數字邏輯電路實驗與能力訓練 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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劉一清 著

圖書標籤:

• 數字邏輯電路
• 實驗教學
• 邏輯電路
• 電子技術
• 大學教材
• 實踐教學
• 電路分析
• Verilog
• FPGA
• 實驗報告

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030325730

商品編碼：29692160024

包裝：平裝

齣版時間：2011-11-01

基本信息

書名:數字邏輯電路實驗與能力訓練

定價：28.00元

售價：19.0元,便宜9.0元,摺扣67

作者:劉一清

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2011-11-01

ISBN：9787030325730

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.222kg

編輯推薦

內容提要

　　《數字邏輯電路實驗與能力訓練》編寫以培養中國未來的工程師為目的，注重理論聯係實踐及培養實驗技能。各章節按照理解基本概念-掌握基本方法-培養基本技能-提高綜閤設計能力這一思想進行編排，由淺人深，引導學生在動手中理解概念，在動手中掌握方法，在動手中學會邏輯思維。
　　全書共六章，包括基本儀器的實驗、基本門電路外部特性的實驗和研究、組閤邏輯電路實驗、脈衝電路實驗、時序電路的分析與設計實驗、數字電路綜閤設計，書後有附錄和參考文獻。
　　《數字邏輯電路實驗與能力訓練》可作為電類專業（電子工程、電信工程、電機工程、計算機工程和通信工程）大學本科生的實驗教材。

目錄

前言
緒論
　0.1 數字電路實驗的任務
　0.2 數字電路的實驗過程
　0.3 實驗預習
　0.4 電子元件參數手冊學習
　0.5 電路原理圖閱讀
　0.6 實驗過程中的異常情況處理
　0.7 實驗故障排除
　0.8 實驗步驟的編製
　0.9 實驗數據錶的設計
　0.10 實驗結果的處理
　0.11 數字電路實驗報告的撰寫
　
章 基本儀器的實驗
　1.1 萬用錶
　1.2 低頻信號發生器
　1.3 示波器
　1.4 數電實驗闆的焊接
　
第2章 基本門電路外部特性的實驗和研究
　2.1 基礎知識-TTL非門電路原理
　2.2 TTL門電路外部特性的實驗研究
　2.3 CMOS集成電路外部特性的實驗研究
　
第3章 組閤邏輯電路實驗
　3.1 基礎知識
　3.2 用小規模電路實現組閤電路的實驗研究
　3.3 編碼器的實驗研究
　3.4 譯碼器及數碼顯示的實驗研究
　3.5 數據選擇器的實驗研究
　3.6 冒險和競爭的實驗研究
　
第4章 脈衝電路實驗
　4.1 基礎知識
　4.2 多諧振蕩器與脈衝産生電路的實驗研究
　4.3 利用邏輯門構成多諧振蕩器實驗研究
　4.4 高秒脈衝發生器的實驗研究
　4.5 波形調整實驗研究
　
第5章 時序電路的分析與設計實驗
　5.1 基礎知識
　5.2 鎖存器構成和觸發器特性研究實驗
　5.3 同步時序電路分析實驗
　5.4 時序電路設計實驗——序列檢測
　5.5 時序電路設計實驗——觸發器構成計數器
　5.6 集成計數器應用研究實驗
　
第6章 數字電路綜閤設計
　6.1 數字電路設計步驟
　6.2 自動售貨機的設計研究
　6.3 數字鋸齒波波形發生器的設計研究
　6.4 多功能數字電子鍾的設計研究
　6.5 汽車尾燈控製器的設計研究
參考文獻
附錄
　　

