数字电子技术基础释疑与习题详解 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:第1版 (2005年10月1日)

作者:尹明富

出品人:

页数:348

译者:

出版时间:2005-10

价格:30.0

装帧:平装

isbn号码:9787502764708

丛书系列:

图书标签:

• 数字电子技术
• 电子技术
• 基础
• 教材
• 习题
• 详解
• 电路
• 数电
• 入门
• 学习

《电子世界的奥秘：从门电路到微处理器》 前言： 在信息技术飞速发展的今天，电子产品已渗透到我们生活的方方面面，从智能手机、电脑到家用电器、工业控制系统，无不依赖于精密的电子线路。然而，在这些闪耀的科技背后，隐藏着一套深刻而优雅的原理——数字电子技术。它如同构建宏伟建筑的基石，为现代文明的繁荣提供了坚实的基础。本书并非旨在成为一本枯燥的技术手册，而是希望带领读者一起探索数字电子世界的奇妙旅程，拨开层层迷雾，揭示那些构成现代电子设备核心的“秘密”。我们将从最基本的逻辑门电路出发，逐步深入到复杂集成电路的设计与应用，最终触及现代计算的灵魂——微处理器。 第一章：逻辑的基石——二值世界与基本门电路 万物的根源往往隐藏在最简单的形式中。在数字电子世界，我们首先要理解的便是“二值”的概念。信息在这里被简化为两种状态，通常用“0”和“1”来表示，如同开关的“断开”与“闭合”。这种二值化的思想，极大地简化了信号的传递和处理，使得电子设备能够以极高的可靠性和效率运行。 在二值世界的基础上，我们引入了几个至关重要的“逻辑门”——它们是数字电路的基本构建单元。 与门（AND Gate）： 只有当所有输入端都为“1”时，输出端才为“1”。可以形象地理解为“所有条件都满足，才能达成目标”。 或门（OR Gate）： 只要有一个输入端为“1”，输出端就为“1”。可以理解为“只要有一个条件满足，就能达成目标”。 非门（NOT Gate）： 输入端为“0”，输出端为“1”；输入端为“1”，输出端为“0”。它是一个“反转器”，改变输入信号的状态。 与非门（NAND Gate）： 它是“与门”的输出端接了一个“非门”。只有当所有输入端都为“1”时，输出端才为“0”，否则输出端为“1”。 或非门（NOR Gate）： 它是“或门”的输出端接了一个“非门”。只有当所有输入端都为“0”时，输出端才为“1”，否则输出端为“0”。 异或门（XOR Gate）： 当输入端状态不同时，输出端为“1”；当输入端状态相同时，输出端为“0”。它常用于检测两个信号是否相等。 我们不仅会介绍这些基本门电路的功能，还会深入探讨它们的物理实现原理，了解它们是如何利用晶体管等半导体器件构建的。通过学习这些基础门电路，读者将能够初步理解信息是如何在数字系统中被处理和转化的。 第二章：组合逻辑电路——实现复杂功能的“智能”组合 单一的逻辑门电路功能有限，但将它们巧妙地组合起来，便能构建出能够执行更复杂运算和决策的“组合逻辑电路”。在本章中，我们将探索几种经典的组合逻辑电路： 编码器（Encoder）： 将多个输入信号转换为一个代表这些输入信号唯一性的二进制输出。例如，键盘的每个按键都可以被编码成一个唯一的二进制码。 译码器（Decoder）： 与编码器相反，它将一个二进制输入转换为一个或多个输出信号中的一个激活。例如，地址译码器可以根据不同的地址信号选择性地访问存储器中的特定单元。 多路选择器（Multiplexer, MUX）： 它可以从多个输入信号中，根据一个控制信号的选择，将其中一个输入信号传递到输出端。就像一个“信号开关”，可以根据指令切换不同的信号源。 全加器（Full Adder）与半加器（Half Adder）： 它们是实现二进制加法运算的基本单元。半加器只能处理两个输入位的加法，而全加器则能够处理三个输入位（包括来自低位的进位），是构成多位加法器的基础。 