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出版者:

作者:陈卜锁 编

出品人:

页数:100

译者:

出版时间:2004-9

价格:13.00元

装帧:

isbn号码:9787313026118

丛书系列:

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• 微型计算机
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• 汇编语言
• 8086
• 微处理器
• 实验指导

《数字电路基础与实践》 内容简介 本书旨在为读者系统性地构建起数字电路设计的理论基石，并提供丰富的实践指导。通过深入浅出的讲解，本书将带领您从最基本的逻辑门电路出发，逐步掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法。全书内容紧密结合实际应用，力求让读者不仅理解理论，更能熟练运用所学知识解决工程问题。 第一章 绪论 本章将数字电路的魅力和重要性呈现在读者面前。我们将探讨数字电路在现代科技中的核心地位，从智能手机到超级计算机，从通信系统到航空航天，无处不见数字电路的身影。通过了解数字电路的历史发展脉络，读者可以更好地认识其演进的动力和未来的潜力。我们将介绍数字电路的基本概念，如二进制数制、逻辑运算以及数字信号的特点，为后续章节的学习打下坚实的基础。此外，本章还将简要概述数字电路设计的流程和工具，让读者对整个学习过程有一个宏观的认识。 第二章 二进制数制与逻辑代数基础 本章是深入理解数字电路的逻辑核心。我们将详细讲解二进制、八进制、十进制和十六进制之间的相互转换，这是进行数字逻辑运算的基础。在此基础上，我们将引入布尔代数，阐述其基本公理、定理和常用公式，例如德摩根定律、分配律、结合律等。通过对逻辑变量的代数运算，读者将能够化简复杂的逻辑表达式，这是优化电路设计的关键步骤。我们将展示如何将实际问题转化为布尔表达式，并运用逻辑代数进行求解，为后续设计具体的逻辑电路奠定理论基础。 第三章 组合逻辑电路 本章聚焦于组合逻辑电路的设计与分析。我们将从最基本的逻辑门（如AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR）入手，讲解它们的工作原理和逻辑功能。在此基础上，我们将介绍如何构建更复杂的组合逻辑电路，例如编码器、译码器、多路选择器、数据分配器、加法器、减法器等。我们将详细讲解这些电路的功能和设计方法，并提供实际的电路图和真值表。此外，本章还将介绍卡诺图（Karnaugh Map）这一强大的逻辑化简工具，通过图示化的方法，高效地简化布尔表达式，从而得到最简洁、最高效的逻辑电路。 第四章 时序逻辑电路 本章将带领读者进入动态的数字电路世界——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，还与电路过去的状态有关，其核心是“记忆”功能。我们将首先介绍触发器（Flip-Flop）这一最基本的时序逻辑单元，如SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器，详细讲解它们的结构、工作原理、状态转移图和时序图。在此基础上，我们将介绍如何利用触发器构建更复杂的时序逻辑电路，包括寄存器（Register）、移位寄存器（Shift Register）和计数器（Counter）。我们将深入分析各种寄存器和计数器的类型（如并行输入/输出寄存器、串行输入/输出寄存器、同步计数器、异步计数器、环形计数器、扭环计数器等）及其应用。本章还将探讨时序电路的设计方法，如状态机（State Machine）的设计，包括状态图、状态表和状态最小化等概念，帮助读者理解和设计能够执行复杂序列操作的数字系统。 第五章 存储器及其接口 本章将深入探讨数字电路中的存储元件。我们将介绍不同类型的存储器，包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。我们将详细讲解RAM的种类，如静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）的工作原理、读写操作以及其在数字系统中的作用。