基本信息
书名：数字电子技术：教程、习题及实验一本通
定价：33.00元
作者：牛自敏
出版社：北京航空航天大学出版社
出版日期：2007-03-01
ISBN：9787811240160
字数：
页码：333
版次：1
装帧：平装
开本：
商品重量：0.4kg
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内容提要
《数字电子技术：教程、习题及实验一本通》内容包括数制转换、基本逻辑电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、555定时器、数字信号与模拟信号的转换、半导体存储器与可编程控制器，共7章。部分章节内容都配有例题、练习题和实验，本教材后精心 编写了综合习题供读者学习时使用。 《数字电子技术：教程、习题及实验一本通》根据相关专业教学大纲的要求编写，内容详实，结构以易于学习理解掌握本科目知识为核心，适用于高等工科院校有关专业本科生、高职高专学生以及自学考试、函授大学生、夜大学生，同时也可供电子技术方面的工程技术人员学习参考。
目录
章 数制转换
第2章 基本逻辑电路
第3章 组合逻辑电路
第4章 时序逻辑电路
第5章 555定时器
第6章 数字信号与模拟信号的转换
第7章 半导体存储器与可编程控制器，
思考与练习题
思考与练习题答案
参考文献
作者介绍
文摘
序言
数字电子技术：原理、设计与应用 前言 数字电子技术是现代电子学的基石，其影响渗透到我们生活的方方面面，从智能手机、计算机到通信系统、工业自动化，无处不见其身影。掌握数字电子技术，不仅是深入理解现代科技的关键，更是开启创新设计大门的钥匙。本书旨在为读者提供一个系统、深入的学习体验，涵盖数字电子技术的核心原理、实际设计方法以及广泛的应用领域。我们相信，通过本书的学习，读者将能够建立扎实的理论基础，锻炼解决实际问题的能力，并为进一步的深入研究或工程实践打下坚实的基础。 第一部分：数字电子技术的基础理论 在本部分，我们将从最基本的概念出发，逐步构建读者对数字电子技术的全面认识。 第一章：二进制数制与逻辑运算 二进制数制系统： 我们将深入探讨二进制（base-2）数制系统的原理，包括如何表示和转换十进制、二进制、八进制和十六进制数。理解不同数制之间的关系，对于后续的学习至关重要。我们将详细讲解位权、补码、原码等概念，并提供丰富的转换示例。 逻辑门（Logic Gates）： 本章将介绍最基本也是最重要的数字逻辑构建单元——逻辑门。我们将详细讲解与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）、与非门（NAND）、或非门（NOR）、异或门（XOR）和同或门（XNOR）的功能、真值表和符号表示。通过生动的图示和实例，让读者深刻理解这些逻辑门如何实现基本的逻辑判断。 布尔代数（Boolean Algebra）： 布尔代数是数字逻辑设计的数学工具。我们将介绍布尔代数的基本公理、定理和定律，例如交换律、结合律、分配律、德摩根定律等。掌握这些代数工具，能够帮助我们简化逻辑表达式，优化电路设计。我们将展示如何利用布尔代数对逻辑电路进行化简和分析。 逻辑函数的表示方法： 除了真值表，我们还将介绍其他重要的逻辑函数表示方法，如卡诺图（Karnaugh Map）。卡诺图是一种直观的图形化方法，能够帮助我们快速地对逻辑函数进行最简乘积和（SOP）或最简和产品（POS）形式的化简，极大地提高了设计效率。 第二章：组合逻辑电路（Combinational Logic Circuits） 在本章，我们将学习如何使用基本的逻辑门构建能够实现特定逻辑功能的组合逻辑电路。 组合逻辑电路的定义与特点： 组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入，没有记忆功能。我们将阐述这一核心概念，并将其与时序逻辑电路进行区分。 常见组合逻辑电路的设计与分析： 编码器（Encoders）与解码器（Decoders）： 编码器将多个输入信号转换为一个唯一的二进制输出，而解码器则相反。我们将详细讲解它们的原理、结构以及在数据转换和选择中的应用。例如，优先编码器、BCD转七段数码管解码器等。 多路选择器（Multiplexers, MUX）： 多路选择器能够从多个输入数据信号中选择一个，并将其输出。