作者介紹

文摘

序言

《數字邏輯電路原理及應用》 內容梗概： 本書是一部係統介紹數字邏輯電路基礎理論、核心概念、設計方法與實際應用的全方位教程。它旨在為讀者構建堅實的數字邏輯知識體係，培養嚴謹的邏輯思維能力，並最終能夠獨立完成數字電路的設計、分析與實現。全書內容層層遞進，從最基礎的邏輯門電路齣發，逐步深入到組閤邏輯和時序邏輯電路的復雜設計，直至應用層麵的係統級設計，並結閤當前流行的FPGA實現技術，為讀者提供瞭一個從理論到實踐的完整學習路徑。 第一部分：數字邏輯基礎（Building Blocks of Digital Logic） 本部分將為讀者打下堅實的理論基礎，是理解後續章節的關鍵。 緒論：數字化世界的大門 數字邏輯電路的定義、重要性及其在現代科技中的廣泛應用（如計算機、通信、控製係統等）。 模擬電路與數字電路的根本區彆，以及數字信號的優勢。 數字邏輯電路的學習方法和思維模式介紹。 二進製數製及其運算（Binary Number Systems and Operations） 二進製、八進製、十進製、十六進製數製的錶示方法、相互轉換。 無符號數和帶符號數的錶示（原碼、反碼、補碼），以及它們在計算機內部的存儲和運算方式。 二進製的加、減、乘、除運算。 BCD（二進製編碼的十進製）碼的概念及其應用。 邏輯門電路（Logic Gates） 布爾代數的基本公理、定理和定律（如交換律、結閤律、分配律、吸收律、德摩根定律等），這是進行邏輯化簡的數學基礎。 基本邏輯門（與門AND、或門OR、非門NOT）的功能、邏輯符號、真值錶和電壓閾值。 通用邏輯門（與非門NAND、或非門NOR、異或門XOR、同或門XNOR）的功能、邏輯符號、真值錶和相互轉換關係。 邏輯門的物理實現（MOSFET等晶體管技術簡介），為理解實際電路打下基礎。 邏輯函數的錶示與化簡（Representation and Simplification of Logic Functions） 邏輯函數的定義、錶示方法（真值錶、邏輯圖、邏輯錶達式）。 最小項和最大項的概念。 卡諾圖（Karnaugh Map）法：介紹卡諾圖的繪製、圈選（按2的冪次方分組，包含0或1）以及如何從中直接得到最簡的與或錶達式或或與錶達式。卡諾圖是進行多變量邏輯函數化簡的直觀且高效的方法。 奎恩-麥剋拉斯基（Quine-McCluskey）算法：介紹該算法的步驟，包括最小項分組、尋找質蘊含項、確定 आवश्यक質蘊含項等，特彆適用於變量較多的復雜邏輯函數化簡，是一種係統化的代數化簡方法。 門電路的優化設計：化簡目標是為瞭減少邏輯門的數量，從而降低電路成本、功耗和提高速度。 第二部分：組閤邏輯電路設計（Combinational Logic Circuit Design） 本部分將重點介紹不包含記憶功能的數字電路的設計方法。 組閤邏輯電路的基本概念 組閤邏輯電路的定義：輸齣僅取決於當前輸入的邏輯電路。 組閤邏輯電路的分析：給定邏輯圖，推導齣其邏輯錶達式和真值錶。 組閤邏輯電路的設計：給定邏輯功能需求，設計齣相應的邏輯電路。 常用組閤邏輯電路模塊（Common Combinational Logic Modules） 譯碼器（Decoders）：將n位二進製輸入譯成2^n個唯一輸齣中的一個。介紹其工作原理、邏輯符號、真值錶，以及應用（如地址譯碼、數據選擇）。 編碼器（Encoders）：與譯碼器功能相反，將2^n個輸入中的一個選擇性地映射為n位二進製輸齣。介紹優先級編碼器（Priority Encoders）解決輸入衝突問題。 數據選擇器（Multiplexers, MUX）：根據選擇信號綫，從多路輸入數據中選擇一路輸齣。介紹其工作原理、邏輯符號、真值錶，以及應用（如數據路由、邏輯功能實現）。 分頻器（Demultiplexers, DEMUX）：與數據選擇器功能相反，將一路輸入數據通過選擇信號綫送到多路輸齣中的一路。 加法器（Adders）：實現二進製數的加法運算。介紹半加器（Half Adder）、全加器（Full Adder）的原理、邏輯圖，以及如何構建多位加法器（如行波進位加法器Ripple Carry Adder）。 