基本信息
书名：数字电路与逻辑设计教程(普通高等教育十二五创新型规划教材)
定价：36.00元
作者：郭小春,蔡国瑞
出版社：北京理工大学出版社
出版日期：2010-07-01
ISBN：9787564036461
字数：326000
页码：267
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.459kg
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内容提要
《数字电路与逻辑设计教程》详细讲解了数字逻辑电路的基础知识，重点介绍了逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲的产生和变换电路、数，模与模／数转换电路、存储器与可编程逻辑器件的电路结构和特点及工作原理、实验与课程设计。
本书中还有多个实验和课程设计部分，对前部分章节进行实践训练，并且在附录中汇编了常用数字集成电路的名称、型号、引脚排列等内容。
本书可作为高等院校电子类、电气类、计算机类、自动化类等专业的教学用书，也可供相关专业的函授、自考学生使用。
目录
章 微型计算机系统概述
第2章 逻辑门电路
第3章 组合逻辑电路
第4章 触发器
第5章 时序逻辑电路
第6章 脉冲的产生和变换电路
第7章 数/模与模/数转换
第8章 存储器与可编程逻辑器件
第9章 实验与课程设计
附录
参考文献
作者介绍
文摘
序言
《数字电路与逻辑设计原理探微》 内容概要 本书旨在深入剖析数字电路与逻辑设计的核心原理、基本构建模块以及实际应用方法。内容涵盖了从最基础的数字逻辑门电路到复杂集成电路的设计与分析，力求为读者构建扎实而系统的知识体系。全书结构清晰，逻辑严谨，理论联系实际，既注重基础理论的讲解，也强调工程实践能力的培养。 第一章 绪论 本章将引航读者进入数字世界的大门，首先阐述数字电路和数字系统的重要性及其在现代科技中的广泛应用。通过介绍数字信号与模拟信号的根本区别，以及数字技术相较于模拟技术的优势，激发读者对数字电路与逻辑设计学习的兴趣。随后，本章将简要回顾数字电路发展历程中的重要里程碑，使读者对这一领域有一个宏观的认识。最后，为后续章节的学习奠定基础，介绍二进制数制及其在数字系统中的核心地位，并讲解二进制数、十进制数、八进制数和十六进制数之间的相互转换方法，以及二进制数的运算规则，如加法、减法、乘法和除法。 第二章 逻辑门电路 逻辑门是构成数字电路最基本的单元。本章将系统介绍各种基本逻辑门的功能，包括与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT），以及由它们组合而成的复合逻辑门，如与非门（NAND）、或非门（NOR）、异或门（XOR）和同或门（XNOR）。我们将详细阐述每种逻辑门的逻辑功能、真值表、布尔代数表达式以及其在电路中的实现方式，如晶体管逻辑（TTL）和互补金属氧化物半导体（CMOS）等技术。通过本章的学习，读者将深刻理解逻辑门的运作机制，并能将其应用于构建更复杂的逻辑电路。 第三章 布尔代数与逻辑函数化简 布尔代数是分析和设计数字电路的数学工具。本章将详细介绍布尔代数的基本公理、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，我们将讲解如何使用布尔代数来化简复杂的逻辑表达式，从而简化电路设计，提高电路性能，降低功耗。此外，本章还将介绍卡诺图（Karnaugh Map）这一强大的图形化工具，它能够直观地帮助我们化简包含多个变量的逻辑函数，找出最简的逻辑表达式。通过卡诺图的应用，读者将能够高效地完成逻辑函数的化简任务。 第四章 组合逻辑电路设计 组合逻辑电路由逻辑门构成，其输出仅取决于当前输入信号的组合，与之前的输入状态无关。