活學活用邏輯電路 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　主要介紹邏輯電路與電路的描述、電路設計手法的變換與HDL、VHDL基礎、基於VHDL的組閤邏輯電路、基於VHDL的順序電路、基於VHDL的階層設計、VHDL的描述風格與效率、基於VHDL的FPGA實裝等。

內頁插圖

目錄

第1章邏輯電路與電路錶示1．1數字電路與二值邏輯1．2基本邏輯電路與真值錶1．3布爾代數運算符與公式1．4邏輯式和電路符號1．5正邏輯和負邏輯1．6競爭冒險及其對策1．7時序電路及各種觸發器1．8時序電路的運用1．9同步電路和異步電路第2章電路設計方法的變化和HDL2．1設計流程及HDL．_2．2VHDL的發展曆史和簡介2．3VHDL框架和庫2．4實體和結構體2．5簡單的VHDL電路描述實例第3章VHDL基礎3．1VHDL的基本規則3．2VHDL的保留字3．3信號綫的聲明及命名3．4常數及其意義3．5數據類型及其意義3．6可以使用的運算符及其意義3．7信號代入語句3．8組閤電路的便利描述法3．9程序語句的描述法3．10變量的聲明和代入3．11屬性第4章VHDL對組閤邏輯電路的描述4．1基本邏輯電路的描述法4．2三態輸齣的描述法4．3編碼器的描述法4．4譯碼器的描述法4．5比較器的描述法4．6加法器的描述4．7減法器的描述法4．8ALU的描述法4．9桶形移位器的描述法4．10奇偶發生器和奇偶校驗器的描述法4．11組閤邏輯電路和測試工作颱第5章VHDL對時序電路的描述5．1D觸發器的描述法5．2二進製計數器的描述法5．3遞增／遞減計數器的描述法5．4同步十進製計數器的描述法5．5基於慣性延遲消抖5．6移位寄存器的描述法附錄AVHDL的內存描述方法第6章VHDL的分層設計6．1何謂VHDL分層設計6．2VHDL的分層設計方法6．3組件的描述法和使用法6．4子程序和函數的用法……第7章VHDL的描述風格及效率第8章FPGA封裝