減法器（Subtractors）：實現二進製數的減法運算，通常通過加法器配閤補碼實現。 比較器（Comparators）：對兩個二進製數進行比較，輸齣相等、大於、小於的信號。 算術邏輯單元（Arithmetic Logic Unit, ALU）：集成加法、減法、邏輯運算等多種功能於一體的電路，是CPU的核心組件。 組閤邏輯電路的設計實例 邏輯門的集成設計：如何利用基本邏輯門搭建更復雜的組閤邏輯功能。 使用標準組閤邏輯模塊設計：如何通過組閤預設的譯碼器、編碼器、數據選擇器等來實現復雜邏輯。 利用卡諾圖或奎恩-麥剋拉斯基算法設計：將邏輯功能需求轉換為最簡邏輯錶達式，再繪製邏輯圖。 第三部分：時序邏輯電路設計（Sequential Logic Circuit Design） 本部分將引入“狀態”的概念，介紹包含記憶功能的數字電路。 時序邏輯電路的基本概念 時序邏輯電路的定義：輸齣不僅取決於當前輸入，還取決於過去的輸入序列（即電路的狀態）。 觸發器（Flip-Flops）作為時序邏輯電路的基本存儲單元： SR觸發器（SR Flip-Flop）：介紹其基本結構、激勵錶（Excitation Table）、狀態轉換圖（State Transition Diagram），以及其缺點（亞穩態）。 D觸發器（D Flip-Flop）：實現數據的直接存儲，是時鍾同步邏輯的基礎。 JK觸發器（JK Flip-Flop）：是SR觸發器的增強版，解決瞭SR觸發器的Q=Q'=1時的不確定性問題，並能實現翻轉功能。 T觸發器（T Flip-Flop）：主要用於計數器設計，當T=1時翻轉，T=0時保持。 時鍾（Clock）：介紹時鍾信號的作用，同步時序邏輯與異步時序邏輯的區彆。 觸發器的時序特性：建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）、傳播延遲（Propagation Delay）。 移位寄存器（Shift Registers） 移位寄存器的結構和工作原理：數據在時鍾脈衝作用下嚮左或嚮右移動。 不同類型的移位寄存器：SISO（串入串齣）、SIPO（串入並齣）、PISO（並入串齣）、PIPO（並入並齣）。 移位寄存器的應用：數據串並轉換、移位運算、延遲綫等。 計數器（Counters） 計數器的分類： 異步計數器（Ripple Counter）：觸發器之間不共用同一個時鍾信號，時鍾信號逐級傳遞，易受“冒險”現象影響。 同步計數器（Synchronous Counter）：所有觸發器共用同一個時鍾信號，設計復雜但性能更優。 不同模數（Modulus）的計數器設計：模10計數器（十進製計數器）、任意模數計數器。 常用計數器：約翰遜計數器（Johnson Counter）、扭環計數器（Twisted Ring Counter）。 計數器的應用：分頻、定時、頻率測量、數字係統中狀態的錶示等。 有限狀態機（Finite State Machines, FSM） 狀態機模型：介紹米利（Mealy）型和摩爾（Moore）型有限狀態機的區彆（輸齣與當前狀態和當前輸入有關 vs. 輸齣僅與當前狀態有關）。 狀態圖（State Diagram）：用圖形方式直觀錶示狀態的轉移和輸齣。 狀態錶（State Table）：將狀態圖中的信息用錶格形式錶示。 狀態編碼（State Encoding）：為狀態分配二進製碼，編碼方式對電路的復雜度和性能有影響（如順序編碼、獨熱編碼、二進製編碼）。 狀態機設計流程：根據需求設計狀態圖，生成狀態錶，選擇編碼方式，推導齣觸發器的激勵方程和輸齣方程，最終繪製邏輯圖。 狀態機的應用：控製單元設計、序列檢測、通信協議實現等。 第四部分：半導體存儲器與數字集成電路（Semiconductor Memories and Integrated Circuits） 本部分介紹數字邏輯電路在存儲器和大規模集成電路中的應用。 半導體存儲器 隨機存取存儲器（RAM）： 靜態RAM（SRAM）：原理、特點、讀寫操作、應用。 動態RAM（DRAM）：原理、特點、讀寫操作、刷新機製、應用。 隻讀存儲器（ROM）： 掩膜ROM（MROM）：一次性寫入。 可編程ROM（PROM）：一次性編程。 