我们将讲解其工作原理，如何通过选择线控制数据通路，并分析其在信号路由和数据选择中的重要作用。 数据分配器（Demultiplexers, DEMUX）： 数据分配器与多路选择器功能相反，将一个数据输入信号根据选择信号发送到多个输出中的一个。我们将分析其电路结构和应用。 加法器（Adders）与减法器（Subtractors）： 数字系统中实现算术运算的基础。我们将从半加器、全加器开始，讲解如何构建并行加法器、超前进位加法器等，以及如何在二进制补码系统中实现减法运算。 比较器（Comparators）： 比较器用于比较两个二进制数的大小，并输出相应的结果（大于、小于、等于）。我们将介绍其电路设计及其在控制系统中的应用。 集成电路（Integrated Circuits, ICs）基础： 介绍不同类型的数字集成电路，如TTL（Transistor-Transistor Logic）和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）逻辑系列，并分析它们在性能、功耗和驱动能力上的差异。 第三章：时序逻辑电路（Sequential Logic Circuits） 时序逻辑电路与组合逻辑电路不同，其输出不仅取决于当前输入，还取决于其历史状态，即具有记忆功能。 触发器（Flip-Flops）： 触发器是时序逻辑电路中最基本的存储单元。我们将详细介绍不同类型的触发器，包括SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器。深入讲解它们的触发方式（电平触发、边沿触发）、状态转换和时序特性。 寄存器（Registers）： 寄存器由多个触发器组成，用于存储一定数量的二进制数据。我们将介绍移位寄存器（左移、右移、双向移位）和并行寄存器，以及它们在数据存储和传输中的应用。 计数器（Counters）： 计数器能够按照特定序列对输入脉冲进行计数。我们将讲解异步计数器（行波计数器）和同步计数器（行波进位计数器），以及各种模计数器（如模10计数器）。计数器在分频、定时和数字系统中扮演着至关重要的角色。 状态机（State Machines）： 状态机是一种抽象的模型，用于描述具有多个状态和状态之间转换的系统。我们将介绍摩尔（Moore）状态机和米利（Mealy）状态机，并学习如何从需求描述设计状态机，以及如何将状态机转化为实际的数字电路。 第二部分：数字系统的设计与实现 在本部分，我们将学习如何将数字逻辑理论应用于实际的系统设计。 第四章：存储器（Memory） 存储器的基本原理： 介绍存储器的分类，如RAM（Random Access Memory）和ROM（Read-Only Memory）。 随机存取存储器（RAM）： 深入讲解SRAM（Static RAM）和DRAM（Dynamic RAM）的工作原理，包括地址线、数据线、读写控制线等。介绍RAM的位扩展和字扩展。 只读存储器（ROM）： 讲解ROM的种类，如掩膜ROM（MROM）、可编程ROM（PROM）、可擦除可编程ROM（EPROM）和电可擦除可编程ROM（EEPROM）。介绍ROM的存储原理和应用。 闪存（Flash Memory）： 介绍现代闪存技术的工作原理及其在存储设备中的广泛应用。 第五章：可编程逻辑器件（Programmable Logic Devices, PLDs） PLDs的出现极大地简化了数字电路的设计和实现过程。 PLD的概述： 介绍PLD的基本概念和优势，如灵活性、开发周期短等。 基本PLD结构： PLA（Programmable Logic Array）： 介绍PLA的“与”阵列和“或”阵列均可编程的结构。 PAL（Programmable Array Logic）： 介绍PAL的“与”阵列可编程，“或”阵列固定的结构。 CPLD（Complex Programmable Logic Device）： 讲解CPLD的宏单元（macrocell）结构，以及如何通过可编程互连矩阵连接多个逻辑块。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）： 详细介绍FPGA的精细可编程单元（LUTs, Look-Up Tables）、可编程输入/输出块（IOBs）和丰富的可编程互连资源。讲解FPGA在实现复杂数字系统方面的强大能力。 