对于ROM，我们将介绍其不同类型，如掩膜ROM（MROM）、可编程ROM（PROM）、可擦写可编程ROM（EPROM）和电可擦可编程ROM（EEPROM），以及它们各自的特点和应用场景。此外，本章还将重点介绍存储器接口电路的设计。我们将讲解如何将存储器与其他数字模块连接，实现数据的有效读写，包括地址译码、数据总线和控制信号的使用。通过本章的学习，读者将能够理解存储器在构建大型数字系统中的关键作用，并掌握如何有效地对其进行接口设计。 第六章 可编程逻辑器件（PLD） 本章将介绍现代数字电路设计中不可或缺的可编程逻辑器件（PLD）。我们将介绍PLD的基本概念和分类，包括通用阵列逻辑（GAL）、可编程只读存储器（PROM）的逻辑功能应用、复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）。我们将详细讲解这些器件的内部结构，如可编程的与门阵列和或门阵列，以及它们如何实现灵活的逻辑功能。本章还将介绍使用硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，来描述和设计基于PLD的数字电路。我们将演示如何将前面章节学到的逻辑设计转化为HDL代码，并通过仿真和下载到PLD器件中进行验证。这部分内容将为读者打开通往现代数字电路设计和系统实现的大门，使其能够利用这些强大的工具设计出复杂的数字系统。 第七章 数模混合电路基础 本章将为读者提供数模混合电路的基本概念和接口原理。虽然本书主要关注数字电路，但了解其与模拟世界的交互至关重要。我们将介绍数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC）的基本原理，讲解它们如何实现数字信号和模拟信号之间的相互转换。我们将介绍不同类型的DAC和ADC，如逐次逼近型、并行型、∑-Δ型等，以及它们的性能指标，如分辨率、转换速度和精度。本章还将探讨数模混合电路设计中需要考虑的一些关键问题，如信号的隔离、噪声的抑制和时钟的同步。通过本章的学习，读者将对数模混合电路有一个初步的认识，为进一步深入研究打下基础。 第八章 数字电路设计实例与实践 本章是本书的实践升华。我们将通过一系列精心设计的实例，将前面章节所学的理论知识融会贯通，并应用于实际的数字电路设计任务。这些实例将涵盖从简单的计数器设计到更复杂的交通灯控制器、电子游戏逻辑电路等。对于每一个实例，我们将详细阐述设计思路，包括需求分析、逻辑功能定义、使用卡诺图或HDL进行逻辑化简与实现、以及最终的电路搭建与测试。本书将鼓励读者动手实践，通过搭建实际的电路板或使用EDA工具进行仿真，来验证设计的正确性。本章旨在培养读者的独立分析问题、解决问题和创新设计的工程能力，使其能够自信地应对各种数字电路设计挑战。 第九章 现代数字电路设计流程与工具 本章将介绍现代数字电路设计所遵循的标准流程和常用工具。我们将概述从需求定义、逻辑设计、HDL编码、仿真验证、综合、布局布线到最终芯片制造的整个流程。重点介绍EDA（Electronic Design Automation）工具在其中的关键作用，包括逻辑仿真器、综合工具、布局布线工具等。我们将简要介绍一些主流的EDA软件，并演示如何在这些工具中进行设计项目的管理和执行。本章将使读者对工业界的数字电路设计环境有一个清晰的认识，并为他们未来进入相关领域做好准备。 实验指导 本书的配套实验部分将提供一系列动手实践的实验项目。每个实验都将包含明确的实验目的、实验原理、实验设备清单、实验步骤以及预期的实验结果。读者将有机会亲自动手搭建数字电路，例如使用逻辑门芯片组合构建组合逻辑电路，利用触发器构建寄存器和计数器，以及使用PLD器件实现更复杂的逻辑功能。实验将覆盖本书前面各章所介绍的重要概念和技术。通过实验，读者可以加深对理论知识的理解，培养实际操作能力，并学会调试和排除电路故障。 总结 《数字电路基础与实践》是一本集理论与实践于一体的数字电路入门教材。本书结构清晰，循序渐进，内容详实，例证丰富。无论您是电子工程专业的学生，还是对数字电路感兴趣的工程师或爱好者，本书都将是您学习数字电路的理想选择。通过本书的学习，您将能够掌握数字电路的核心原理，熟练运用设计方法和工具，为创造更美好的数字世界贡献力量。

