基本信息
书名：数字电子技术基础
定价：38.0元
作者：唐治德
出版社：科学出版社
出版日期：2015-12-01
ISBN：9787030232625
字数：364000
页码：
版次：3
装帧：平装
开本：B5
商品重量：0.422kg
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导语_点评_推荐词
内容提要
本书是重庆大学国家电工电子基础课程教学基地建设的成果之一，具有课程体系科学、教学内容先进和教学适应性强的特点。本书系统地介绍了数字电路的基本理论、设计方法和典型应用。全书内容包括：数字电路基础，逻辑门电路，逻辑代数，组合逻辑电路的分析方法和设计方法，典型组合逻辑电路，触发器和定时器，时序逻辑电路的分析方法和设计方法，典型时序逻辑电路，半导体存储器，可编逻辑器件和硬件描述语言，数模与模数转换。
目录
作者介绍
文摘
序言
序言
《数字逻辑设计原理与实例》 内容简介 本书深入浅出地探讨了数字逻辑设计的核心概念、基本理论与实际应用。全书分为逻辑元件、组合逻辑电路、时序逻辑电路、存储器与可编程逻辑器件、数字系统设计方法等几个主要部分，旨在为读者构建一个扎实而全面的数字逻辑设计知识体系。 第一部分：逻辑元件与基本门电路 本部分为数字逻辑设计的基石，详细介绍了构成数字系统的最基本单元——逻辑门。内容从最基础的二值逻辑概念入手，阐述了逻辑代数（布尔代数）的基本公理、定理和运算规则，例如： 基本逻辑门: 详细讲解了与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）的功能、逻辑符号、真值表和集成电路实现。 通用逻辑门: 深入分析了与非门（NAND）、或非门（NOR）、异或门（XOR）、同或门（XNOR）的特性，并强调了它们在简化电路设计中的重要性。例如，会详细解释如何仅用与非门就能实现其他所有基本逻辑门。 逻辑电平与时序: 阐述了数字电路中高低电平的定义、噪声容限以及基本的时序概念，如传播延迟，为后续的时序电路分析打下基础。 集电极开路与三态输出: 介绍了这两种重要的输出结构，并解释了它们在总线通信和多路选择器中的应用。 第二部分：组合逻辑电路 组合逻辑电路是输入信号的当前状态决定输出信号状态的电路，不包含记忆功能。本部分重点讲解了组合逻辑电路的设计、分析和优化方法： 真值表与逻辑表达式: 介绍如何根据需求列出真值表，并从中推导出逻辑表达式，这是设计组合逻辑电路的第一步。 逻辑化简: 详细阐述了多种逻辑化简方法，以减少门电路的数量，提高电路的效率和性能。 代数化简法: 基于布尔代数的基本定理进行推导和简化。 卡诺图（Karnaugh Map）: 讲解如何使用卡诺图来可视化地进行逻辑化简，特别适用于较少变量的逻辑函数。会演示如何将真值表或逻辑表达式转换为卡诺图，并识别最小项或最大项的组合。 奎恩-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）算法: 介绍一种更系统化的方法，适用于变量较多的复杂逻辑函数，能够找到最简的“或”形式（SOP）和“与”形式（POS）表达式。 组合逻辑电路的基本模块: 译码器（Decoder）: 讲解其功能是将二进制编码转换为唯一的输出线，并介绍其在地址选择、显示驱动等方面的应用。 编码器（Encoder）: 讲解其功能是将多个输入信号转换为一个二进制编码，常用于键盘输入等场合。 多路选择器（Multiplexer/MUX）: 阐述其如何根据选择信号从多个输入线中选择一路输出，是实现数据选择和逻辑功能的关键。 多路分配器（Demultiplexer/DEMUX）: 讲解其功能是将一路输入信号通过选择信号分发到多个输出线中的某一路。 加法器与减法器: 详细讲解半加器、全加器、半减器、全减器以及多位加法器（串行、并行）的设计原理，并介绍如何利用加法器实现减法操作。 比较器（Comparator）: 介绍如何设计比较器来判断两个二进制数的相等、大于或小于关系。 奇偶校验电路: 讲解如何生成和检测奇偶校验位，用于错误检测。 第三部分：时序逻辑电路 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的输入，还取决于电路过去的输入状态，这依赖于存储信息的状态变量。本部分将深入探讨时序逻辑电路的设计与分析： 触发器（Flip-Flop）: 基本触发器: 介绍SR触发器（置位-复位）、SRT触发器（置位-复位-触发）的工作原理，包括它们的输入、输出、状态转移图和时序图。 主从JK触发器: 详细分析JK触发器的特性，特别是它在计数器设计中的优势。 D触发器（数据触发器）: 讲解其功能是将输入数据同步地存储到下一状态。 T触发器（翻转触发器）: 介绍其在构成计数器中的作用。 触发器的异步输入: 讲解置位（Preset）和复位（Clear）端的功能，以及它们如何绕过时钟信号直接改变触发器的状态。 寄存器（Register）: 介绍如何将多个触发器组合起来形成寄存器，用于存储多位二进制数据，包括并行输入/输出寄存器、移位寄存器（左移、右移、左/右移）等。 