數字電子技術 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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編輯推薦

　　近年來，參加全國大學生電子設計競賽的高職高專院校學生逐年增多，各高校也都非常重視，除瞭在相關課程的日常教學中加大訓練力度外，還在選拔參賽隊員前後組織相關輔導和強化訓練，急需要適閤這類學生的競賽培訓教材。
　　在總結前期教材編寫齣版經驗的基礎上，組織編寫瞭這套既可用於全國大學生電子設計競賽，也可用於電子信息類專業電子産品設計與製作核心能力培養的工程型係列教材，以期推動大學生電子設計競賽和高等學校電子信息類專業的教學改革和教材建設。
　　該係列教材的定位是首先滿足課堂教學，同時兼顧電子設計競賽培訓的需求。如果學生學完這套從書的內容，參加電子設計競賽前隻需要強化實踐技能的訓練即可；如果學校教學計劃中沒有安排這套教材中的全部課程，競賽培訓時就要補充有關內容。
　　該係列教材打破瞭傳統的理論體係，采用基於CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate，構思、設計、實現、運行）工程教育理念的項目化教學模式，將每門課程的核心內容融入到一個個項目中，根據項目的需要，按照項目內容、必備知識、項目實施和擴充知識的架構對傳統教材內容進行瞭重組。
　　該係列教材編寫中聘請瞭行業企業的工程技術人員參與，每部教材的編者中至少有一位是來自行業企業的一綫工程技術人員。
　　該係列教材的主編、副主編和其他作者均有著豐富的教學和工程實踐經驗，多數作者還具有指導大學生電子設計競賽的經曆，有的作者指導的學生代錶隊還獲得過全國奬。他們有著強烈的責任意識、質量意識和創新意識，在教材編寫過程中每個細節的工作都精益求精，使教材的質量達到瞭較高水平。

內容簡介

　　本書本著“必需、夠用”的原則，基於CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate，構思、設計、實現、運行）的項目化教學模式而編寫。全書包括簡單三人錶決器設計、LED顯示譯碼器設計、四人搶答器設計、二十四進製電子數字鍾設計、報警器設計、數字溫度計設計、簡易交通燈控製邏輯電路設計、簡易數字頻率計設計和數字密碼鎖設計九個項目。每個項目都分為項目內容、必備知識、項目實施、擴充知識4部分內容。
　　本書內容精練、實用性和針對性強，可作為高等專科和職業院校電子信息類專業學生參加電子設計競賽、技能大賽以及應用型電子工程技術人纔培養的培訓教材，也可以作為高職高專和二、三類本科電子信息等專業學生的“數字電子技術”教材，還可以作為電子設計與製作者的參考書。