本章将深入探讨组合逻辑电路的设计方法。我们将从需求分析开始，学习如何根据给定的逻辑功能要求，列出真值表，然后利用布尔代数或卡诺图化简逻辑表达式，最终设计出相应的组合逻辑电路。本章将涵盖多种典型的组合逻辑电路，例如： 编码器（Encoder）： 实现将一种编码格式转换为另一种编码格式的功能，如十进制到二进制编码器。 译码器（Decoder）： 实现将二进制代码译成特定输出信号的功能，如二进制到十进制译码器。 多路选择器（Multiplexer, MUX）： 能够根据选择信号从多个输入信号中选择一个输出的电路。 分路选择器（Demultiplexer, DEMUX）： 与多路选择器功能相反，将一个输入信号根据选择信号分发到多个输出线路中的一个。 加法器（Adder）： 用于执行二进制加法运算的电路，包括半加器、全加器、行波进位加法器等。 减法器（Subtractor）： 用于执行二进制减法运算的电路，通常通过加法器和补码实现。 比较器（Comparator）： 用于比较两个二进制数的大小，并输出比较结果的电路。 我们将通过大量的实例，引导读者掌握这些组合逻辑电路的设计流程和技巧。 第五章 时序逻辑电路基础 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输入，还取决于电路的历史状态，即它具有“记忆”功能。本章将介绍构成时序逻辑电路的基本存储单元——触发器（Flip-Flop）。我们将详细讲解各种基本触发器的原理、结构和特性，包括： SR触发器（Set-Reset Flip-Flop）： 最基本的触发器，具有置位（S）和复位（R）输入。 JK触发器（JK Flip-Flop）： SR触发器的改进，解决了SR触发器在S=1, R=1时的状态不确定问题。 D触发器（Delay Flip-Flop）： 具有输入D，输出Q在时钟脉冲作用下等于D。 T触发器（Toggle Flip-Flop）： T输入为1时，每次触发时钟脉冲翻转输出状态。 我们将分析不同触发器的工作时序图，并讲解如何使用触发器来构建时序逻辑电路。 第六章 时序逻辑电路设计 本章将进一步深入时序逻辑电路的设计，重点关注如何利用触发器来构建功能复杂的时序系统。我们将介绍时序逻辑电路的设计方法，包括状态图（State Diagram）、状态表（State Table）和状态转换图（State Transition Diagram）的绘制。在此基础上，我们将讲解如何将状态图或状态表转换为触发器的激励表（Excitation Table），并最终设计出相应的时序逻辑电路。本章将涵盖两种主要类型的时序逻辑电路： 状态机（State Machine）： 用于描述和实现具有有限状态的系统，可以分为摩尔（Mealy）型和米利（Moore）型。 移位寄存器（Shift Register）： 用于存储和移动二进制数据的电路，是实现串行通信和数据处理的重要组成部分。 计数器（Counter）： 用于对时钟脉冲进行计数的电路，包括异步计数器和同步计数器，以及各种模数的计数器。 通过对这些时序逻辑电路的设计实例进行分析，读者将能够掌握构建和分析各种时序系统的方法。 第七章 半导体存储器 半导体存储器是数字系统中存储信息的核心部件。本章将详细介绍各种类型的半导体存储器，包括： 随机存取存储器（RAM）： 具有读写功能，但断电后数据丢失。我们将介绍静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）的工作原理和结构特点。 只读存储器（ROM）： 数据只能读取，不能写入，断电后数据不丢失。我们将介绍掩膜ROM（MROM）、可编程ROM（PROM）、可擦写可编程ROM（EPROM）和电可擦写可编程ROM（EEPROM）等类型。 