高等学校电子信息类专业“十二五”规划教材：数字系统与逻辑设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　《高等学校电子信息类专业“十二五”规划教材：数字系统与逻辑设计》围绕数字系统这一主线展开，注重基础知识的同时，加强逻辑设计和数字系统基础知识的介绍。全书共11章，主要包括逻辑代数的基本概念、逻辑函数的描述和化简方法、集成门电路、组合逻辑电路的分析和设计、触发器、时序逻辑电路的分析和设计、半导体存储器和可编程逻辑器件、脉冲波形的产生与整形电路、数/模与模/数转换电路、VHDL描述的逻辑电路及数字系统基本设计方法等内容。
　　《高等学校电子信息类专业“十二五”规划教材：数字系统与逻辑设计》内容精练、实例丰富、通俗易懂、应用性强，各章后均附有小结和习题，便于教学和自学。《高等学校电子信息类专业“十二五”规划教材：数字系统与逻辑设计》可作为高等院校通信工程、信息工程、电子工程、计算机、自动化、集成电路等相关专业的本科教材，也可供相关专业的研究生和工程技术人员阅读参考。

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目录

第1章 绪论
1.1 数字信号
1.2 计数进位制
1.3 不同进制数的转换
1.4 二一十进制常用代码
1.5 算术运算与逻辑运算
1.6 数字电路及其发展
本章小结
习题

第2章 逻辑函数及其化简
2.1 逻辑代数
2.1.1 三种基本逻辑
2.1.2 基本逻辑运算
2.2 逻辑代数的常用公式和规则
2.2.1 逻辑代数的基本公式
2.2.2 逻辑代数的三个规则
2.2.3 逻辑代数的常用公式
2.3 逻辑函数及其表示方法
2.3.1 逻辑函数的概念
2.3.2 逻辑函数的表示方法
2.3.3 逻辑函数相等
2.3.4 逻辑函数的标准形式
2.4 逻辑函数的化简
2.4.1 公式化简法
2.4.2 逻辑函数的卡诺图化简法
本章小结
习题

第3章 集成逻辑门
3.1 晶体管的开关特性
3.1.1 晶体二极管的开关特性
3.1.2 晶体三极管的开关特性
3.1.3 关于高低电平的概念及状态赋值
3.2 TTL集成逻辑门
3.2.1 TTL与非门电路
3.2.2 TTL与非门的主要外部特性
3.2.3 TTL其他逻辑门电路
3.2.4 TTL门电路的改进
3.3 MOS逻辑门电路
3.3.1 MOS晶体管
3.3.2MOS反相器
3.4CMOS电路
3.4.1CMOS反相器
3.4.2CMOS反相器的主要特性
3.4.3CMOS传输门
3.4.4CMOS其他逻辑门电路
3.4.5集成门电路使用中的实际问题
本章小结
习题

第4章 组合逻辑电路
4.1 组合逻辑电路的分析
4.2 组合逻辑电路的设计
4.3 常用中规模集成组合逻辑电路
4.3.1 加法器
4.3.2 数值比较器
4.3.3 编码器
4.3.4 译码器
4.3.5 数据选择器
4.4 组合逻辑电路中的竞争与冒险
4.4.1 竞争与冒险的基本概念
4.4.2 逻辑险象的识别
4.4.3 逻辑冒险现象的消除
本章小结
习题

第5章 触发器
5.1 概述
5.2 基本触发器
5.2.1 与非门组成的基本RS触发器
5.2.2 基本RS触发器功能的描述方法
5.2.3 或非门组成的基本RS触发器
5.3 钟控触发器
5.3.1 钟控RS触发器
5.3.2 钟控D触发器
5.3.3 钟控JK触发器
5.3.4 钟控T触发器和T'触发器
5.3.5 电位触发方式的工作特点
5.4 主从触发器
5.4.1 主从RS触发器
5.4.2 主从JK触发器
5.5 边沿触发器

第6章 时序逻辑电路
第7章 半导体存储器和可编程逻辑器件
第8章 脉冲波形的产生与整形电路
第9章 数/模与模/数转换电路
第10章 VHDL语言简介
第11章 数字系统设计基础

