数字电子电路--高级工电气自动化设备安装与维修专业教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

书名：数字电子电路--高级工电气自动化设备安装与维修专业教材

定价：25.00元

作者：人力资源和社会保障部教材办公室组织写

出版社：中国劳动社会保障出版社

出版日期：2012-04-01

ISBN：9787504595522

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.322kg

编辑推荐

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人力资源和社会保障部教材办公室组织编写的这本《数字电子电路》是在充分调研企业生产和学校教学情况的基础上，吸收和借鉴各地高级技工学校教学改革的成功经验完成的。教材共分七章，内容包括：数字电路基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与变换、数／模转换和模／数转换、半导体存储器与可编程逻辑器件、数字电路的综合应用。

内容提要

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人力资源和社会保障部教材办公室组织编写的《数字电子电路》为全国高级技工学校电气自动化设备安装与维修专业教材。主要内容包括数字电路基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与变换、数／模转换和模／数转换、半导体存储器与可编程逻辑器件、数字电路的综合应用，并有针对性地安排了相关的实验与实训内容。《数字电子电路》由邵展图主编，孙正凤、王一平副主编，何薇、徐敏、翟蓉蓉、孙潇潇、周洋参加编写；郭赞审稿。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《数字电子电路：高级工电气自动化设备安装与维修专业教材》 前言 在当今工业自动化飞速发展的时代，电气自动化设备作为现代工业的“神经中枢”，其重要性不言而喻。而数字电子电路，作为构成这些设备核心逻辑与运算的基础，更是掌握自动化设备安装、调试、维护与故障排除的关键知识。本书正是为培养具备扎实数字电子电路理论基础和丰富实践技能的高级工而精心编写的专业教材。我们深知，理论知识只有与实际应用紧密结合，才能真正转化为解决工程问题的利器。因此，本书在内容编排上，力求理论严谨性与工程实践性的高度统一，旨在帮助读者构建清晰的数字电路认知体系，并能熟练运用所学知识应对复杂多变的工业现场。 本书特色与内容概述 本书以“数字电子电路”为核心，紧密围绕“高级工电气自动化设备安装与维修”的专业需求，精心设计了涵盖理论讲解、电路分析、元器件特性、典型应用以及故障诊断等多个维度。全书内容结构清晰，逻辑严谨，语言生动，图文并茂，力求让读者在轻松愉悦的学习氛围中，逐步掌握数字电子电路的奥秘。 第一部分：数字电路基础理论 本部分是构建数字电路认知体系的基石。我们将从最基本的概念入手，逐步深入。 第二章：数制与编码。 工业自动化设备中，数据的表示和传递至关重要。本章将详细介绍二进制、十进制、十六进制等常用数制，以及它们之间的相互转换。在此基础上，我们将深入讲解各种编码方式，如BCD码、ASCII码、格雷码等，并分析它们在不同应用场景下的优劣，帮助读者理解数据如何在数字系统中被表示和处理。例如，在PLC（可编程逻辑控制器）的输入输出信号处理中，理解二进制的位操作和BCD码的十进制表示就显得尤为关键。 第三章：逻辑门电路。 逻辑门电路是数字电路中最基本的组成单元，它们实现了基本的逻辑运算，如“与”、“或”、“非”、“与非”、“或非”、“异或”、“同或”等。本章将详细介绍这些基本逻辑门的符号、真值表、逻辑功能和物理实现。我们会深入分析门电路的工作原理，并结合实际应用，例如在简单的传感器信号处理中，如何利用“与”门实现两个条件同时满足时才输出信号，或利用“非”门实现信号的反转。此外，还将引入集成电路（IC）的基本概念，介绍常用的TTL（晶体管-晶体管逻辑）和CMOS（互补金属氧化物半导体）逻辑系列，以及它们在工业现场的适用性，比如CMOS器件的低功耗特性使其在电池供电设备中更受欢迎。 