闪存（Flash Memory）： 现代非易失性存储技术，具有容量大、速度快、功耗低等优点，广泛应用于U盘、固态硬盘等设备。 本章还将探讨存储器的组织结构、寻址方式以及其在系统中的应用。 第八章 可编程逻辑器件（PLD） 可编程逻辑器件（PLD）为数字逻辑设计提供了极大的灵活性和效率。本章将介绍不同类型的PLD，包括： 可编程只读存储器（PROM）： 早期的一种PLD，逻辑功能通过烧录实现。 通用阵列逻辑（GAL）/可编程阵列逻辑（PAL）： 具有可编程的与阵列和固定或阵列，或可编程的或阵列和固定与阵列。 复杂可编程逻辑器件（CPLD）： 由多个宏单元组成，每个宏单元包含可编程的逻辑阵列和触发器，提供更高的集成度和灵活性。 现场可编程门阵列（FPGA）： 结构最为复杂和灵活的PLD，由大量的可配置逻辑块（CLB）、可编程互连线和输入/输出块组成，能够实现高度定制化的数字系统。 本章将介绍PLD的设计流程，以及如何利用硬件描述语言（HDL）如Verilog或VHDL来描述和配置PLD。 第九章 数字系统设计方法与工具 本章将引导读者了解现代数字系统设计的整体流程和常用工具。我们将介绍自顶向下（Top-Down）和自底向上（Bottom-Up）的设计方法，以及如何进行模块化设计。此外，本章还将介绍常用的EDA（Electronic Design Automation）工具，包括逻辑综合工具、布局布线工具、仿真工具和验证工具，以及它们在数字系统设计中所扮演的角色。通过对这些方法的掌握，读者将能够独立完成复杂数字系统的设计、验证和实现。 第十章 数字电路的互连与噪声 任何一个实际的数字电路都存在于一个复杂的物理环境中，其信号的传输和处理都会受到互连线和噪声的影响。本章将探讨数字电路中的信号完整性问题，包括传输线效应、串扰（Crosstalk）、信号反射和阻抗匹配等。同时，本章还将分析各种噪声的来源和影响，如电源噪声、时钟抖动和地弹（Ground Bounce），并介绍相应的抑制和处理方法。理解这些概念对于设计高性能、高可靠性的数字电路至关重要。 第十一章 应用实例与项目实践 为了巩固所学知识，本章将提供一系列具有代表性的数字电路与逻辑设计应用实例，涵盖通信、控制、数据处理等多个领域。例如，我们将分析一个简单的串行通信接口的设计，或者一个小型数字控制系统的实现。此外，本章还将指导读者如何开展小型数字系统设计项目，从需求分析、方案设计、模块实现到仿真验证，一步步完成一个完整的项目，从而全面提升读者的实践能力和解决实际问题的能力。 总结 《数字电路与逻辑设计原理探微》提供了一个全面而深入的学习路径，旨在培养读者扎实的数字电路理论基础和优秀的逻辑设计能力。通过系统学习本书内容，读者将能够理解数字系统的构成原理，掌握各类数字电路的设计方法，并能熟练运用现代设计工具来开发复杂的数字系统。本书适合作为高等院校电子工程、计算机科学、自动化等专业本科生的教材，也可作为相关领域研究人员和工程技术人员的参考书籍。
我是一个比较注重学习方法论的读者，这本书在教学法上的创新之处，令我印象深刻。它不仅仅是知识的堆砌，更像是一位经验丰富的导师在旁边耳提面命。最让我受用的是它对“设计思维”的培养。很多教材教你如何分析已有的电路，这本书却花了大量的篇幅引导你去思考如何从一个实际需求出发，反向推导出最优的逻辑实现方案。这种自顶向下的设计流程，在实际的工程项目中至关重要，而很多学校的课程往往只停留在自底向上的分析层面。书中大量的“设计挑战”环节，迫使你跳出书本的框架，自己去构思、去权衡各种实现方式的优劣，比如在成本、速度和功耗之间做出取舍，这才是真正的工程训练。这种训练方式的好处是，当你未来接触到更复杂的系统级设计时，你已经习惯了从全局视角去看待每一个逻辑门的选择和组合，而不是孤立地看待某一块电路。可以说，它塑造的不仅仅是知识储备，更是一种解决问题的工程素养。