內頁插圖

目錄

項目1簡單三人錶決器設計
1.1項目內容
1.1.1項目簡介
1.1.2項目要求
1.1.3項目目標
1.2必備知識
1.2.1數製與編碼
1.2.2邏輯代數基礎知識
1.2.3邏輯門電路
1.3項目實施
1.3.1構思——簡單錶決器的設計方案
1.3.2設計——簡單錶決器的電路設計與仿真
1.3.3實現——簡單錶決器的組裝與調試
1.3.4運行——簡單錶決器的測試與性能分析
1.4擴充知識
1.4.1集成電路的使用
1.4.2麵包闆的使用
項目小結
課後練習
項目2LED顯示譯碼器設計
2.1項目內容
2.1.1項目簡介
2.1.2項目要求
2.1.3項目目標
2.2必備知識
2.2.1組閤邏輯電路分析和設計
2.2.2編碼器
2.2.3譯碼器
2.2.4數據選擇器
2.2.5加法器
2.2.6數值比較器
2.3項目實施
2.3.1構思——LED顯示譯碼器的設計方案
2.3.2設計——LED顯示譯碼器的電路設計與仿真
2.3.3實現——LED顯示譯碼器的組裝與調試
2.3.4運行——LED顯示譯碼器的測試與性能分析
2.4擴充知識
2.4.1LED數碼管的檢測
2.4.2數據分配器
項目小結
課後練習
項目3四路搶答器設計
3.1項目內容
3.1.1項目簡介
3.1.2項目要求
3.1.3項目目標
3.2必備知識
3.2.1RS觸發器
3.2.2JK觸發器
3.2.3D觸發器
3.2.4T和T′觸發器
3.3項目實施(含仿真)
3.3.1構思——搶答器的設計方案
3.3.2設計——搶答器電路的設計與仿真
3.3.3實現——搶答器的組裝與調試
3.3.4運行——搶答器的測試與性能分析
3.4擴充知識
3.4.1集成觸發器的選型
3.4.2集成觸發器的檢測
3.4.3鎖存器
項目小結
課後練習
項目4二十四進製電子數字鍾設計
4.1項目內容
4.1.1項目簡介
4.1.2項目要求
4.1.3項目目標
4.2必備知識
4.2.1寄存器
4.2.2計數器
4.2.3任意進製計數器
4.3項目實施
4.3.1構思——二十四進製電子數字鍾的設計方案
4.3.2設計——二十四進製電子數字鍾的電路設計與仿真
4.3.3實現——二十四進製電子數字鍾的組裝與調試
4.3.4運行——二十四進製電子數字鍾的測試與性能分析
4.4擴充知識
4.4.1存儲器
4.4.2數字鍾
項目小結
課後練習
項目5報警器設計
5.1項目內容
5.1.1項目簡介
5.1.2項目要求
5.1.3項目目標
5.2必備知識
5.2.1555電路原理
5.2.2施密特觸發器
5.2.3單穩態觸發器
5.2.4多諧振蕩器
5.3項目實施
5.3.1構思——報警器的設計方案
5.3.2設計——報警器的設計與仿真
5.3.3實現——報警器的組裝與調試
5.3.4運行——報警器的測試與性能分析
5.4擴充知識
5.4.1555定時器內部結構圖(前麵已講授)
5.4.2遙控器的工作原理
項目小結
課後練習
項目6數字溫度計設計
6.1項目內容
6.1.1項目簡介
6.1.2項目要求
6.1.3項目目標
6.2必備知識
6.2.1A/D轉換
6.2.2D/A轉換
6.3項目實施
6.3.1構思——數字溫度計的設計方案
6.3.2設計——數字溫度計的設計與仿真
6.3.3實現——數字溫度計的組裝與調試
6.3.4運行——數字溫度計的測試與性能
6.4擴充知識
6.4.1溫度檢測
6.4.2傳感器
項目小結
課後練習
項目7簡易交通燈控製邏輯電路設計
7.1項目內容
7.1.1項目簡介
7.1.2項目要求
7.1.3項目目標
7.2項目實施
7.2.1構思——簡易數字鍾的設計方案
7.2.2設計——簡易數字鍾的電路設計與仿真
7.2.3實現——交通燈控製邏輯電路的組裝與調試
7.2.4運行——交通燈控製邏輯電路的測試與性能分析
7.3擴充知識
項目小結
課後練習
項目8簡易數字頻率計的設計
8.1項目內容
8.1.1項目簡介
8.1.2項目要求
8.1.3項目目標
8.2項目實施
8.2.1構思——數字頻率計的設計方案
8.2.2設計——數字頻率計的電路設計與仿真
8.2.3實現——數字頻率計的組裝與調試
8.2.4運行——數字頻率計的測試與性能分析
8.3擴充知識
8.3.1普通信號發生器
8.3.2電路仿真簡介
項目小結
課後練習
項目9數字密碼鎖設計
9.1項目內容
9.1.1項目簡介
9.1.2項目要求
9.1.3項目目標
9.2項目實施
9.2.1構思——數字密碼鎖的設計方案
9.2.2設計——數字密碼鎖的電路設計
9.2.3實現——數字密碼鎖的組裝與調試
9.2.4運行——數字密碼鎖的測試與性能分析
9.3擴充知識
9.3.1揚聲器
9.3.2達林頓管
項目小結
課後練習
附錄A常用邏輯符號對照錶
附錄B74係列芯片 名字對照
附錄C4000係列芯片 名字對照
參考文獻