第四章：逻辑代数与逻辑函数化简。 逻辑代数是分析和设计数字电路的数学工具。本章将介绍布尔代数的基本定理和定律，如交换律、结合律、分配律、德摩根定律等。在此基础上，我们将学习如何利用这些定律对复杂的逻辑函数进行化简，以达到简化电路、降低成本、提高可靠性的目的。常用的化简方法，如卡诺图（Karnaugh Map）法和奎恩-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）法，都将进行详细讲解和实例演示。例如，在设计一个简单的电动机启停控制电路时，通过化简逻辑函数，可以大大减少所需的逻辑门数量，降低功耗和布线复杂度。 第二部分：组合逻辑电路 本部分将在此基础上，介绍由逻辑门电路组成的、电路的输出仅取决于当前输入的组合逻辑电路。 第五章：组合逻辑电路的分析与设计。 本章将引导读者掌握分析给定组合逻辑电路功能的方法，以及根据功能要求设计组合逻辑电路的流程。我们将重点介绍多种常用的组合逻辑电路，包括： 译码器与编码器： 详细讲解它们的作用和工作原理，例如在多路选择器中，译码器如何根据控制信号选择不同的输入通道；在键盘输入系统中，编码器如何将按键信号转换为数字编码。 数据选择器（Multiplexer, MUX）： 介绍其作为数据通路控制的关键作用，以及如何利用数据选择器实现复杂的逻辑功能和信号路由。在自动化系统中，数据选择器常用于在多个传感器信号中动态选择一个进行处理。 加法器与减法器： 讲解半加器、全加器等基本单元，以及如何构成多位二进制加法器和减法器。这将为理解计算机内部的算术运算单元打下基础。 比较器： 介绍如何设计比较器来判断两个二进制数的大小关系，这在许多自动化控制的阈值判断中非常有用，例如当测量值大于设定值时触发报警。 掎（Parity）电路： 讲解掎位发生器和掎位检测器的原理，它们在数据传输的可靠性方面起着重要作用，能够检测出数据传输过程中可能出现的奇偶错误。 第六章：存储元件（触发器）。 存储是数字电路实现时序功能的前提。本章将重点介绍各种类型的触发器，这是构成时序逻辑电路的基本单元。我们将详细讲解： 基本触发器： 如SR触发器（置位-复位触发器），分析其状态转换特性和约束条件。 同步触发器： JK触发器、D触发器、T触发器等，重点讲解它们的时钟触发方式、激励表和状态转换图。理解时钟信号在同步电路中的作用至关重要，它保证了电路在统一的节拍下工作，避免了竞争冒险。 触发器的应用： 介绍触发器在寄存器、计数器等电路中的作用。例如，D触发器是构成数据寄存器的基础，JK触发器是构成通用计数器的关键。 第三部分：时序逻辑电路 本部分将在此基础上，介绍电路的输出不仅取决于当前输入，还与过去输入有关的时序逻辑电路。 第七章：寄存器与计数器。 寄存器： 详细讲解移位寄存器（SISO、SIPO、PISO、PIPO）的工作原理和应用，它们在数据串并转换、存储等方面的作用。例如，在通信接口中，移位寄存器用于将并行数据串行发送，或将串行数据转换为并行数据。 计数器： 介绍同步计数器和异步计数器的区别与联系。重点讲解各种计数器，如二进制计数器、十进制计数器（BCD计数器）、环形计数器、约翰逊计数器等。分析它们的结构、工作原理和应用，例如在定时器、频率分频器、步进电机驱动等领域，计数器都发挥着不可替代的作用。 第八章：时序逻辑电路的分析与设计。 本章将引导读者掌握分析复杂时序逻辑电路的方法，以及根据功能要求设计时序逻辑电路的流程。我们将介绍状态图（State Diagram）和状态表（State Table）作为描述时序逻辑电路行为的工具，并讲解如何根据这些图表来设计电路。重点讲解穆尔（Mealy）型和米利（Moore）型时序电路的区别和设计方法。 第四部分：半导体存储器与接口技术 本部分将重点介绍在自动化设备中广泛使用的存储器和信号接口技术。 第九章：半导体存储器。 随机存取存储器（RAM）： 介绍静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）的工作原理、特性和应用。重点讲解它们在设备内存中的作用，如SRAM用于高速缓存，DRAM用于主存储器。 