附录
参考文献

前言/序言

数字系统与逻辑设计：构建现代电子世界的基石 数字系统与逻辑设计是现代电子信息科学的核心基石，理解并掌握这一领域，是进行计算机硬件设计、嵌入式系统开发、集成电路设计以及各类数字信号处理应用的基础。它深入探究了数字信号的表示、运算、存储以及控制逻辑的构建方法，是连接抽象数学理论与具体电子硬件的桥梁。本书旨在为高等学校电子信息类专业学生提供一套系统、深入的学习材料，帮助他们构建坚实的数字系统与逻辑设计知识体系。 一、 数字信号的奥秘：从离散到世界的编码 在数字世界中，一切信息都以离散的形式存在，最基本的单位是比特（bit），即0或1。本书的开篇将带领读者深入理解数字信号的本质，包括： 数制与编码： 介绍二进制、十进制、十六进制等常用数制，以及它们之间的转换。重点阐述各种编码方式，如二进制编码（BCD码）、格雷码、ASCII码等，理解它们在数据表示和传输中的作用。 逻辑运算与布尔代数： 这是数字逻辑设计的理论基石。我们将详细讲解与（AND）、或（OR）、非（NOT）、异或（XOR）、同或（XNOR）等基本逻辑门的功能，并深入探讨布尔代数的公理、定理和化简方法。读者将学习如何利用布尔代数来简化复杂的逻辑表达式，从而设计出更高效、更经济的逻辑电路。 组合逻辑电路： 组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入，与电路的历史状态无关。本书将系统介绍各种重要的组合逻辑电路模块，包括： 译码器（Decoder）和编码器（Encoder）： 理解它们如何将一组输入信号映射到特定输出，以及如何实现输入到输出的转换。 多路选择器（Multiplexer/Mux）和分路选择器（Demultiplexer/Demux）： 掌握它们在数据选择和路由中的关键作用，如何根据控制信号选择输入数据或将输出数据分发到不同线路。 加法器（Adder）和减法器（Subtractor）： 学习实现二进制加减运算的各种结构，如半加器、全加器、行波进位加法器（Ripple Carry Adder）、超前进位加法器（Carry Lookahead Adder）等，理解其性能差异和适用场景。 比较器（Comparator）： 学习设计用于比较两个二进制数大小的电路。 二、 时序逻辑的智慧：记忆与状态的控制 与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入，还与电路过去的状态有关，即具有“记忆”功能。这使得时序逻辑电路能够构建更复杂的系统，如计数器、寄存器和状态机。本书将深入剖析时序逻辑电路的核心概念： 触发器（Flip-Flop）： 作为时序逻辑中最基本的存储单元，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触发器和T触发器，理解它们的触发方式（电平触发和边沿触发）以及它们如何在时钟信号的控制下存储和翻转状态。 寄存器（Register）： 学习如何将多个触发器组合起来，形成能够存储多位数据的寄存器，如移位寄存器（Shift Register）和并行寄存器（Parallel Register）。理解它们在数据存储、并行传输和串行传输中的应用。 计数器（Counter）： 探索实现计数功能的各种电路，包括同步计数器（Synchronous Counter）和异步计数器（Asynchronous Counter），学习如何设计任意模计数器，以及它们在频率分频、定时和程序控制中的应用。 状态机（State Machine）： 这是描述和设计时序逻辑系统的强大工具。我们将区分摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型状态机，学习如何构建状态转移图和状态表，并将其转化为实际的逻辑电路。状态机是理解微处理器、控制单元以及许多复杂数字系统工作原理的关键。 三、 现代数字设计方法：从原理到实践 随着集成电路工艺的飞速发展，现代数字系统设计早已超越了手绘逻辑门。本书将引入先进的数字设计方法和工具： 硬件描述语言（HDL）： 重点介绍Verilog HDL或VHDL等主流硬件描述语言。学习如何使用HDL来描述数字逻辑电路的功能和结构，并理解HDL在电路综合、仿真和验证中的作用。通过HDL，我们可以高效地设计和实现复杂的数字系统。 逻辑综合（Logic Synthesis）： 讲解逻辑综合工具如何将HDL描述的代码转化为门级网表，自动完成逻辑优化和资源分配。理解综合过程中的目标（面积、速度、功耗）以及如何通过修改HDL代码和设置综合选项来优化设计。 可编程逻辑器件（PLD）： 介绍可编程逻辑器件（如CPLD和FPGA）的结构和工作原理。学习如何将设计的逻辑电路映射到这些可编程器件上，实现定制化的数字系统。FPGA作为现代数字原型设计和中小型产品开发的核心平台，其重要性不言而喻。 时序分析（Timing Analysis）： 深入理解数字电路的时序问题，包括建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）等关键概念。学习如何进行时序分析，找出潜在的时序违规，并掌握减小这些问题的设计技巧，确保数字系统在高速运行下的稳定性和可靠性。 设计验证（Verification）： 强调验证在数字设计流程中的重要性。介绍仿真（Simulation）和形式验证（Formal Verification）等方法，学习如何编写测试平台（Testbench）来验证设计的正确性，以及如何通过各种验证策略来提高设计的可信度。 四、 实例分析与应用拓展：理论联系实际 为了使读者更好地理解和掌握所学知识，本书将包含丰富的实例分析，涵盖各种实际应用场景： 微处理器核心部件设计： 例如，简化的ALU（算术逻辑单元）设计，以及简单的指令译码和控制逻辑设计，让读者了解计算机内部的基本工作原理。 存储器接口设计： 学习如何设计与SRAM、DRAM等存储器进行读写操作的接口逻辑。 数据采集与处理系统： 结合ADC（模数转换器）和DSP（数字信号处理器）的基础概念，设计简单的数据采集和初步处理模块。 通信协议接口： 介绍一些简单的通信协议，如UART（通用异步收发器）的设计，理解串行通信的原理。 本书的特色与目标 本书力求做到理论与实践相结合，概念清晰，逻辑严谨，图文并茂，易于学生理解和掌握。每一个概念的引入都伴随着清晰的解释和必要的数学推导，同时提供大量的电路图和设计实例，帮助读者将理论知识转化为实际的设计能力。 学习数字系统与逻辑设计，不仅是掌握一门技术，更是培养一种严谨的逻辑思维和系统化的设计能力。这门课程是电子信息工程、计算机科学与技术、自动化等专业学生不可或缺的核心课程。掌握了数字系统与逻辑设计的精髓，就如同获得了打开现代电子信息世界大门的钥匙，为未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。本书期待能够成为您学习旅程中可靠的向导，帮助您在这个充满挑战与机遇的领域中不断探索与进步。