內容簡介
《數字電子技術/高等職業教育專業教學資源庫建設項目規劃教材》是高等職業教育應用電子技術專業教學資源庫核心課程“電子電路的分析與應用”配套教材之一。《數字電子技術/高等職業教育專業教學資源庫建設項目規劃教材》在進行基於工作過程係統化的專業教學改革和傳統電類專業基礎課教學經驗相融閤的基礎上,對“數字電子技術”部分的理論內容和實訓項目進行瞭係統梳理和項目開發,且經過瞭多個輪迴的教學實施和實踐,注意與模擬電子技術、單片機技術和EDA技術課程的內容銜接。書中基礎理論內容詳細,適閤學生自學,實訓項目分兩類,一類是與基礎理論知識對接應用,滿足“數字電子技術”課程基本教學需求;另一類是綜閤應用,滿足強化應用能力培養的更高層麵的需求。其中數字電子琴項目貫通全書,分模塊進行實訓詳解,起到很好的助學作用。其他綜閤項目更具有通用性,與各校實訓條件相符。
《數字電子技術/高等職業教育專業教學資源庫建設項目規劃教材》可供高職院校電子信息類專業及相關專業作為教材使用,同時也可作為其他學校及社會學習者的自學讀物。配套資源豐富,與單片機技術和EDA技術銜接,有助於學生應用基礎知識進行自主提升。
內頁插圖
目錄
第1章 數製與碼製
1.1 模擬信號與數字信號
1.1.1 模擬信號與數字信號
1.1.2 模擬電路和數字電路
1.1.3 數字電路的發展
1.2 數製錶示方法
1.2.1 十進製數
1.2.2 二進製數
1.2.3 八進製數
1.2.4 十六進製數
1.3 數製轉換
1.3.1 十進製數轉換為二進製數、十六進製數
1.3.2 十六進製數、二進製數與十進製數間的轉換
1.3.3 二進製數與十六進製數間的轉換
1.4 碼製
1.4.1 十進製數的BCD碼錶示方法
1.4.2 字母數字碼
1.4.3 原碼、反碼、補碼實訓項目
項目1.1 計算機鍵盤的編碼原理分析
項目1.2 光電編碼盤的編碼原理分析
項目1.3 數字電子琴的鍵盤編碼原理分析
本章小結
習題
第2章 邏輯門功能及其電路特性
2.1 基本邏輯門:
2.1.1 與、或、非邏輯運算
2.1.2 與、或、非門電路
2.1.3 與、或、非門應用電路仿真
2.2 其他邏輯門及應用
2.2.1 與非門
2.2.2 或非門
2.2.3 異或門
2.2.4 同或門
2.3 其他輔助門電路
2.3.1 三態門
2.3.2 集電極開路邏輯門
2.4 集成電路邏輯門
2.4.1 TTL集成邏輯門
2.4.2 CMOS集成邏輯門
實訓項目
項目2.1 邏輯筆製作
項目2.2 聲光報警器分析與製作
項目2.3 數字電子琴綫與總綫電路分析
本章小結
習題
第3章 數字邏輯基礎
3.1 邏輯代數
3.1.1 邏輯函數
3.1.2 邏輯代數的公式和定理
3.2 邏輯代數化簡
3.2.1 邏輯函數的最簡形式
3.2.2 邏輯函數的代數化簡法
3.3 卡諾圖化簡
3.3.1 最小項和最小項錶達式
3.3.2 卡諾圖
3.3.3 卡諾圖化簡
3.3.4 具有約束項的邏輯函數化簡
實訓項目
項目3.1 健身房燈開關控製器設計
項目3.2 三人錶決器設計
本章小結
習題
第4章 組閤邏輯電路的分析與設計
4.1 組閤邏輯電路的分析與設計方法
4.2 中規模組閤邏輯集成電路
4.2.1 編碼和譯碼電路
4.2.2 比較電路
4.2.3 數據選擇器和數據分配器
4.2.4 算術邏輯運算單元
4.3 基於FPCA的組閤邏輯電路設計
4.3.1 原理圖輸入法設計組閤邏輯電路
4.3.2 硬件描述語言輸入法設計組閤邏輯電路
實訓項目
項目4.1 按鍵顯示電路設計與測試
項目4.2 碼製轉換電路設計與測試
項目4.3 分時傳送電路設計與測試
項目4.4 數字電子琴鍵盤及編碼電路分析與製作
項目4.5 數字電子琴音符譯碼與顯示電路設計與製作
本章小結
習題
第5章 觸發器功能及其電路
特性
5.1 觸發器概述