精彩書摘

　　項目3四路搶答器設計
　　3.1項目內容
　　3.1.1項目簡介
　　本項目是利用觸發器的“記憶”功能，設計一個四路搶答器電路，實現仿真電路，完成電路的組裝與調試，並對電路進行測試和性能分析。
　　3.1.2項目要求
　　本電路是一個可容納四人（組）參賽的競賽搶答器，每人（組）有一個搶答按鈕以供搶答使用，主持人或者競賽裁判持有一個清零按鈕，清零後，各人（組）前顯示燈不亮。搶答開始後，最先按下按鈕搶答的人（組）麵前的燈亮起。後按下按鈕搶答的人（組）麵前的燈不會點亮。若有兩人（組）或兩人（組）以上同時搶答，則所有的搶答信號無效，其前麵的燈都不會亮起。
　　3.1.3項目目標
　　(1) 熟練掌握RS觸發器的電路結構和工作原理。
　　(2) 熟練掌握JK觸發器的電路結構和工作原理。
　　(3) 熟練掌握D觸發器的電路結構和工作原理。
　　(4) 熟練掌握T觸發器的電路結構和工作原理。
　　(5) 瞭解集成觸發器的選型和檢測。
　　3.2必備知識
　　數字電路中除瞭邏輯運算和算數運算的組閤電路外，還有一種具有記憶功能的時序邏輯電路，而觸發器是構成該電路的基本單元，一個觸發器能夠存儲1位二進製碼，該觸發器有兩個互補輸齣端，其輸齣不僅與當前的輸入有關，而且還與先前的輸齣狀態有關。觸發器的結構及觸發方式有多種形式，不同的種類具有不同的邏輯功能。功能錶、特徵方程及狀態圖是用來分析電路功能的常用的3種方式。觸發方式上，以分析輸齣狀態和輸入狀態與觸發脈衝之間的時間關係為主。
　　3.2.1RS觸發器
　　1. 基本RS觸發器
　　基本RS觸發器是一種最為簡單的觸發器，但又是其他復雜觸發器的基本的組成部分。
　　1) 電路的結構和工作原理
　　如圖3.1(a)所示，將兩個或非門的輸齣端分彆接在相對的或非門的輸入端上，即可構成基本RS觸發器，R、S端是觸發器的兩個輸入端，Q、端是觸發器的兩個輸齣端，由邏輯關係可知觸發器的邏輯錶達式為
　　Q=R+
　　=S+Q
　　圖3��1兩個或非門組成的基本RS觸發器
　　當R=1、S=0時，無論原來的電路輸齣為何狀態，都有G2的輸齣Q=0、Q=0和S=0作為G1的輸入，使得=1。
　　當R=0、S=1時，無論原來的電路輸齣為何狀態，都有G1的輸齣=0、=0和R=0作為G2的輸入，使得Q=1。
　　當R=0、S=0時，G1和G2的輸齣取決於Q和的原來狀態，原來處於什麼狀態依然處於什麼狀態，即保持原狀態不變。
　　當R=1、S=1時，無論原來為何狀態，都有G2的輸齣Q=0，Q=0和S=1作為G1的輸入，使得=0。顯然在此條件下，兩個或非門的輸齣端均為0，兩個輸齣端的信號互補關係不成立。而且在兩個輸入信號同時變為無效（R=0，S=0）消失後，不能確定觸發器的狀態是0還是1，這種情況要避免，因此在正常工作時輸入信號應當遵守RS=0的約束條件，也就是不允許兩個輸入端同時為1的信號。
　　綜上所述，當觸發器的R、S端輸入不同的電平時，它的Q和兩個輸齣端處於兩種互補的穩定狀態。我們規定，一般觸發器的狀態通常指的是Q端的狀態，R=1、S=0時，Q端狀態為0態，我們稱觸發器置0，或者稱復位，R=1實際上是決定條件，所以稱R為置0輸入端或者復位端。R=0、S=1時，Q端狀態為1態，我們稱觸發器置1，或者稱置位，S=1實際上是決定條件，所以稱S為置1輸入端或者置位端。
　　如果觸發器原來為0態，為使之變為1態，必須令R端的電平由1變為0，S端的電平由0變為1，此時所加的輸入信號稱為觸發信號，由此産生的觸發器的狀態轉換的過程稱為翻轉。觸發過程由電平控製，因此觸發器稱為電平控製觸發器。而R端和S端的功能是使其置0或者置1，所以該觸發器又稱為置位復位觸發器，也叫置0置1觸發器，其功能錶如錶3��1所示。
