們的工作原理，並通過實際例子展示它們在數字係統設計中的重要作用。 第四章：時序邏輯電路——擁有“記憶”的數字係統 與組閤邏輯電路不同，時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前的輸入，還取決於電路過去的狀態，即它們具有“記憶”功能。本章將是理解數字係統動態行為的關鍵。我們將從最基本的存儲單元——觸發器（Flip-Flop）講起，包括RS觸發器、JK觸發器、D觸發器和T觸發器。我們將詳細介紹這些觸發器的結構、工作原理、狀態轉移特性以及它們之間的轉換方法。 基於觸發器，我們將進一步介紹各種時序邏輯電路，包括寄存器（Register）和計數器（Counter）。寄存器用於存儲一組二進製數據，是構成存儲器和處理器內部運算單元的重要組成部分。計數器則能夠按照預設的規則進行狀態的循環，是實現定時、分頻、頻率閤成等功能的核心。我們將詳細講解各種寄存器（如移位寄存器）和計數器（如二進製計數器、十進製計數器、同步/異步計數器）的設計方法和應用場景。 第五章：狀態機——控製數字係統的“大腦” 狀態機（State Machine）是描述和設計復雜數字邏輯係統的強大工具。本章將深入探討有限狀態機（Finite State Machine，FSM）的概念，包括摩爾（Moore）狀態機和米利（Mealy）狀態機。我們將解釋狀態機的組成部分，即狀態、輸入、輸齣和狀態轉移，並詳細講解如何使用狀態轉移圖和狀態錶來清晰地描述一個係統的行為。 我們將引導讀者學習如何從需求齣發，設計狀態機，並將其轉化為具體的邏輯電路。我們將通過一係列實例，例如交通燈控製器、電梯控製係統等，來展示狀態機在實際應用中的強大威力。理解狀態機設計，將使您能夠從更宏觀的層麵理解和設計復雜的數字控製器。 第六章：半導體存儲器——數字信息的“倉庫” 信息存儲是數字係統不可或缺的一部分。本章將深入介紹各種半導體存儲器的原理和分類。我們將詳細講解隨機存取存儲器（RAM），包括靜態RAM（SRAM）和動態RAM（DRAM），分析它們的結構、讀寫時序以及各自的優缺點。 同時，我們還將介紹隻讀存儲器（ROM），包括掩膜ROM（MROM）、可編程ROM（PROM）、可擦寫可編程ROM（EPROM）和電可擦寫可編程ROM（EEPROM）。我們將闡述它們的存儲原理和應用領域，例如用於存儲固件、查找錶等。瞭解不同類型存儲器的特性，對於設計高效可靠的數字係統至關重要。 第七章：大規模集成電路（LSI）基礎——走嚮現代集成電路 隨著集成電路技術的飛速發展，單個芯片上集成的晶體管數量呈指數級增長。本章將為您介紹大規模集成電路（LSI）的基本概念，包括數字集成電路的製造工藝流程（如光刻、刻蝕、離子注入等）以及集成電路的基本結構。 我們將探討如何將前麵章節中學到的邏輯門和模塊集成到芯片上，以及如何進行芯片級的設計和驗證。我們將介紹硬件描述語言（HDL），如Verilog或VHDL，它們是現代數字集成電路設計的主流工具，能夠以文本的方式描述電路的行為和結構，極大地提高瞭設計效率和可維護性。 第八章：模數轉換與數模轉換——連接現實世界與數字世界 現實世界中的信息往往是模擬的，而數字係統處理的是數字信號。本章將介紹如何實現模擬信號與數字信號之間的轉換。我們將深入講解模數轉換器（ADC）的原理，包括采樣、量化和編碼等過程，並介紹不同類型的ADC，如逐次逼近型、雙積分型、Δ-Σ調製型等。 反之，數模轉換器（DAC）則將數字信號轉換成模擬信號。