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这本书的封面设计确实挺吸引人的，那种金属质感和电路板的纹理交织在一起，透着一股严谨的技术范儿。我本来以为这会是一本读起来很枯燥的教材，毕竟涉及到“原理”这个词，总让人联想到密密麻麻的公式和晦涩难懂的术语。但翻开第一章，我就发现自己的担心是多余的。作者似乎很有心得，他没有直接上来就抛出复杂的逻辑门电路图，而是先用一些生活化的例子来引入微型计算机的基本概念，比如我们手机和电脑的运算过程，就像一个极其精密的流水线工人。这种循序渐进的方式，让我这个对底层硬件不太熟悉的“小白”也能很快抓住重点。特别是关于CPU的工作流程，讲解得非常清晰，图文并茂，每一步操作都有对应的示意图，简直是教科书级别的示范。对于我这种需要快速建立整体概念的人来说，这种叙事方式比那种干巴巴的理论堆砌要有效率得多。而且，书里对一些经典架构的介绍也很有深度，虽然没有深入到寄存器级别的汇编代码，但对指令集的理解已经足够支撑后续的学习和实验了。

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说实话，市面上关于计算机基础的书籍汗牛充栋，很多都只是把经典的冯·诺依曼结构翻来覆去地讲，缺乏新意。但这本书的视角显得很独特，它似乎更侧重于“现代”微型系统的构建模块，而不是仅仅停留在上世纪的理论框架内。我特别关注了它对总线结构和接口设计的描述，这部分内容写得极其透彻。作者没有采用那种“一刀切”的介绍方式，而是将并行总线、串行总线，以及更现代的片上总线（SoC Bus）进行了对比分析，让我对数据传输的瓶颈和优化有了更直观的认识。这种对比分析的写作手法，极大地提升了我的批判性思维。读完这部分内容，我开始思考为什么有些设备需要高速串行传输，而有些内部模块却偏爱并行结构，这已经超出了单纯的“知识点记忆”，而进入了“设计哲学”的层面。

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从排版和装帧上看，这本书也体现了出版方对技术读物的尊重。纸张的质感很好，不是那种容易反光的廉价纸张，长时间阅读眼睛的疲劳感明显降低。更重要的是，图表的清晰度极高，即便是那些复杂的时序图和数据流图，线条和标注也锐利分明，这在学习涉及时间同步的微机原理时至关重要。布局上，章节之间的逻辑过渡非常自然，没有出现那种为了凑字数而生硬插入的章节。每章末尾的“自测与思考题”设计得也很有水平，它们往往不是简单地重复概念，而是要求读者进行综合运用，比如设计一个简单的中断处理流程或者分析一个特定指令的执行周期。这促使我必须主动去串联前几章的知识点，形成一个完整的认知体系。总的来说，这是一本能够经受住时间考验，值得反复研读的工具书和学习指南。

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这本书的文字风格非常扎实、严谨，带着一种老派工匠的认真劲儿。它在细节的处理上达到了近乎苛刻的程度，每一个术语的定义都经过了仔细的推敲，确保没有歧义。我注意到，作者在引用标准和规范时非常审慎，这使得这本书的权威性大大增强。对于那些追求精确性和深度理解的学习者来说，这种风格简直是福音。举个例子，在讲解时序逻辑电路时，书本不仅仅给出了真值表，还详细讨论了不同触发器在实际应用中可能出现的竞争冒险问题，并提供了具体的硬件设计对策。这种对“工程实现”中潜在风险的关注，是很多理论教材容易忽略的。读起来虽然需要更高的专注度，但每一次攻克一个技术难点后，那种成就感是无法用语言衡量的，感觉自己正在一步步接近底层硬件的“真相”。

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这本书在实验指导部分的安排简直是为动手爱好者量身定做的。我最欣赏的一点是，它没有局限于传统的理论验证，而是将许多前沿的实践内容融入了进来。比如，在讲述存储器管理时，书中不仅仅停留在SRAM和DRAM的基本原理，还穿插了如何通过简单的编程模拟内存分页和分段，这对于理解操作系统如何高效利用资源至关重要。我按照书中的步骤，用一个入门级的开发板搭建了一个简易的I/O控制器，整个过程可以说是酣畅淋漓。每一次代码的编译和烧录，都能立刻看到硬件层面产生的实际效果，这种即时反馈的学习体验是看再多视频也替代不了的。而且，书中的每一个实验项目都有明确的预期目标和详细的步骤分解，即使遇到困难，书后附带的常见问题解答也能提供及时的帮助。它真正做到了将理论的“知其所以然”与实践的“知其所以然”紧密结合，而不是简单地把实验步骤贴在理论后面。

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