硬件描述语言（Hardware Description Languages, HDLs）： 介绍VHDL和Verilog等硬件描述语言，学习如何使用HDL来描述数字电路的功能，并进行仿真和综合。 第六章：数字系统设计流程 需求分析与规格定义： 如何从实际需求出发，明确数字系统的功能和性能要求。 逻辑设计与仿真： 使用布尔代数、卡诺图或HDL进行逻辑设计，并通过仿真工具验证设计的正确性。 综合与布局布线： 将HDL代码转化为实际的门级网表，并进行物理实现（布局布线）。 时序分析与优化： 确保设计满足时序约束，避免出现时序违例。 硬件实现与测试： 将设计下载到FPGA或CPLD中，并进行功能和性能测试。 第三部分：数字电子技术的应用 在本部分，我们将探讨数字电子技术在现实世界中的各种应用。 第七章：微处理器与微控制器（Microprocessors and Microcontrollers） 微处理器的架构： 介绍CPU（Central Processing Unit）的核心组成部分，如ALU（Arithmetic Logic Unit）、控制器、寄存器等。 微控制器的结构与功能： 讲解微控制器集成了CPU、存储器和I/O接口等，并介绍其在嵌入式系统中的广泛应用。 指令集与程序执行： 简要介绍指令集架构（ISA）和指令执行流程。 第八章：数字信号处理（Digital Signal Processing, DSP） 数字信号与模拟信号： 讲解数字信号与模拟信号的区别，以及模数转换（ADC）和数模转换（DAC）的基本原理。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 介绍这些重要的信号分析工具，及其在频谱分析、滤波等方面的应用。 数字滤波器（Digital Filters）： 讲解FIR（Finite Impulse Response）滤波器和IIR（Infinite Impulse Response）滤波器的设计原理和应用。 第九章：通信系统中的数字技术 数字通信原理： 讲解数据编码、调制解调、信道编码和纠错等基本概念。 数字信号传输： 介绍串行通信和并行通信，以及常见的通信接口标准，如UART、SPI、I2C等。 网络技术基础： 简要介绍TCP/IP协议栈和网络设备（路由器、交换机）中的数字逻辑应用。 第十章：数据采集与控制系统 数据采集系统（DAS）： 介绍传感器、信号调理、ADC、数据存储和处理等组成部分。 闭环控制系统： 讲解控制器、执行器和反馈机制在自动化控制中的作用。 工业自动化应用： 介绍PLC（Programmable Logic Controller）在工业生产中的应用，以及基于数字逻辑的监控与诊断系统。 第十一章：现代数字电子技术前沿 嵌入式系统设计： 深入探讨嵌入式系统的特点、开发工具和实际应用，如物联网（IoT）设备。 片上系统（System-on-Chip, SoC）： 介绍SoC的集成化设计思想，以及其在高性能计算和移动设备中的重要性。 人工智能与机器学习硬件加速： 简要介绍FPGA和ASIC在加速AI算法中的作用。 结语 数字电子技术是一个充满活力且不断发展的领域。本书旨在为读者提供坚实的理论基础和实践指导，希望能够激发读者对数字电子技术的兴趣，并引导其在未来的学习和工作中不断探索创新。通过深入理解和掌握本书的内容，读者将能够更好地理解和驾驭这个由数字逻辑构建的精彩世界。 致谢 （此处可根据实际情况添加致谢内容，例如对指导老师、家人、同事的感谢） 参考文献 （此处可根据实际情况添加相关参考文献列表）
我对这本标题宏大的《数字电子技术：教程、习题及实验一本通》持有一种审慎乐观的态度。我的背景是侧重于软件开发的，对硬件底层的理解相对薄弱，因此，我对教材的“易读性”和“友好度”有着近乎苛刻的要求。很多经典教材往往在教授早期知识时就陷入晦涩的数学推导和过于专业的术语中，这极大地打击了非专业读者的学习积极性。我更倾向于那些能将抽象的逻辑概念与实际生活或工程应用场景紧密结合的讲解方式。比如，在讲解触发器的工作原理时，如果能辅以生活中的状态切换例子，或者说明它在微处理器中的核心作用，会比纯粹的逻辑图示更有效。这本书如果能做到在保证专业深度的同时，显著提升入门体验，让学习曲线变得平滑一些，那它绝对能在我众多的电子学习资料中脱颖而出，成为我的首选读物。毕竟，一个好的教程，其核心竞争力在于能否有效地“翻译”复杂的知识。