计数器（Counter）: 异步计数器（行波计数器）: 讲解其工作原理，分析其存在的“冒险”现象，并介绍其简单易于实现的特点。 同步计数器: 讲解所有触发器同时接收时钟信号，其设计过程，以及如何避免异步计数器的缺点。 移位寄存器计数器: 介绍利用移位寄存器实现的约翰逊计数器和环形计数器。 可预置计数器和可置数计数器: 讲解如何设计能够预置初始值或直接设置目标计数值的计数器。 进制计数器: 介绍超越模计数器的设计方法。 状态机（State Machine）: 有限状态机（FSM）: 引入摩尔（Mealy）模型和米利（Moore）模型，讲解状态转移图、状态表的设计，以及如何将状态机转化为硬件电路。 状态最小化: 介绍如何对状态机进行最小化，以减少状态的数量，简化电路。 时序电路的时序分析: 讲解如何分析时序电路的时序特性，包括建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）和时钟周期，以确保电路的稳定可靠运行。 第四部分：存储器与可编程逻辑器件 本部分将介绍数字系统中用于存储数据和实现复杂逻辑功能的关键器件： 存储器（Memory）: 随机存取存储器（RAM）: 详细讲解静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）的工作原理、结构和时序。 只读存储器（ROM）: 介绍掩膜ROM（MROM）、可编程ROM（PROM）、可擦除可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）的区别和特点。 闪存（Flash Memory）: 讲解其工作原理和应用。 存储器接口与组织: 介绍存储器芯片如何进行地址译码、数据读写，以及如何通过级联和扩展来构建更大容量的存储系统。 可编程逻辑器件（PLD）: 可编程只读存储器（PROM）: 作为最早的可编程器件，介绍其结构和应用。 可编程阵列逻辑（PAL）: 讲解其 AND 阵列可编程、OR 阵列固定的结构特点。 通用阵列逻辑（GAL）: 介绍其可编程 AND 阵列和 OR 阵列，以及可擦除和可重编程的特性。 复杂可编程逻辑器件（CPLD）: 讲解其由多个逻辑块和可编程互连线组成，能够实现更复杂的逻辑功能。 现场可编程门阵列（FPGA）: 深入介绍FPGA的架构，包括查找表（LUT）、触发器、布线资源和I/O块，以及它在实现大规模并行处理和定制化硬件方面的强大能力。 硬件描述语言（HDL）: 简要介绍Verilog和VHDL等HDL语言在描述和设计数字逻辑电路中的作用，以及它们如何与CPLD/FPGA配合使用。 第五部分：数字系统设计方法 本部分将引导读者掌握系统化的数字系统设计流程，并介绍一些高级概念： 自顶向下设计方法: 强调从系统功能出发，逐步分解为子模块，直至基本逻辑门的设计过程。 模块化设计: 讲解如何将复杂的系统划分为独立的、可重用的功能模块，提高设计效率和可维护性。 层次化设计: 介绍如何通过抽象层次来管理复杂的设计。 时钟信号与时钟树: 详细讨论时钟信号在同步数字系统中的关键作用，以及如何设计和分配时钟信号以避免偏斜（Skew）和抖动（Jitter）。 同步复位与异步复位: 比较这两种复位方式的优缺点，以及它们在实际设计中的应用场景。 有限状态机的设计实践: 结合实际案例，演示如何根据系统需求设计出高效、可靠的状态机。 数字系统调试与测试: 介绍常用的调试方法和测试技术，以验证设计的功能和性能。 低功耗设计技术: 讨论在数字电路设计中减少功耗的常用策略。 可靠性设计: 介绍如何提高数字电路的可靠性，例如使用纠错码（ECC）。 本书特色 本书在讲解理论知识的同时，注重与实际工程应用的结合。通过丰富的实例，读者能够更好地理解抽象的数字逻辑概念如何在实际电路中得到实现。从最基本的逻辑门到复杂的FPGA设计，本书为读者提供了一条清晰的学习路径，帮助他们掌握现代数字电子技术的核心技能，为进一步学习微处理器、嵌入式系统、数字信号处理等领域打下坚实基础。本书适用于电子信息工程、计算机科学与技术、自动化等相关专业的学生，以及从事数字电路设计、嵌入式系统开发等工作的工程师。
我必须得说，这本书的图示部分简直是教科书级别的典范。在描述那些复杂的时序图和状态转移图时，作者的功力体现得淋漓尽致。这些图表不是简单地复制粘贴，而是经过精心设计的，线条的粗细、颜色的区分、关键点的标注，都服务于清晰的逻辑表达。比如，在讲解锁存器和触发器的不同工作模式时，书中提供的那些波形图，清晰到你可以几乎“听见”信号在电路中传递的声音。很多其他教材的图例总是模糊不清，让人需要对照文字反复揣摩，但这本书的图文配合度极高，往往看图就能理解大半，文字部分更多是用来查漏补缺和深化理解的。这种对视觉辅助工具的极致运用，大大降低了学习门槛，也避免了在晦涩的文字描述中迷失方向，对于需要通过直观感受来掌握电路特性的学习者来说，简直是福音。我甚至会单独花时间去研究那些图表的布局，体会那种设计上的匠心。