数字逻辑电路实验与能力训练 9787030325730 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘一清 著

图书标签:

• 数字逻辑电路
• 实验
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• 高等教育
• 教材
• 9787030325730
• 电路分析
• 逻辑设计
• 计算机基础

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030325730

商品编码：29631967970

包装：平装

出版时间：2011-11-01

图书基本信息
图书名称	数字逻辑电路实验与能力训练	作者	刘一清
定价	28.00元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030325730	出版日期	2011-11-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.222Kg

内容简介

《数字逻辑电路实验与能力训练》编写以培养中国未来的工程师为目的，注重理论联系实践及培养实验技能。各章节按照理解基本概念-掌握基本方法-培养基本技能-提高综合设计能力这一思想进行编排，由浅人深，引导学生在动手中理解概念，在动手中掌握方法，在动手中学会逻辑思维。 　　全书共六章，包括基本仪器的实验、基本门电路外部特性的实验和研究、组合逻辑电路实验、脉冲电路实验、时序电路的分析与设计实验、数字电路综合设计，书后有附录和参考文献。 　　《数字逻辑电路实验与能力训练》可作为电类专业（电子工程、电信工程、电机工程、计算机工程和通信工程）大学本科生的实验教材。

作者简介

目录

编辑推荐

文摘

序言

《硬件设计基础：原理、实践与创新》 内容简介 在当今信息技术飞速发展的时代，数字逻辑电路作为现代电子系统的基石，其重要性不言而喻。从微小的嵌入式设备到庞大的数据中心，数字逻辑电路无处不在，驱动着我们生活的方方面面。本书《硬件设计基础：原理、实践与创新》旨在为读者提供一个全面深入的数字逻辑电路学习体验，涵盖了从基础概念到高级应用的全过程，并着重于培养读者的实践能力和创新思维。 第一部分：数字逻辑世界的基石 本部分将带领读者走进数字逻辑的奇妙世界，从最基本的概念入手，逐步建立对数字信号、逻辑门和布尔代数运算的深刻理解。 二进制的世界与编码： 首先，我们将探讨数字电路之所以称为“数字”的根本原因——二进制数制。我们将学习二进制、十进制、十六进制之间的转换，理解它们在计算机系统中的应用。接着，我们将深入了解各种编码方式，包括BCD码、ASCII码、格雷码等，了解它们如何表示字符、数字以及其他信息，并分析它们在数据传输和存储中的作用。 布尔代数的神奇： 布尔代数是数字逻辑设计的数学基础。我们将详细讲解布尔代数的公理、定理和定律，并通过大量的实例演示如何运用这些工具来化简逻辑表达式，从而设计出更高效、更精简的逻辑电路。我们会强调代数化简在降低硬件成本和提高电路性能中的关键作用。 逻辑门的王国： 逻辑门是构成一切数字电路的基本单元。我们将逐一介绍基本逻辑门，如与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT），以及它们的组合门，如与非门（NAND）、或非门（NOR）、异或门（XOR）、同或门（XNOR）。我们将通过真值表、逻辑符号图和时序图等多种方式，清晰地展示每个逻辑门的逻辑功能和工作原理，并探讨它们的实际应用场景。 组合逻辑电路的构建： 基于逻辑门，我们可以构建功能复杂的组合逻辑电路。本部分将详细阐述如何设计和分析组合逻辑电路，包括编码器（Encoder）、译码器（Decoder）、数据选择器（Multiplexer）、数据分配器（Demultiplexer）、加法器（Adder）、减法器（Subtractor）、比较器（Comparator）等。我们将学习如何根据需求设计这些电路，并通过实例展示其在数据处理、信号路由等方面的应用。 第二部分：时序逻辑与状态的演变 数字电路并非总是瞬间响应输入变化，许多应用需要记忆和状态的保持。本部分将深入探讨时序逻辑电路，让读者理解电路如何随时间变化而演进。 触发器的奥秘： 触发器是时序逻辑电路的核心存储单元，能够根据时钟信号和输入信号的状态来存储和翻转数据。我们将详细介绍各种类型的触发器，如SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器，分析它们的结构、工作原理、时序特性（建立时间、保持时间、传播延迟）以及它们在同步和异步设计中的区别。 寄存器与移位寄存器： 寄存器由多个触发器组成，用于存储一组二进制数据。我们将讲解不同结构的寄存器，如并行输入并行输出（PIPO）、串行输入并行输出（SIPO）、并行输入串行输出（PISO）、串行输入串行输出（SISO）寄存器，并重点分析移位寄存器的功能，如数据延迟、串行-并行转换等，及其在数据传输和处理中的应用。 计数器的设计与应用： 计数器能够记录脉冲的个数，并在达到特定值时产生输出信号。我们将学习同步计数器和异步计数器的设计方法，包括加法计数器、减法计数器、任意进制计数器。我们将深入探讨计数器在频率分频、定时器、数字显示控制等方面的广泛应用。 有限状态机（FSM）的建模与实现： 有限状态机是一种强大的建模工具，用于描述和设计具有有限状态集合和状态转移规则的系统。我们将学习摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型有限状态机的概念，掌握状态图、状态表的设计方法，并将其转化为实际的数字逻辑电路。我们将通过实例，如交通信号灯控制器、自动售货机控制等，展示FSM在控制系统设计中的威力。 