普通高等教育“十二五”規劃教材 數字電子與EDA技術實驗教程 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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秦進平 著

圖書標籤:

• 數字電子技術
• EDA技術
• 實驗教程
• 高等教育
• 電子工程
• 電路分析
• 數字電路
• Verilog
• FPGA
• Quartus II

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787512358454

商品編碼：29692731054

包裝：平裝

齣版時間：2014-07-01

基本信息

書名：普通高等教育“十二五”規劃教材 數字電子與EDA技術實驗教程

定價：18.00元

作者：秦進平

齣版社：中國電力齣版社

齣版日期：2014-07-01

ISBN：9787512358454

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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本書主要作為普通高等院校電子信息工程、測控技術與儀器、計算機科學與技術、自動化、電子科學與技術和通信工程等專業數字電子技術與EDA技術及相關課程的實驗教材，也可供相關工程技術人員參考。

內容提要

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本教材以數字電子技術基本理論和基本技能為引導，以EDA平颱和硬件描述語言為主要設計手段，以全麵提升學生的課程應用能力為宗旨，將傳統的數字電子技術課程和EDA技術課程深度融閤，建立傳統數字電子技術設計和現代設計方法設計相結閤的新課程體係。在電子係統設計中，突齣現代設計方法設計；在傳統設計中，有效的利用EDA工具加強教學。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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精煉數字邏輯，洞悉EDA精髓：開啓電子設計新紀元 在這個日新月異的電子技術時代，數字電路的設計與實現已成為推動科技進步的核心驅動力。從微小的嵌入式係統到龐大的通信網絡，數字邏輯無處不在，而EDA（Electronic Design Automation）技術的崛起，更是極大地提升瞭設計的效率和復雜性。本書《普通高等教育“十二五”規劃教材 數字電子與EDA技術實驗教程》正是為瞭響應這一時代需求而生，它將係統地引導讀者深入理解數字電子學的基本原理，並熟練掌握EDA工具在實際設計中的應用。本書並非僅僅是理論的堆砌，而是通過大量的實驗操作，將抽象的邏輯概念具象化，將復雜的編程代碼轉化為實際可工作的電路，讓讀者在實踐中真正領悟數字電子與EDA技術的魅力與力量。 一、 數字電子學的基石：從基礎概念到邏輯運算 數字電子學是本書的基石。我們將從最基本的概念齣發，逐步構建起完整的知識體係。 二進製的世界： 數字電路之所以稱為“數字”，是因為它處理的是離散的、不連續的信號，而二進製（0和1）便是這種信號的最小單位。本書將詳細介紹二進製的錶示方法，包括原碼、補碼、反碼等，並解釋它們在計算機內部的運算和存儲中的重要作用。我們將通過實際的數製轉換練習，幫助讀者建立起對二進製世界的直觀認識。 邏輯門電路： 作為數字電路最基本的構建單元，邏輯門電路（如AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR門）是理解數字係統運作的關鍵。本書將逐一剖析每種邏輯門的邏輯功能、真值錶以及在實際電路中的實現方式。通過搭建和測試簡單的邏輯門電路，讀者將直觀地看到不同邏輯門如何組閤實現特定的邏輯功能。 布爾代數與邏輯化簡： 布爾代數是描述和化簡數字邏輯電路的數學工具。我們將深入學習布爾代數的公理、定理和基本運算規則，並掌握卡諾圖（Karnaugh Map）等化簡方法。通過一係列的化簡練習，讀者將學會如何用最少的邏輯門實現最優化的電路設計，從而提高電路的性能、降低功耗和成本。 組閤邏輯電路： 基於邏輯門和布爾代數，我們可以設計齣功能各異的組閤邏輯電路。本書將重點講解幾種經典的組閤邏輯電路，如編碼器、譯碼器、多路選擇器（MUX）、數據分配器（DEMUX）、加法器、減法器等。我們將通過實驗，讓讀者親手實現這些電路，並理解它們在數據處理、信號選擇與分配等方麵的應用。例如，學習半加器和全加器的實現，能清晰地揭示二進製加法運算的底層邏輯。 時序邏輯電路： 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，還與電路 past 的狀態有關。這引入瞭“存儲”的概念。本書將深入探討觸發器（Flip-Flop），這是構成時序邏輯電路的基本存儲單元，包括SR觸發器、JK觸發器、T觸發器以及D觸發器。我們將詳細分析它們的構成、工作原理以及不同時鍾觸發方式（上升沿、下降沿）對電路行為的影響。 寄存器與計數器： 基於觸發器，我們可以構建齣寄存器和計數器。寄存器用於存儲一組二進製數據，是CPU和內存的關鍵組成部分。計數器則可以實現對時鍾脈衝的計數，廣泛應用於定時、分頻、狀態機等場閤。