只读存储器（ROM）： 介绍ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory等各种类型的ROM，以及它们的特性和应用。在自动化设备中，ROM常用于存储固件、参数设置和程序代码，如Flash Memory在嵌入式系统中扮演着重要角色。 存储器的组织与接口： 讲解存储器的地址线、数据线、控制线，以及它们与微处理器之间的接口方式。 第十章：数模/模数转换器（DAC/ADC）。 工业现场的许多信号是模拟的，而数字电路只能处理数字信号。因此，DAC和ADC在自动化设备中是连接模拟世界和数字世界的桥梁。 D/A转换器（DAC）： 介绍DAC的基本原理，如电阻网络型、权电流型DAC，以及它们的分辨率、转换时间等性能指标。在信号发生器、可编程电源等设备中，DAC用于生成模拟输出信号。 A/D转换器（ADC）： 详细讲解ADC的基本原理，如逐次逼近型、双积分型、Σ-Δ型ADC，以及它们在采集传感器信号方面的应用。例如，温度传感器、压力传感器等输出的模拟信号需要通过ADC转换为数字信号，才能被微处理器处理。 DAC/ADC的选型与应用： 结合工业现场的具体应用，指导读者如何根据需求选择合适的DAC和ADC。 第五部分：数字逻辑集成电路与应用 本部分将介绍更高级的数字电路概念以及在自动化设备中的实际应用。 第十一章：可编程逻辑器件（PLD）与FPGA。 随着集成电路技术的发展，PLD和FPGA已成为现代数字系统设计的关键。 PLD概述： 介绍PLA、PAL、GAL等基本PLD器件的结构和特点。 FPGA（现场可编程门阵列）： 详细讲解FPGA的基本结构（查找表LUT、寄存器、布线资源）、工作原理和设计流程。FPGA具有高度的灵活性和并行处理能力，在工业自动化中，常用于实现复杂的控制算法、高速数据处理和定制化逻辑功能。 HDL（硬件描述语言）： 简要介绍Verilog或VHDL语言，它们是用于描述和设计FPGA电路的主要语言。 第十二章：数字电子技术在电气自动化设备中的应用实例。 本章是全书的实践升华。我们将通过具体案例，展示数字电子电路如何在各种电气自动化设备中发挥作用。 PLC（可编程逻辑控制器）内部的数字电路： 分析PLC的输入/输出模块、CPU模块、通信模块等是如何基于数字电路实现的。例如，输入模块的光电隔离电路、输出模块的驱动电路、CPU内部的微处理器和存储器接口等。 变频器（VFD）的控制电路： 讲解变频器中数字电路在频率给定、过载保护、通信控制等方面的应用。 伺服驱动器的数字控制： 分析伺服驱动器中位置控制、速度控制、力矩控制等是如何通过数字电路和微处理器实现的。 传感器信号处理与接口： 结合具体传感器类型，讲解数字电路如何对传感器输出信号进行滤波、放大、A/D转换和数字信号处理。 通信接口电路： 介绍RS-232、RS-485、CAN总线等工业通信接口的数字电路设计与应用。 第六部分：数字电子电路的故障诊断与维修 理论联系实际，本部分将聚焦于解决实际工程问题。 第十三章：数字电路的常见故障及排除方法。 故障的类型： 讲解开路、短路、器件损坏、信号干扰等常见故障类型。 故障诊断的基本原则与流程： 强调从现象入手，逻辑分析，逐步缩小范围。 常用诊断工具： 介绍万用表、示波器、逻辑分析仪等工具的使用方法，以及它们在数字电路故障诊断中的作用。 典型故障案例分析： 结合前面章节介绍的电路，选取一些实际的故障场景进行分析和排除，例如某控制面板逻辑门损坏导致功能异常，某存储器芯片失效导致数据丢失等。 预防性维护： 强调定期检查、清洁和环境控制在延长设备寿命和减少故障发生方面的重要性。 附录 常用电子元器件规格参数。 工业自动化常用标准规范简介。 参考书目。 结语 本书的编写目标是成为高级工电气自动化设备安装与维修专业学生和从业人员的得力助手。我们希望通过系统深入的讲解，辅以丰富的实例，帮助读者建立对数字电子电路的全面认识，掌握分析和设计数字电路的基本技能，并能将所学知识灵活应用于实际的电气自动化设备安装、调试和维修工作中。我们坚信，扎实的数字电子电路功底，是应对未来工业自动化技术挑战的坚实基础。愿本书能成为您在专业道路上的一盏明灯，助您在电气自动化领域取得辉煌成就。