5.2 觸發器的功能與電路特性
5.2.1 RS觸發器
5.2.2 JK觸發器
5.2.3 D觸發器
5.2.4 T觸發器
5.3 觸發器應用電路分析
實訓項目
項目5.1 集成JK觸發器邏輯功能測試
項目5.2 集成D觸發器邏輯功能測試
項目5.3 數字電子琴分頻電路設計與測試
本章小結
習題
第6章 時序邏輯電路的分析與設計
6.1 時序邏輯電路的分析與設計方法
……
第7章 A/D與D/A轉換器及 應用
第8章 半導體存儲器
第9章 脈衝信號産生電路
第10章 數字係統調試
數字電子技術:理論、實踐與應用 一、 核心理念與內容體係 本書旨在為讀者提供一個係統、深入且與時俱進的數字電子技術學習平颱。我們深知,數字電子技術是現代電子信息産業的基石,其發展日新月異,應用範圍之廣令人驚嘆。因此,本書在內容編排上,力求將紮實的理論基礎與廣泛的實際應用緊密結閤,既滿足初學者對基本概念的理解需求,也為有一定基礎的讀者提供進一步深化的途徑。 全書圍繞“從基礎到前沿,從理論到實踐”的核心理念構建內容體係。首先,我們將從最基本的數字信號與模擬信號的區彆入手,引入數字電路的邏輯基礎,包括邏輯門電路(與門、或門、非門、異或門等)及其組閤邏輯,並深入講解這些基本門電路的構成原理、特性參數以及在實際電路設計中的應用。隨後,我們將過渡到時序邏輯電路,重點闡述觸發器(RS觸發器、JK觸發器、D觸發器、T觸發器)的工作原理、狀態轉移圖以及在寄存器、計數器等復雜集成電路中的應用。 在此基礎上,本書將進一步拓展到更復雜的數字係統設計,包括組閤邏輯和時序邏輯的綜閤設計方法,學習如何利用硬件描述語言(HDL)如Verilog或VHDL進行係統級建模和仿真,這是現代數字集成電路設計不可或缺的技能。我們將詳細介紹狀態機的設計,包括有限狀態機(FSM)的兩種基本類型——摩爾狀態機和米利狀態機,以及它們的設計流程和優勢。 對於數字係統中的核心功能模塊,如算術邏輯單元(ALU)、存儲器(RAM、ROM)、數據通路和控製器等,本書將進行深入剖析。讀者將瞭解這些模塊是如何由基本邏輯門和觸發器構建而成,以及它們在計算機、通信設備和其他數字係統中的關鍵作用。 同時,本書高度重視實際應用,因此在理論講解的同時,將穿插大量的實際應用案例和電路分析。例如,在講解組閤邏輯時,我們將分析多路選擇器在信號路由中的應用,譯碼器在顯示驅動中的作用;在講解時序邏輯時,我們將分析計數器在頻率閤成器和數字定時器中的應用,寄存器在數據緩存和移位操作中的重要性。 此外,本書還將介紹數模轉換(DAC)和模數轉換(ADC)技術。這兩個模塊是將連續的模擬信號轉換為離散的數字信號,以及將數字信號還原為模擬信號的關鍵接口,在音頻、視頻處理、傳感器數據采集等領域具有極其廣泛的應用。我們將詳細講解不同類型的DAC和ADC的原理、性能指標和選擇依據。 在高級主題方麵,本書將涉足可編程邏輯器件(PLD),如PLA、PAL、CPLD和FPGA。我們將介紹這些器件的結構、工作原理以及如何利用它們實現復雜的數字邏輯功能,並簡要介紹基於FPGA的開發流程和工具鏈。 最後,本書將帶領讀者走進數字電子技術的現代應用領域,例如嵌入式係統設計、數字信號處理(DSP)基礎、微處理器和微控製器架構簡介、以及數字通信中的一些基本概念。這些章節將為讀者打開更廣闊的學習視野,瞭解數字電子技術如何在當今世界發揮著至關重要的作用。 二、 學習目標與能力培養 通過對本書的學習,讀者將能夠: 1. 掌握數字電子技術的核心概念與基本原理:清晰理解數字信號、邏輯門電路、組閤邏輯、時序邏輯、狀態機等核心概念,並能解釋其工作原理。 2. 深入理解常用數字集成電路的功能與應用:熟悉觸發器、寄存器、計數器、編碼器、譯碼器、多路選擇器、加法器、減法器等標準數字集成電路的功能,並能分析其在實際電路中的應用。 3. 