第三部分：高级数字设计与集成 在本部分，我们将进一步拓展读者的视野，介绍更高级的数字设计技术和现代集成电路设计流程。 可编程逻辑器件（PLD）： 随着集成电路技术的发展，可编程逻辑器件（PLD）如PLA、PAL、CPLD和FPGA，已成为数字电路设计的主流。我们将深入解析它们的结构、工作原理、编程方法以及与传统门阵列电路的区别。我们将重点关注FPGA（现场可编程门阵列），介绍其基于查找表（LUT）和可配置逻辑块（CLB）的架构，以及如何使用硬件描述语言（HDL）进行高效设计。 硬件描述语言（HDL）： Verilog和VHDL是现代数字逻辑设计的标准语言。本部分将引导读者学习其中一种或两种HDL，掌握其语法、数据类型、行为建模和结构建模等关键概念。我们将演示如何使用HDL来描述组合逻辑和时序逻辑电路，以及如何进行仿真和综合，从而加速设计验证过程。 集成电路设计流程概述： 我们将简要介绍从概念到最终芯片的整个集成电路设计流程，包括需求分析、架构设计、逻辑设计、物理设计（布局布线）、验证和制造。虽然本书不深入探讨物理设计和制造细节，但了解整个流程有助于读者对现代硬件开发的宏观认识。 时序分析与优化： 在高速数字系统中，时序是设计的关键。我们将介绍时序分析的基本概念，如时钟周期、时序违例（Setup Time Violation, Hold Time Violation）等，并探讨一些基本的时序优化技术，以确保电路在高频下稳定可靠地运行。 第四部分：实践应用与创新探索 理论知识的学习离不开实践的检验。本部分将提供丰富的实践环节，鼓励读者将所学知识付诸实践，并激发创新灵感。 实验案例分析： 我们将精心设计一系列具有代表性的实验案例，涵盖组合逻辑电路设计（如逻辑功能演示、小型计算器）、时序逻辑电路设计（如移位寄存器应用、简易计数器）、状态机控制（如交通灯控制器）等。每个实验案例都将提供详细的实验步骤、电路图、预期结果以及分析讨论，指导读者独立完成实验。 EDA工具的使用： 实践实验离不开EDA（Electronic Design Automation）工具的支持。我们将介绍常用的EDA软件，如Quartus Prime（针对Intel FPGA）或Vivado（针对AMD Xilinx FPGA），以及仿真工具（如ModelSim）。通过实际操作，读者将学会如何使用这些工具进行原理图设计、HDL代码编写、仿真、综合和下载，从而体验完整的数字设计流程。 项目开发与创新： 在掌握了基本的设计技能后，本书将鼓励读者尝试进行更具挑战性的项目开发。我们将提供一些项目建议，如数据采集系统、简单通信协议实现、小型游戏机逻辑等，引导读者独立分析问题、设计解决方案、实现并测试自己的作品。同时，我们还将探讨一些前沿的数字逻辑应用领域，如嵌入式系统、物联网硬件、人工智能硬件加速等，激发读者的创新思维，鼓励他们探索更广阔的硬件设计天地。 本书特点 循序渐进，知识体系完整： 从最基础的概念出发，逐步深入到高级主题，构建完整的数字逻辑电路知识体系。 理论与实践紧密结合： 理论讲解深入浅出，辅以丰富的实验案例和EDA工具实践，确保读者能够真正掌握所学知识。 强调能力培养： 不仅传授知识，更注重培养读者的分析问题、解决问题、设计电路和创新思维的能力。 语言生动，案例丰富： 采用清晰易懂的语言，配以大量的图示和实例，使学习过程更轻松有趣。 面向未来： 引入现代数字设计工具和技术，为读者进入集成电路设计、嵌入式系统开发等领域打下坚实基础。 适用对象 本书适合电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的本科生、研究生，以及对数字逻辑电路设计感兴趣的工程师、技术人员和爱好者。无论您是初学者还是希望深化理解的进阶者，都能从本书中获益。 通过阅读《硬件设计基础：原理、实践与创新》，您将掌握数字逻辑设计的核心技能，理解现代电子设备背后的运行机制，并为未来在硬件设计领域的创新和发展奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值远超出一本普通的教材范畴，更像是一本系统的工程思维指南。我发现，它对如何进行“模块化设计”的强调贯穿始终，从一开始的半加器到后续的CPU指令译码器，无不体现着自顶向下分解问题的设计哲学。作者非常重视“抽象层次”的转换，清晰地展示了如何从物理门级电路抽象到寄存器传输级（RTL）描述，再到行为级建模的过程。这对于我们未来进入FPGA或ASIC设计领域至关重要。而且，书中对设计文档的重要性也有独特的见解，它不仅仅要求画出电路图，还详细阐述了如何撰写规范的状态转移描述文档和测试向量文档，这些“软技能”在实际的工业界协作中，往往比单纯的电路知识更为稀缺和宝贵。这本书成功地将一门技术学科的教学，提升到了工程方法论的层面，是值得反复研读的宝典。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的逻辑严谨性和内容的覆盖深度感到非常震撼。它并非仅仅罗列了基础的逻辑门和组合电路，而是系统性地构建了一个从最基本布尔代数原理到复杂时序逻辑网络构建的完整知识体系。作者在讲解D触发器、JK触发器等核心时序元件时，并没有停留在其功能表面的描述，而是深入剖析了其内部状态转移的机制，甚至隐晦地提到了赛得效应（Latch-up）的潜在风险，这一点对于志在深入理解数字系统底层运作的读者来说，价值非凡。更难能可贵的是，书中穿插了大量“陷阱”分析和“常见错误”辨析，这些内容往往是其他教材为追求简洁而略过的，但恰恰是我们在实际调试中遇到困难的症结所在。这种教学方法的精妙之处在于，它不仅告诉你“是什么”，更告诉你“为什么会错”以及“如何避免错误”，从而培养了一种批判性的工程思维，让人受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