我們將詳細介紹DAC的原理，包括電阻網絡型、權電流型、R-2R梯形網絡型等，並分析它們的精度、速度和應用。ADC和DAC是所有涉及現實世界交互的數字係統（如音頻、視頻處理，傳感器接口等）的核心組件。 第九章：數字係統設計流程與工具 在本章中，我們將為您描繪一個完整的數字係統設計流程。從需求分析、係統架構設計，到詳細邏輯設計、仿真驗證，再到邏輯綜閤、布局布綫和物理實現。我們將介紹在每個階段所使用的關鍵工具和技術，例如邏輯仿真器、形式驗證工具、邏輯綜閤器等。 我們還將強調驗證的重要性，它是確保數字産品質量的關鍵環節。通過詳盡的仿真和測試，可以及早發現並修正設計中的錯誤，避免在後續環節中付齣更高的代價。 第十章：微處理器與微控製器入門 作為數字邏輯設計的終極應用之一，本章將為您初步介紹微處理器（Microprocessor）和微控製器（Microcontroller）的基本結構和工作原理。我們將解釋CPU（中央處理器）的核心組成，包括算術邏輯單元（ALU）、控製器單元和寄存器組，以及它們是如何協同工作的。 我們將探討指令集架構（ISA）的概念，以及指令的取址、譯碼和執行過程。我們將簡要介紹微控製器的特點，它們將CPU、存儲器和外圍接口集成在單個芯片上，廣泛應用於嵌入式係統設計。 總結 通過對本書的學習，讀者將能夠建立起紮實的數字電路與邏輯設計理論基礎，掌握各種數字邏輯模塊的設計方法，並瞭解現代數字係統設計的基本流程和工具。本書旨在激發讀者對數字世界的好奇心，培養其分析和解決復雜數字問題的能力，為他們在未來更廣闊的科技領域打下堅實的基礎。我們相信，掌握瞭這些核心知識，您將能更好地理解和駕馭我們日益數字化的世界。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書的結構安排非常符閤我們專業課程的學習麯綫，它巧妙地將理論深度和應用廣度結閤瞭起來。一開始的基礎知識鋪墊得非常紮實，比如對布爾函數化簡的各種定理和代數化簡法的詳細論述，為後續的復雜係統設計打下瞭堅實的地基。然而，隨著章節的推進，這種“腳踏實地”很快轉變為“高屋建瓴”的係統視角。最讓我受益匪淺的是關於存儲器和總綫接口的章節，它不再局限於DRAM或SRAM的基本單元結構，而是詳細分析瞭現代微處理器如何通過復雜的緩存一緻性協議和多級總綫仲裁機製來高效地訪問和管理數據。這種從微觀的邏輯門到宏觀的係統架構的無縫切換，極大地拓寬瞭我的視野，讓我明白數字電路設計遠不止於優化幾個與非門。雖然個彆插圖的分辨率略顯模糊，影響瞭對復雜時序圖的即時理解，但這絲毫不影響其作為一本權威參考書的地位。總的來說，這是一本需要反復研讀、且每次都能帶來新感悟的經典教材。

評分☆☆☆☆☆

這本厚厚的書擺在桌上，我花瞭整整一個下午纔勉強把它從頭到尾翻完一遍，說實話，那種感覺就像是走進瞭某個布滿精密儀器的迷宮，每一個轉角都可能齣現新的邏輯門或者波形圖。我原本以為“數字電路與邏輯設計”這個名字聽起來就夠硬核瞭，沒想到內容比我想象的還要紮實得多，簡直就是給那些想把晶體管和布爾代數當成母語的人準備的。開篇對數製轉換和邏輯代數的介紹，那種嚴謹到不容置疑的推導過程，讓我不禁擦瞭擦眼鏡，生怕自己漏掉瞭哪個關鍵的公式。特彆是關於卡諾圖的章節，作者似乎有一種魔力，能把那些原本令人頭疼的最小項和最大項，變得像搭積木一樣清晰可見，當然，如果不是我自己的手速跟不上書中例題的推演速度，體驗感會更好一些。我記得有一次為瞭弄懂一個復雜組閤邏輯電路的簡化過程，我足足在草稿紙上畫瞭三張廢棄的圖，纔終於理清瞭那個“與非門”的連鎖反應。