前言/序言

《精巧設計：現代電子器件的數字邏輯基礎》 簡介 在瞬息萬變的電子技術浪潮中，理解並掌握數字邏輯電路是每一位電子工程師、計算機科學傢乃至科技愛好者的必經之路。這本《精巧設計：現代電子器件的數字邏輯基礎》並非一本簡單的理論堆砌，它將帶領讀者深入現代電子器件的核心，揭示數字信號的運作奧秘，並提供一套係統、實用的方法論，讓你能夠從根本上理解和駕馭復雜的數字係統。 本書的核心在於“精巧設計”的理念。我們相信，真正的設計之美在於其簡潔、高效和可靠。通過對數字邏輯基礎原理的深刻剖析，我們旨在培養讀者一種“化繁為簡”的設計思維，讓你能夠用最少的資源實現最強大的功能。無論是初次接觸數字電路的學生，還是尋求深化理解的在職工程師，都能在這本書中找到寶貴的知識財富。 本書內容詳述 第一部分：數字世界的基石——二進製與邏輯門 二進製係統的魅力 我們將從最基礎的二進製數製係統開始，詳細闡述其在數字世界中的核心地位。你將學習二進製的錶示方法、轉換規則，以及它如何與我們熟悉的十進製係統相互映射。 理解二進製的優勢：為何電子世界偏愛0和1？我們將探討其在信號錶示、抗乾擾能力以及邏輯運算上的天然契閤度。 位、字節、字的概念：掌握這些基本單位，為後續理解更復雜的數字信息打下堅實基礎。 邏輯門：數字係統的“原子” AND、OR、NOT門： 這是最基本的邏輯運算門，我們將通過直觀的類比、真值錶和時序圖，深入理解它們各自的功能。例如，AND門就像一個串聯開關，隻有所有開關都閉閤，電流纔能通過；OR門則如同並聯開關，隻要有一個開關閉閤，電流即可通過。 NAND、NOR、XOR、XNOR門： 引入這些復閤邏輯門，並展示它們如何通過組閤基本邏輯門來實現，從而揭示邏輯設計的靈活性。你將理解NAND門和NOR門作為“通用邏輯門”的強大潛力，它們能夠構建齣任何其他邏輯門電路。 邏輯門的物理實現： 簡要介紹邏輯門在實際電子器件（如二極管、三極管、MOSFET）中的基本實現原理，讓你對“0”和“1”如何在物質世界中被賦予生命有初步認識。 第二部分：構建復雜邏輯——組閤邏輯電路 布爾代數：邏輯的數學語言 布爾代數基本定律與定理： 學習交換律、結閤律、分配律、德摩根定理等，掌握簡化邏輯錶達式的強大工具。這些定律將幫助你找到最簡化的電路實現，從而減少元件數量和功耗。 邏輯函數的錶示： 理解真值錶、邏輯圖和邏輯錶達式之間的相互轉換，培養多角度分析邏輯功能的能力。 化簡技術： 掌握卡諾圖（Karnaugh Map）方法，這是一種直觀且高效的簡化復雜邏輯函數的方法。我們將通過大量實例，演示如何使用卡諾圖一步步化簡邏輯錶達式，並將其轉化為最精簡的邏輯電路。 常用組閤邏輯電路模塊 編碼器（Encoder）與譯碼器（Decoder）： 理解編碼器如何將輸入信號轉換為特定編碼，以及譯碼器如何根據編碼信號選擇對應的輸齣。例如，鍵盤輸入的按鍵信號如何被編碼器轉換為二進製，再由譯碼器控製顯示器顯示相應字符。 多路選擇器（Multiplexer, MUX）： 學習多路選擇器如何根據選擇信號從多個輸入中選擇一個輸齣。這將是理解數據路由和信號選擇的關鍵。 分路器（Demultiplexer, DEMUX）： 與多路選擇器相反，分路器根據選擇信號將一個輸入數據路由到多個輸齣中的一個。 加法器（Adder）與減法器（Subtractor）： 深入理解基本的算術邏輯單元（ALU）的核心組件。我們將從半加器、全加器講起，逐步構建齣多位的二進製加法器和減法器。 第三部分：有“記憶”的電路——時序邏輯電路 觸發器（Flip-Flop）： RS觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器： 介紹不同類型觸發器的結構、工作原理和特性。觸發器是構成時序邏輯電路的基本存儲單元，能夠保存一個比特的信息。 時鍾信號（Clock Signal）： 理解時鍾信號在同步時序邏輯電路中的作用，以及它如何控製觸發器的狀態變化。 時序邏輯電路的設計流程： 學習如何根據係統需求，設計具有特定時序行為的電路。 寄存器（Register） 移位寄存器（Shift Register）： 學習如何利用觸發器構成移位寄存器，實現數據的串行輸入/輸齣（SISO）、串行輸入/並行輸齣（SIPO）、並行輸入/串行輸齣（PISO）以及並行輸入/並行輸齣（PIPO）。它們是數據傳輸和存儲的重要模塊。 通用寄存器： 理解通用寄存器如何用於存放和處理數據。 計數器（Counter） 異步計數器（Ripple Counter）與同步計數器（Synchronous Counter）： 比較兩者的工作原理和優缺點。 模N計數器、加/減計數器： 學習如何設計具有特定計數功能的計數器，它們在頻率分頻、定時器等應用中至關重要。 第四部分：現代電子設計的基石——可編程邏輯器件與係統級應用 可編程邏輯器件（PLD） ROM、PROM、EPROM、EEPROM： 介紹不同類型的隻讀存儲器，以及它們如何用於存儲邏輯功能。 PAL、PLA、CPLD、FPGA： 深入講解可編程邏輯陣列、復雜可編程邏輯器件和現場可編程門陣列。理解它們如何提供高度的靈活性和可重構性，成為現代數字係統設計的首選解決方案。 硬件描述語言（HDL）： 簡要介紹Verilog和VHDL等硬件描述語言，它們是設計和實現復雜數字邏輯電路的強大工具。 時序邏輯電路的係統級應用 有限狀態機（Finite State Machine, FSM）： 學習如何使用狀態圖和狀態錶來描述和設計復雜的控製邏輯，以及如何將其轉化為硬件電路。FSM是數字係統設計的核心，廣泛應用於控製器、協議解析等領域。 數據通路與控製通路： 理解數字係統如何由數據通路（處理和傳輸數據）和控製通路（協調數據通路操作）組成。 第五部分：實戰與進階 實際項目的設計實例： 通過一係列精心設計的項目，引導讀者將所學知識付諸實踐。這些項目可能包括簡易的數字時鍾、計算器、交通燈控製器等，讓你在解決實際問題的過程中鞏固理論。 測試與調試技巧： 學習如何進行邏輯電路的測試和故障排除，掌握使用邏輯分析儀、示波器等工具進行調試的方法。 性能優化與功耗管理： 探討如何優化邏輯電路的設計，以提高速度、降低功耗和減少芯片麵積。 接口設計基礎： 簡要介紹不同類型的數字信號接口，如SPI、I2C、UART等，為理解更復雜的係統集成奠定基礎。 本書的獨特之處 強調“設計思維”： 我們不隻關注“是什麼”，更關注“如何設計”。本書將貫穿“化繁為簡”、“模塊化”、“可擴展性”等設計理念。 大量的可視化圖示： 復雜的邏輯概念將通過大量的邏輯圖、時序圖、真值錶和實際電路圖進行可視化展示，幫助讀者建立直觀的理解。 循序漸進的學習路徑： 從最基礎的概念開始，逐步深入到復雜的設計和應用，確保不同層次的讀者都能輕鬆上手。 貼近實際應用： 理論知識與實際工程應用緊密結閤，讓你學到的不僅是知識，更是解決問題的能力。 麵嚮未來的視角： 關注現代電子器件的發展趨勢，為讀者未來的學習和職業發展指明方嚮。 誰適閤閱讀這本書？ 電子工程、計算機科學、自動化等相關專業的學生。 希望深入理解數字電路原理的在職工程師。 對電子製作、單片機開發、FPGA設計感興趣的愛好者。 任何希望掌握數字世界底層運行規律的科技探索者。 《精巧設計：現代電子器件的數字邏輯基礎》將是你通往數字技術殿堂的得力助手。它將以清晰的邏輯、豐富的實例和實用的指導，幫助你構建堅實的數字邏輯基礎，解鎖無限的電子設計可能性。讓我們一起，用智慧和邏輯，塑造未來的電子世界！