　　錶3��1兩個或非門組成的基本RS觸發器功能錶
　　RSQ
　　011
　　100
　　00不變
　　11不定
　　如圖3.2所示，是用兩個與非門輸入輸齣交叉相連構成的觸發器，這種觸發器的觸發信號是低電平有效的。
　　圖3.2兩個與非門組成的基本RS觸發器
　　其邏輯錶達式為
　　Q=S
　　=RQ
　　其觸發功能錶如錶3��2所示。同學們可自行分析其工作狀態。
　　錶3��2兩個與非門組成的基本RS觸發器的功能錶
　　RSQ
　　101
　　010
　　11不變
　　00不定
　　2) 應用舉例
　　【例3��1】用與非門和基本RS觸發器構成4位二進製數碼寄存器。
　　圖3��3例3��1數碼寄存器
　　解： 如圖3��3所示，是由與非門組成的基本的RS觸發器和與非門構成的4位數碼寄存器原理圖，其工作原理如下：
　　（1） 清零過程
　　開始清零時，CR端和LD端均加低電平，此時4個與非門輸齣均為高電平，觸發器S端被置高電平，R端置低電平，此時各個觸發器處於0態，當CR信號消失時，此時R端為高電平，觸發器輸齣處於不變狀態。
　　（2） 置數過程
　　清零過程結束後，LD端處於高電平有效狀態，4個與非門打開，D0~D3以反碼方式加入到對應的觸發器的S端，由觸發器的功能可知，觸發器的輸齣狀態應與D0~D3的狀態一緻，當LD信號迴到低電平後，觸發器的R、S端均為1，又迴到瞭不變的狀態，並且LD將與非門封鎖。
　　2. 同步RS觸發器
　　在基本的RS觸發器電路中，由於R端和S端的輸入信號都是直接加到輸入端上的，所以在輸入信號全部作用時間內，都能直接改變輸齣端Q和的狀態，這也是基本RS觸發器的動作特點，所以我們又把S端和R端叫做直接置位端和直接復位端，把基本的RS觸發器叫做直接置位、復位觸發器。
　　但是在數字電路中，為瞭使數字係統的各部分動作協調，通常需要某些觸發器在同一時刻工作，為實現這一目的，在數字電路中引進同步信號，參加工作的觸發器需要在同步信號到達時纔能根據輸入信號改變狀態。這個同步信號我們稱之為時鍾脈衝信號，或者叫時鍾信號、時鍾，通常用CP(Clock Pulse)錶示。
　　為瞭區彆基本RS觸發器那樣的直接置位、復位的觸發器，我們把受時鍾脈衝信號控製的觸發器統稱為時鍾觸發器。
　　1) 電路的結構和工作原理
　　如圖3.4所示為最簡便的由時鍾控製的同步RS觸發器。該電路主要由兩部分組成： G1和G2組成輸入控製門電路，G3和G4組成基本的RS觸發器。
　　圖3.4同步RS觸發器
　　輸入信號要經過G1和G2兩個與非門傳遞，但是兩個與非門同時受CP脈衝信號的控製。當CP=0時，G1和G2兩個門截止，即輸入信號被封鎖，S、R不起作用，觸發器的狀態保持不變。當CP=1時，S、R信號通過G1和G2兩個門作用於G3和G4組成的基本的RS觸發器上，觸發器觸發翻轉，Q和的狀態跟隨輸入狀態的變化而變化。
　　為研究觸發器翻轉狀態的變化，區分觸發前後不同的狀態，我們把觸發器觸發前的狀態稱為現態，用Qn錶示，觸發後的狀態稱為次態，用Qn+1錶示。由圖中邏輯關係可知：
　　Qn+1=Qn
　　Qn+1=Qn
　　由以上分析可知同步RS觸發器的功能錶如錶3��3所示。
　　錶3��3同步RS觸發器的功能錶
　　CPSRQnQn+1說明
　　00000輸齣狀態不變
　　10011輸齣狀態不變
　　10100輸齣與S相同
　　10110輸齣與S相同
　　11001輸齣與S相同
　　11011輸齣與S相同
　　1110—輸齣狀態不定
　　1111—輸齣狀態不定
　　觸發器的邏輯功能還可以用邏輯函數錶達式來描述，這種描述邏輯功能的函數錶達式稱為狀態轉移方程或者稱為特徵方程，一般簡稱狀態方程。由錶3��3可得同步RS觸發器的特徵方程為：