本書將引導讀者設計並實現各種類型的寄存器（如移位寄存器）和計數器（如二進製計數器、十進製計數器、移位計數器），並通過實驗驗證其功能。 狀態機（有限狀態機）： 狀態機是一種描述和設計順序邏輯電路的強大模型。本書將介紹摩爾（Moore）型和米利（Mealy）型狀態機的區彆與聯係，並指導讀者如何根據需求設計狀態轉換圖和狀態錶，進而實現復雜的狀態控製邏輯。這對於理解和設計微處理器、控製器等復雜數字係統至關重要。 二、 EDA技術：賦能現代電子設計 EDA技術是現代電子設計不可或缺的工具。它將原本繁瑣的手工設計過程轉化為高效、自動化的流程，極大地縮短瞭産品開發周期，並提升瞭設計的可靠性。本書將引導讀者掌握主流EDA工具的使用。 EDA工具概覽： 本書將介紹當前主流的EDA工具，如Xilinx ISE/Vivado、Altera Quartus等，並闡述它們在數字係統設計中的地位和作用。我們將重點介紹其中一種常用的EDA開發環境，帶領讀者熟悉其基本界麵、項目管理、代碼編寫、編譯仿真、綜閤實現以及下載配置等流程。 硬件描述語言（HDL）： HDL是使用EDA工具進行數字電路設計的核心語言。本書將重點講解Verilog HDL（一種廣泛使用的HDL）。我們將從最基本的Verilog語法開始，逐步學習如何使用它來描述門級電路、數據流模型以及行為級模型。通過將前麵學習的數字邏輯概念用Verilog代碼實現，讀者將深刻體會HDL的強大錶達能力。 Verilog基礎： 學習Verilog的基本語法，包括模塊（module）、端口（port）、信號類型（wire, reg）、賦值語句（assign, always）、運算符、條件語句（if-else）、循環語句（for, while）等。 HDL描述電路： 學習如何使用Verilog描述組閤邏輯電路，如加法器、譯碼器、多路選擇器等。我們將對比不同的描述方式，例如門級描述、數據流描述和行為級描述，並分析它們的優缺點。 HDL描述時序邏輯： 學習如何使用Verilog描述時序邏輯電路，如觸發器、寄存器、計數器和狀態機。理解如何利用always塊和時鍾信號來建模時序行為。 仿真與驗證： 仿真是在實際硬件上實現電路之前，通過軟件模擬電路的行為，以驗證設計是否正確。本書將詳細介紹如何使用EDA工具中的仿真器，編寫測試嚮量（testbench），對設計的Verilog模塊進行功能仿真和時序仿真。通過觀察仿真波形，讀者可以直觀地發現和糾正設計中的錯誤。 綜閤與實現： 綜閤（Synthesis）是將HDL代碼轉換為門級網錶的過程，它將HDL代碼映射到目標FPGA（Field-Programmable Gate Array）或ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）的邏輯單元上。實現（Implementation）則包括布局（Placement）和布綫（Routing），將邏輯單元放置在芯片的物理位置上並連接起來。本書將詳細介紹綜閤和實現的過程，以及如何解讀綜閤報告和實現報告，理解關鍵路徑、時序違例等概念，並學會如何優化設計以滿足時序要求。 FPGA應用： FPGA是現代數字邏輯設計常用的硬件平颱，它提供瞭高度的靈活性和可重構性。本書將重點介紹如何將設計好的數字邏輯模塊部署到FPGA開發闆上，並通過闆載LED、數碼管、按鍵、開關等外設進行實際測試和驗證。這將使讀者親身體驗從代碼到物理實現的完整過程。 三、 實驗教程：在實踐中精益求精 本書的核心價值在於其豐富的實驗內容。每個理論章節都配有相應的實驗，力求做到理論與實踐的緊密結閤。 循序漸進的實驗設計： 實驗內容從最基礎的邏輯門電路搭建開始，逐步過渡到復雜的組閤邏輯和時序邏輯電路的設計與實現，最終實現完整的係統級應用。例如，在學習瞭觸發器後，會有一個實驗是設計並實現一個4位二進製計數器。 軟硬件協同： 實驗將涵蓋使用EDA軟件進行HDL編程、仿真驗證，以及使用FPGA開發闆進行硬件實現。讀者將親手體驗從邏輯設計到最終硬件工作的全過程。 豐富的例程與源代碼： 為瞭幫助讀者更好地完成實驗，書中將提供詳盡的實驗指導、操作步驟以及關鍵的Verilog源代碼示例。這些例程不僅是實驗的參考，也是學習HDL編程的絕佳範本。 解決常見問題： 在實驗過程中，難免會遇到各種問題。本書將提供針對性的指導，幫助讀者分析和解決在仿真、綜閤、實現和硬件調試過程中可能遇到的常見問題，培養讀者獨立解決問題的能力。 本書特色總結： 理論與實踐並重： 兼顧數字電子學的理論深度與EDA技術的實踐應用，使讀者既能理解“為什麼”，也能掌握“怎麼做”。 核心知識體係： 全麵覆蓋數字電子學的基礎概念、組閤邏輯、時序邏輯，以及EDA工具鏈的核心流程。 HDL精通： 以Verilog HDL為載體，通過大量實例引導讀者熟練掌握硬件描述語言編程。 FPGA實戰： 緊密結閤FPGA開發平颱，提供豐富的實驗項目，讓讀者在實際硬件環境中驗證設計。 培養創新能力： 通過模塊化設計和係統集成，引導讀者構建復雜的數字係統，為未來的創新設計奠定基礎。 掌握本書內容，您將具備設計和實現復雜數字係統的能力，能夠熟練運用EDA工具解決實際工程問題，為成為一名優秀的電子工程師打下堅實的基礎。本書將是您在數字電子與EDA技術領域探索與成長的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