可擦除可編程ROM（EPROM）：紫外綫擦除。 電可擦除可編程ROM（EEPROM）：電擦除。 閃存（Flash Memory）：EEPROM的改進型，應用廣泛。 存儲器的組織結構：地址綫、數據綫、讀寫控製綫。 數字集成電路（Digital Integrated Circuits） 集成電路綫的分類：大規模集成電路（LSI）、超大規模集成電路（VLSI）。 數字集成電路係列：TTL（晶體管-晶體管邏輯）、CMOS（互補金屬氧化物半導體）邏輯係列，及其特點（功耗、速度、驅動能力）。 可編程邏輯器件（Programmable Logic Devices, PLD）： 可編程陣列邏輯（PAL）：可編程與門陣列，固定或門陣列。 通用陣列邏輯（GAL）：PAL的改進型，具有可編程輸齣邏輯。 可編程邏輯陣列（PLA）：可編程與門陣列和可編程或門陣列。 復雜可編程邏輯器件（CPLD）：由多個宏單元和可編程互連綫組成。 現場可編程門陣列（FPGA）：由大量的查找錶（LUT）、可配置開關和I/O塊組成，靈活性和集成度極高，是現代數字係統原型設計和産品開發的重要工具。 第五部分：FPGA在數字邏輯設計中的應用（FPGA in Digital Logic Design） 本部分將重點介紹如何利用FPGA實現數字邏輯設計。 FPGA簡介 FPGA的內部結構：CLB（可配置邏輯塊）、IOB（輸入/輸齣塊）、Block RAM、DSP Slice、Clock Management Tile等。 FPGA的工作原理：通過配置查找錶（LUT）實現邏輯功能，通過布綫資源實現邏輯塊之間的連接。 硬件描述語言（Hardware Description Languages, HDL） Verilog HDL：介紹Verilog的基本語法、數據類型、運算符、過程語句（always塊）、模塊實例化等。 VHDL：介紹VHDL的基本語法、實體（entity）、結構（architecture）、端口（port）、信號（signal）等。 HDL在FPGA設計中的作用：描述硬件結構、行為和時序，將設計思路轉化為電路。 FPGA設計流程 需求分析與規格定義。 HDL代碼編寫：根據設計需求，使用Verilog或VHDL編寫邏輯功能描述。 仿真（Simulation）：使用仿真工具驗證HDL代碼的邏輯功能是否正確，包括功能仿真和時序仿真。 綜閤（Synthesis）：將HDL代碼轉換成門級網錶。 實現（Implementation）：包括映射（Mapping）、布局（Place）和布綫（Route），將門級網錶映射到FPGA器件的資源上。 時序約束與優化：設置時序要求，並對電路進行優化以滿足時序。 生成比特流（Bitstream）：生成FPGA配置所需的二進製文件。 下載與驗證：將比特流下載到FPGA器件，並在硬件上進行功能和性能的實際測試。 FPGA設計實例 使用FPGA實現常用的組閤邏輯和時序邏輯電路（如加法器、計數器、狀態機）。 更復雜的FPGA設計項目，例如簡單的CPU控製器、通信接口模塊等。 介紹FPGA開發闆的使用和調試方法。 全書特點： 理論與實踐相結閤：每一章節都將理論知識與實際應用相結閤，通過豐富的實例和工程化的設計方法，幫助讀者將理論知識轉化為實際的電路設計能力。 循序漸進的學習路徑：從基礎的邏輯門電路到復雜的FPGA設計，內容組織嚴謹，邏輯清晰，易於不同層次的讀者理解和掌握。 強調邏輯思維和設計能力：本書不僅僅教授知識點，更注重培養讀者嚴謹的邏輯思維能力和解決實際工程問題的設計能力。 覆蓋主流設計工具與技術：重點介紹FPGA及其相關的硬件描述語言（Verilog/VHDL），使讀者能夠緊跟行業發展前沿。 詳實的圖例和錶格：大量使用邏輯圖、真值錶、狀態圖、電路圖等可視化元素，增強學習的直觀性和易懂性。 目標讀者： 電子工程、計算機科學、自動化等相關專業的本科生和研究生。 從事數字電路設計、嵌入式係統開發、FPGA開發的工程師。 對數字邏輯電路感興趣的愛好者和自學者。 通過深入學習本書，讀者將能夠熟練掌握數字邏輯電路的設計原理和方法，具備運用現代EDA工具進行復雜數字係統設計的能力，為未來在相關領域的學習和工作打下堅實的基礎。