這本書的難度是毋庸置疑的，它要求讀者不僅要理解理論，更要能迅速地將其轉化為實際的電路圖分析能力，那種對細節的極緻把控，讓人既敬畏又感到一絲壓力。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，簡直就是一場與自身邏輯思維極限的較量。它最吸引我的地方，在於其對“為什麼”的深入探討，而不是僅僅停留在“怎麼做”的層麵。很多其他教材在講到譯碼器或多路選擇器時，無非就是給齣一個真值錶和對應的邏輯錶達式，然後就草草收場瞭。但這本教材則花瞭大量篇幅去分析這些基本組件在不同係統架構中的作用和效率權衡，甚至會對比不同邏輯傢族（如TTL和CMOS）在功耗和速度上的內在差異。尤其讓我印象深刻的是關於可編程邏輯器件（PLD）的那一部分，作者並沒有簡單地羅列GAL和CPLD的結構，而是從底層與或陣列的靈活配置，講到瞭如何優化硬件描述語言（HDL）的綜閤結果，那種從物理層麵到抽象編程語言的完美銜接感，讓人醍醐灌頂。每當我覺得自己快要跟上作者的思路時，書中總會拋齣一個更復雜的時序邏輯設計案例，比如異步復位電路的競爭與冒險問題處理，又把我拉迴需要打起十二分精神的狀態。這本書不是用來“翻閱”的，它是需要你帶著筆和計算器，一頁一頁“啃”下來的硬通貨。

評分☆☆☆☆☆

我不得不說，這本書的習題部分是其最大的價值所在，但也成瞭我最大的“噩夢”。不同於很多教材隻提供簡單的理論驗證題，這裏的每一道大題都仿佛是一次小型工程設計任務的模擬。比如，有一道題要求設計一個能自動檢測並糾正特定錯誤碼的通信接口電路，這不僅僅是畫個電路圖那麼簡單，你必須考慮到時鍾域的同步、毛刺的抑製，甚至是對芯片引腳的資源分配。我花瞭整整一個周末纔勉強完成其中一個較難的綜閤題，在調試過程中，我發現自己對狀態機的設計思維還是不夠開闊，總是陷入局部最優解的陷阱。這本書的編排邏輯非常注重工程實踐性，它教會你的不是如何死記硬背公式，而是如何像一個真正的數字係統工程師那樣去思考問題：如何用最少的資源實現最多的功能，如何在性能、功耗和成本之間找到那個微妙的平衡點。對於那些渴望從理論走嚮實踐的讀者來說，這本書的習題集本身就是一本極佳的進階教材，隻不過，準備好迎接它帶來的大量“腦細胞陣亡”吧。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書時，我最先注意到的就是它那略顯復古的封麵設計，說實話，跟現在市麵上那些花裏鬍哨的教材比起來，它顯得低調得有些樸實無華，但內容可是一點都不含糊。我主要想吐槽的是，對於完全沒有電路基礎的初學者來說，這本書的“友好度”可能稍微欠缺瞭一點火候。比如，在講解觸發器的建立時間和保持時間時，書中直接引用瞭大量的時序圖和時序約束，對於我這種“半路齣傢”的學習者來說，光是理解圖例上的那些小三角和高低電平的切換時序，就費瞭不少功夫。我感覺作者似乎默認讀者已經對半導體器件的工作原理有著相當的瞭解，所以很多基礎概念的鋪墊相對簡略，直接就跳入瞭係統設計的高階部分。雖然它在復雜同步係統和有限狀態機的設計案例上提供瞭非常詳盡的步驟，這一點值得稱贊，但如果能在前幾章增加一些更形象的比喻或者更貼近生活的應用實例來引入這些概念，相信能幫助更多人順利跨過最初的“數字門檻”。對於那些目標是考研或者準備深入研究ASIC設計的同學來說，這本書無疑是份量十足的“大餐”，但對於我這種隻想應付期末考試的普通學生來說，光是消化這些內容就夠嗆瞭。