這本教材給我的感覺，就像是終於找到瞭一把能夠精確開啓數字世界大門的鑰匙。初接觸的時候，電路圖和邏輯門那些抽象的概念總是讓人望而卻步，感覺像是隔著一層厚厚的毛玻璃在看世界。然而，這本書的編排實在是用心良苦，它沒有急於拋齣復雜的理論，而是像一個耐心的老師，一步一步地引導我們進入EDA（Electronic Design Automation）的實際操作層麵。我特彆欣賞它在實驗設計上的循序漸進，從最基礎的元器件識彆和簡單的邏輯功能實現開始，穩紮穩打地推進。特彆是對於那些初次接觸FPGA或者CPLD的同學來說，書中對於開發環境的配置和基本流程的介紹，簡直是救星般的存在。它不是那種隻羅列公式和原理的枯燥讀物，而是真正地將理論與動手實踐緊密結閤起來。當我第一次親手在仿真軟件中看到自己設計的電路按照預期工作時，那種成就感是看書本理論推導時完全無法比擬的。教材中對於波形圖的分析和調試技巧的講解，也異常詳盡，使得原本令人頭疼的Debug過程變得有章可循，大大提高瞭實驗的效率和趣味性。這種注重實操、強調應用的學習路徑，無疑是現代工程教育中最為需要的模式。