评分☆☆☆☆☆

從排版和裝幀來看，這本書也體現瞭編輯和作者的專業素養。在理工科教材中，清晰的圖示和準確的符號是閱讀體驗的關鍵。這本書大量使用高質量的矢量圖來展示電路圖和波形圖，綫條清晰，邏輯符號標準統一，這對於避免閱讀歧義至關重要。特彆是對於時序邏輯電路中時序圖的繪製，清晰的上升沿、下降沿、高電平低電平等標注，使得復雜的時序關係一目瞭然。紙張的質量也比較好，在實驗室反復翻閱和在桌麵上畫草圖也不會輕易損壞。此外，書中的術語錶和索引做得非常細緻，當我在復習某個特定概念時，能夠快速定位到相關的章節和頁碼，這在期末復習或者項目攻關需要快速查閱資料時，極大地提升瞭效率。整體設計上，雖然內容專業，但頁麵布局並不顯得擁擠，留白得當，讓讀者的眼睛得到瞭充分的休息，長時間閱讀也不會感到視覺疲勞，這對於一本需要大量查閱和學習的專業書籍來說，是一個非常人性化的設計細節。

评分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的啓發在於它對“工程思維”的強調，遠超齣瞭對“電路知識點”的簡單傳授。作者在多個章節中穿插討論瞭電路設計的實際約束條件，比如功耗限製、延遲時間對係統性能的影響、器件選型時的成本與性能權衡等。這些內容在理論教材中往往被一帶而過，但實際上卻是決定一個設計能否走嚮實際應用的關鍵因素。例如，書中對於競爭冒險（Hazards）現象的講解，不僅分析瞭其成因，還提供瞭多種消除方法，並討論瞭不同消除方法在實際電路中的優缺點，這讓我意識到，邏輯設計並非單純的數學遊戲，它必須考慮物理實現的各種非理想因素。這種將理論與實踐、理想與現實緊密結閤的教學方式，極大地拓寬瞭我對“數字電路”的理解邊界。它讓我明白，一名閤格的工程師，不僅要知道如何把一個功能設計齣來，更要懂得如何在限製條件下，設計齣一個健壯、高效、可製造的係統。這本書為我未來在集成電路設計或嵌入式係統領域的發展，打下瞭極其堅實和全麵的基礎。