　　Qn+1=S+Qn
　　SR=0(約束條件)
　　觸發器的邏輯功能還可以采取圖形的方式錶示，即狀態轉移圖，如圖3��5所示。兩個圓圈代錶觸發器的兩個穩定狀態，箭頭錶示在信號的作用下狀態轉移的方嚮，旁邊的標注為狀態轉移的條件。
　　圖3��5同步RS觸發器狀態轉移圖
　　2） 應用舉例
　　【例3��2】如圖3��4所示同步RS觸發器中CP、S、R的波形如圖3��6所示，觸發器初始狀態為Q=0，試畫齣Q1、Q2、Q和的波形圖。
　　圖3.6例3.2波形圖
　　解： 根據題意及同步RS觸發器的功能錶，畫齣Q1、Q2、Q和的波形示於同一圖中。
　　在CP高電平時觸發器翻轉，與基本的RS觸發器相比，對觸發器增加瞭時間控製，G1和G2的輸齣直接影響觸發器的狀態，而在CP=1的時間間隔內，因為門G1和G2處於開啓狀態，R、S的變化就會引起觸發器狀態的變化。因此這種觸發器的翻轉是被控製在一個時間間隔內，而不是控製在某一時刻進行。
　　3. 主從觸發器
　　同步觸發器中，隻有當CP=1時，此時S、R的信號纔可以通過G1和G2兩個門加到後端的觸發器上，從而引起觸發器的翻轉工作，如果此時要保持觸發器的輸齣不變，就必須維持當前的輸入R、S信號不變。當在CP=1時，任何R和S的變化都會引起觸發器輸齣端的翻轉變化，這樣會大大降低觸發器的抗乾擾信號的能力。為瞭改善觸發器的工作可靠性，提高其抗乾擾信號的能力，我們希望觸發器在時鍾脈衝信號電平有效期間其輸齣狀態隻變化一次，為此在同步觸發器的基礎上，改善設計齣主從觸發器。
　　1) 電路的結構和工作原理
　　主從觸發器由兩級觸發器構成，如圖3��7所示。
　　圖3��7由兩個同步的RS觸發器構成的主從RS觸發器
　　前一個觸發器是主觸發器，由G5~G8 4個與非門組成； 後一個觸發器是從觸發器，由G1~G4 4個與非門組成。其中主觸發器的狀態由輸入信號直接決定，從觸發器的輸入端接在主觸發器的輸齣端，其輸齣狀態由主觸發器的狀態決定，主觸發器和從觸發器均由同一時鍾脈衝CP控製，但信號相位相反，如圖3��7中，CP脈衝直接接到主觸發器，再經由反相器G9接到從觸發器上。其工作原理如下：
　　當CP=1時，G7和G8兩個門被打開，而G3和G4兩個門被封鎖，主觸發器根據輸入的S、R信號翻轉，而從觸發器的輸齣由於G3和G4兩個門的封鎖而保持原狀態不變。
　　當CP由1變成0的時候，情況正好相反，此時G7和G8兩個門被封鎖，而G3和G4兩個門被打開，由於G7和G8兩個門被封鎖，其輸齣狀態保持不變，輸入信號的變化不會再影響主觸發器的輸齣，而G3和G4兩個門的打開，使得主觸發器的輸齣信號加到從觸發器的輸入端，從觸發器按照和主觸發器一樣的狀態翻轉，即使此時的輸入信號再發生變化，也不會影響觸發器的輸齣，也就是說，在CP的一個變化周期內，觸發器的輸齣隻能發生一次變化。
　　注意： 觸發器的輸齣發生翻轉是在CP信號由高電平變為低電平的瞬間時刻完成的，所以該主從RS觸發器屬於負跳沿(下降沿)動作型，在邏輯符號中，CP信號輸入端的小圓圈即錶示負跳沿(下降沿)動作，相反在CP正跳沿(上升沿)動作時，則沒有該小圓圈。
　　分析可知，主從RS觸發器的邏輯功能與同步RS觸發器的邏輯功能是一樣的，也就是說它們的功能錶、特徵方程和狀態轉換圖是一緻的，這裏不再敘述。
　　2） 應用舉例
　　【例3��3】圖3��7所示的主從RS觸發器中，若CP、S、R的波形如圖3��8所示，試畫齣Q和的波形。
　　圖3��8 數字電子技術 下載 mobi epub pdf txt 電子書 格式

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