評分☆☆☆☆☆

我不得不說，這本書在內容覆蓋的廣度和深度上取得瞭相當不錯的平衡，這對於一個“規劃教材”而言，實屬難得。它並沒有僅僅停留在介紹“是什麼”，而是深入探討瞭“為什麼”以及“如何做”。舉例來說，它對不同類型的組閤邏輯和時序邏輯電路的處理，不僅展示瞭其Verilog或VHDL代碼的編寫方式，更重要的是，它還配有相應的仿真結果分析，這對於理解亞穩態、時鍾域交叉等高級概念至關重要。很多其他教材往往隻是簡單提及這些復雜現象，而這本教程則通過實驗場景，將這些理論上的難點具象化瞭。此外，它對設計流程的強調也讓我受益匪淺。從需求分析、架構設計、代碼實現、綜閤與實現，再到最終的硬件驗證，每一個環節都有清晰的指導和對應的實驗任務。這種全流程的訓練，使得我們不僅僅是一個代碼搬運工，而是真正開始像一個電子工程師那樣去思考問題，去規劃一個完整的數字係統設計項目。這種係統化的訓練，遠超齣瞭我預期的普通實驗指導書的範疇。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，我認為在於它培養瞭一種“務實創新”的工程思維，而非僅僅是知識的堆砌。在進行到項目綜閤和係統集成部分時，教材並沒有給齣標準答案式的固定範例，而是提供瞭一個開放性的設計挑戰。例如，它可能要求設計一個特定速率的FIFO或者一個簡單的狀態機控製器，但對具體實現方法給予瞭較大的自由度。這種設置迫使我們必須迴顧之前所有學到的知識點——如何優化資源利用率、如何確保時序滿足要求、如何進行模塊化設計——並將它們融會貫通。這種“做中學”的模式，極大地提升瞭我們獨立解決問題的能力。我記得有一次實驗，我嘗試瞭一種效率不高的狀態機寫法，在仿真階段就暴露瞭問題，通過對照教材中關於有限狀態機編碼優化的章節，我纔意識到原來可以通過更緊湊的編碼方式來減少觸發器數量並提高運行速度。這本書真正做到瞭“授人以漁”，它教會我們的不是某個特定功能的代碼，而是一套設計和驗證的通用方法論。

評分☆☆☆☆☆

從排版和整體設計語言來看，這本書體現瞭現代教材應有的專業水準。它成功地避開瞭傳統教材那種陳舊、呆闆的風格，整體視覺上更貼近工業界的文檔規範，顯得專業且有條理。內容之間的邏輯銜接非常順暢，前一個實驗的結論往往會自然地引齣下一個實驗需要解決的新問題，形成瞭一個知識的閉環。例如，基礎邏輯門電路的仿真結束後，緊接著就是用這些門來構建更復雜的譯碼器和多路選擇器，然後這些模塊又被抽象齣來作為更大型控製邏輯的積木。這種層層遞進的結構，有效地避免瞭知識點的碎片化。此外，書中對EDA工具的命名和版本說明也相對及時，這對於一個依賴軟件環境的實驗教程來說非常重要，保證瞭我們可以在相對主流和穩定的軟件版本上順利進行實驗，避免瞭因軟件版本迭代過快而帶來的兼容性睏擾。總而言之，這是一本在教學質量、實踐指導和資源配套上都做得非常紮實的優秀教材。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在校學生，我對於教材的易讀性和資源的配套性有很高的要求，而這本教程在這方麵做得非常齣色，甚至有些齣乎意料的細緻。書中的圖例和示意圖，清晰度非常高，而且邏輯框圖的繪製規範，使得即使是第一次接觸某個特定模塊的人，也能迅速抓住其核心功能。更重要的是，對於每一個實驗，教材都非常體貼地提供瞭所需的底層文件或者參考代碼的指引。這一點極為關鍵，因為在實際操作中，環境配置的差異和初期代碼的編寫往往是最大的障礙。有瞭這些配套資源作為起點，學習的門檻被大大降低瞭。我尤其欣賞它對“陷阱”的預警，比如在進行I/O約束設置時容易齣現的錯誤，或者在綜閤過程中可能被優化掉的關鍵信號處理，書中都會用加粗的字體或單獨的提示框進行強調。這種預防性的指導，極大地減少瞭我們在實驗颱上浪費的時間，讓我們的精力能更集中在核心的邏輯設計和算法實現上，而不是被瑣碎的工具使用問題所睏擾。