我个人最欣赏这本书在理论与实践之间的平衡艺术。很多教材要么过于偏重理论推导，导致实验操作时无从下手；要么就是纯粹的实验手册，缺乏对背后的原理进行深入挖掘。而这本教材似乎找到了一个完美的黄金分割点。每一章的理论讲解后，紧接着就是一系列设计挑战，这些挑战的设计维度非常巧妙，它们并非是简单的教材例题的重复，而是需要读者将前几章学到的知识进行有机组合和创新应用才能解决的。比如，书中有一个设计题要求实现一个简单的交通信号灯控制器，它不仅需要处理红绿黄的顺序逻辑，还需要考虑行人请求的优先级仲裁电路，这迫使我们必须同时运用组合逻辑、时序逻辑以及竞争冒险的消除技巧。这种“学以致用，用以促学”的闭环设计，极大地增强了读者的成就感和解决实际问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格极其贴近一位经验丰富的老教授在跟你一对一交流，语气沉稳而富有启发性，完全没有那种教科书式的刻板和冷漠。特别是在引入一些较难理解的概念，比如有限状态机（FSM）的状态最小化时，作者会突然切换到一种讲故事的口吻，用一个非常生活化的比喻来解释抽象的数学过程，一下子就让晦涩的Karnaugh Map（卡诺图）变得生动起来。这种“软着陆”的过渡方式极大地降低了学习的心理门槛。此外，书中对一些历史上的设计理念也有所涉猎，比如对RTL（寄存器传输级）和门级描述的哲学差异的探讨，这种对学科发展脉络的梳理，使得我们不仅仅是在学习工具，更是在理解数字电路设计思想的演变，从而能更好地适应未来技术迭代带来的变化。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧简直是一场视觉享受，拿到手的时候就感觉爱不释手。纸张的质感非常上乘，厚实而光滑，油墨的印刷清晰锐利，即便是最细小的电路图和时序波形，也能看得一清二楚，完全没有那种廉价印刷品的粗糙感。我尤其欣赏作者在图示设计上的用心，每一个元器件的符号都遵循了最新的行业标准，而且为了方便初学者理解，很多复杂的结构都配上了非常直观的剖面图和三维示意图，这比单纯的文字描述要高效得多。翻开内页，你会发现大量的留白处理得恰到好处，使得阅读起来丝毫没有压迫感，眼睛可以得到充分的休息。装订方式也非常牢固，即便是频繁地翻阅和在实验台上反复展开查找，书脊也没有出现松动或脱页的迹象。总的来说，这本书的物理形态本身就体现了一种对知识的尊重和对读者的关怀，让人从触觉和视觉上就对即将学习的内容产生了积极的期待，这种精心的制作水平，在同类教材中是相当少见的。