评分☆☆☆☆☆

讀完這本書的實驗指導部分，我的感受是“乾貨滿滿，實操性極強”。很多數字電路實驗書，理論講得天花亂墜，一到上機操作就感覺對不上瞭，要麼是元件選型含糊不清，要麼是步驟描述過於口語化，導緻學生在麵包闆上摸索半天。但這本書在這方麵做得非常齣色。它詳細列舉瞭進行每個實驗所需的全部器件清單，甚至包括瞭推薦的型號範圍，這為我們采購和準備工作省去瞭不少麻煩。更關鍵的是，實驗步驟被劃分得極其細緻，從電路原理圖的繪製規範，到焊接或插接的注意事項，再到測試波形的預期結果，都做瞭明確的圖示說明。我特彆欣賞的是，它不僅提供瞭“如何做對”的指導，還設置瞭“為什麼會錯”的常見問題分析，比如“當輸入信號不穩定時，時鍾毛刺如何影響觸發器的狀態？”這類深入到工程實踐層麵的討論，這遠超齣瞭簡單的“按照步驟來”的教學範疇。通過跟著書本一步步搭建起加法器、譯碼器乃至簡單的狀態機，我對抽象的邏輯錶達式在現實世界中如何“動起來”有瞭直觀而深刻的體會，這種動手實踐帶來的成就感是看再多理論也無法替代的。

评分☆☆☆☆☆

這本《數字邏輯電路實驗與能力訓練》的教材，說實話，對於我這種剛接觸數字電路的工科新生來說，簡直是打開瞭一扇新世界的大門。拿到書的時候，我首先被它詳實的理論介紹所吸引，每一個基本邏輯門的工作原理，從晶體管級彆的開關特性到更宏觀的布爾代數運算，都講解得極其透徹。不像有些教材那樣，隻是簡單羅列公式，這本書會花大量篇幅去解釋“為什麼是這樣”，這種深入刨根問底的敘述方式，讓我第一次真正理解瞭數字電路背後的物理實在。特彆是關於組閤邏輯電路和時序邏輯電路的部分，作者似乎非常懂得讀者的睏惑點，總能恰到好處地穿插一些曆史背景或者實際應用中的小陷阱，使得原本枯燥的邏輯設計變得生動起來。我記得剛開始學卡諾圖化簡時一頭霧水，但書中的圖文並茂的步驟分解，配閤大量的實例分析，讓我很快就掌握瞭這種強大的化簡工具。我感覺這本書不僅僅是在教我們如何設計電路，更是在培養一種嚴謹的、係統性的工程思維，這種基礎的思維訓練，對於後續學習微機原理、嵌入式係統等高級課程是至關重要的。書中的語言風格偏嚮於學術的嚴謹性，但又不失親和力，即便是自學也能感到指導清晰。

评分☆☆☆☆☆

這本書的“能力訓練”模塊設置，無疑是其區彆於市麵上其他教材的最大亮點。它顯然不是隻打算讓學生停留在實現教科書上經典案例的水平。訓練題目的設計非常有層次感，從基礎的邏輯功能驗證，逐步過渡到小型係統的集成設計，難度梯度控製得非常平滑且閤理。我尤其喜歡它加入的開放性設計任務，比如要求我們根據某個實際需求（比如設計一個交通信號燈控製器，或者一個簡單的數字密碼鎖），自己去完成需求分析、狀態圖繪製、邏輯錶達式推導，直到最終硬件實現的全過程。這種從零開始的訓練，強迫我們整閤運用前麵學到的所有知識點，極大地鍛煉瞭獨立解決復雜問題的能力。它不像那種固定模式的習題，而是更像一個微型的項目挑戰，需要查閱資料、反復迭代設計方案。這本書更像一位嚴格但公正的導師，它不會直接告訴你答案，而是通過精心設計的引導性問題，讓你自己一步步去逼近解決方案，這種自主探索的過程，是任何預設好的答案都無法比擬的寶貴經驗。