具備分析與設計基本數字邏輯電路的能力:能夠根據給定的邏輯功能,設計相應的組閤邏輯或時序邏輯電路,並能分析已知數字電路的功能。 4. 理解數字係統設計的基本流程與方法:掌握從需求分析到邏輯實現,再到仿真的基本數字係統設計流程,並初步瞭解硬件描述語言在其中的作用。 5. 認識數模轉換和模數轉換技術的重要性與基本原理:理解數模和模數轉換在連接模擬世界與數字世界中的關鍵作用,並能瞭解不同轉換器的工作原理。 6. 瞭解可編程邏輯器件(PLD)的原理與應用:熟悉CPLD和FPGA等可編程器件的基本結構和應用場景,並對其開發流程有初步認識。 7. 初步接觸數字電子技術的現代應用領域:瞭解數字電子技術在嵌入式係統、數字信號處理、微處理器等領域的應用,為進一步深入學習打下基礎。 8. 培養嚴謹的邏輯思維和工程實踐能力:在學習過程中,通過對電路的分析和設計,鍛煉邏輯推理能力和解決實際工程問題的能力。 三、 學習方法與建議 為瞭最大化學習效果,我們建議讀者采取以下學習方法: 理論與實踐相結閤:在閱讀理論章節時,務必結閤書中的例題進行推演和理解。同時,建議動手搭建一些簡單的數字電路,利用麵包闆、數字集成電路芯片和實驗儀器(如數字示波器、邏輯分析儀)來驗證所學知識。 注重概念的理解:數字電子技術的基礎在於邏輯。確保對每一個邏輯門、每一個觸發器的工作原理都瞭然於胸,而不是死記硬背。 勤於思考與動手:書中提供的習題是檢驗學習成果的重要手段。嘗試獨立完成習題,並在遇到睏難時迴顧相關章節。如果條件允許,可以嘗試使用EDA(Electronic Design Automation)工具進行電路仿真和設計,這能更直觀地展示電路的運行過程。 追溯與拓展:在學習完一個基本模塊後,思考它在更復雜的係統中是如何被使用的。例如,學習完觸發器後,可以思考它如何構成寄存器,寄存器又如何構成數據通路。 關注實際應用:在學習過程中,留意身邊的電子産品,思考其中可能用到的數字電子技術。這有助於增強學習的動力和興趣。 參考與交流:如果對某個概念或電路理解不清,可以查閱相關的技術手冊、在綫資源,或者與同學、老師進行交流討論。 四、 適用對象 本書適閤以下讀者群體: 高等職業院校相關專業學生:如電子信息工程技術、應用電子技術、計算機應用技術、機電一體化技術等專業的學生,作為核心課程教材。 希望係統學習數字電子技術基礎知識的初學者:包括對電子技術感興趣的業餘愛好者。 從事電子産品開發、維修、測試等相關工作的技術人員:作為鞏固基礎知識、提升技能的參考書。 需要快速掌握數字電子技術入門知識的其他理工科背景的讀者。 五、 展望 數字電子技術作為一門基礎性、通用性的學科,其重要性將隨著科技的進步而愈發凸顯。從智能手機到人工智能,從物聯網到5G通信,無不依賴於數字電子技術的飛速發展。本書力求為讀者提供一條堅實而清晰的學習路徑,幫助大傢在這個充滿機遇和挑戰的領域打下堅實的基礎,迎接未來的無限可能。
我一直認為,一本好的教材應該能夠激發讀者的學習興趣,並且提供清晰的學習路徑。這本《數字電子技術/高等職業教育專業教學資源庫建設項目規劃教材》在這方麵做得相當不錯。我在閱讀中發現,書中不僅提供瞭清晰的理論講解,還通過大量生動形象的比喻和實例,幫助讀者理解抽象的數字電路概念。比如,在講解邏輯代數的基本定理時,作者用瞭類似“開關電路”的類比,讓那些對數學公式感到枯燥的讀者也能快速入門。而且,教材中穿插瞭許多“思考題”和“動手練”的環節,這些問題設計得非常有針對性,能夠引導讀者主動去思考和探索。更值得稱道的是,教材在講述每一個重要的知識點之後,都會附帶相應的“典型應用案例”,這些案例往往取材於實際工業生産和日常生活中,例如傢用電器控製、交通信號燈係統等,讓讀者能夠直觀地感受到數字電子技術在現實世界中的重要作用。這種“理論與實踐相結閤”的學習模式,無疑能夠大大提升學生的學習積極性和成就感,讓他們在掌握知識的同時,也培養瞭解決實際問題的能力。