通过学习这些组合逻辑电路，读者将理解如何将简单的逻辑门电路“编织”成能够完成特定功能的模块，为后续学习更复杂的数字系统打下基础。 第三章：时序逻辑电路——存储与状态的演变 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，还依赖于电路过去的输入状态，即它们具有“记忆”功能。这种“记忆”是实现数据存储和状态转换的关键。 触发器（Flip-Flop）： 这是时序逻辑电路中最基本也是最重要的单元，能够存储一位二进制信息。我们将详细介绍各种类型的触发器，如SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器，并分析它们的特性和应用。触发器是构成存储器单元的核心。 寄存器（Register）： 由一组触发器组成，用于存储多个二进制位的数据。例如，8位寄存器可以存储一个字节的数据。 计数器（Counter）： 能够按照预设的顺序对脉冲信号进行计数。我们将介绍同步计数器和异步计数器，以及它们在频率分频、定时和程序控制等方面的应用。 状态机（State Machine）： 这是一个抽象的模型，用于描述一个系统在不同状态之间如何根据输入信号进行转换。状态机是设计复杂控制逻辑和顺序逻辑电路的重要工具。 时序逻辑电路的学习将使读者明白数字系统是如何“思考”和“记忆”的，这是理解微处理器如何执行指令、计算机如何存储程序和数据的关键。 第四章：存储器与数据表示 在数字电子系统中，数据的存储至关重要。本章将深入探讨各种类型的存储器，以及数据在数字系统中是如何被表示的。 存储器的层次结构： 从速度最快但容量最小的寄存器，到速度较慢但容量巨大的硬盘，我们将描绘出存储器系统的整体图景。 RAM（随机存取存储器）： 包括SRAM（静态随机存取存储器）和DRAM（动态随机存取存储器），它们是计算机中主要的内存类型，用于临时存储程序和数据。我们将探讨它们的工作原理和区别。 ROM（只读存储器）： 包括PROM、EPROM、EEPROM和Flash ROM，它们用于存储固定或可擦写的程序和数据，例如BIOS。 数据表示： 我们将介绍二进制、八进制、十进制和十六进制之间的转换，以及原码、反码、补码等带符号数的表示方法，理解整数和浮点数在计算机中的存储方式。 对存储器和数据表示的理解，将帮助读者更深入地认识数字系统是如何管理和操作信息的。 第五章：数字系统设计与集成电路 随着数字电路复杂度的不断提升，我们引入了集成电路（IC）的概念。本章将简要介绍集成电路的制造工艺，以及如何使用硬件描述语言（HDL）如Verilog或VHDL进行数字系统的设计。 集成电路的演变： 从小规模集成（SSI）到超大规模集成（VLSI），了解集成电路技术如何不断突破极限，将亿万晶体管集成在一块芯片上。 硬件描述语言（HDL）： 学习使用HDL来描述数字电路的行为和结构，这是一种现代数字系统设计中不可或缺的工具。 可编程逻辑器件（PLD）： 如CPLD和FPGA，它们提供了高度灵活的硬件设计平台，允许用户在芯片上实现自定义的数字逻辑。 本章将为读者提供一个初步的视野，了解现代电子产品是如何通过高度集成的芯片实现复杂功能的。 第六章：微处理器与现代计算 本章将触及数字电子技术的“皇冠”——微处理器。我们将简要介绍微处理器的基本结构和工作原理，理解它如何通过执行一系列指令来完成各种计算任务。 微处理器的组成： 控制单元、算术逻辑单元（ALU）、寄存器组等。 指令集架构（ISA）： 简要介绍不同类型的指令集，如CISC和RISC。 工作流程： 取指令、译码、执行、写回。 通过对微处理器的初步了解，读者将能够对现代计算机的运行机制有一个更宏观的认识，理解数字电子技术如何驱动着我们生活的方方面面。 结语： 数字电子技术是一个博大精深的领域，本书仅仅是一个引人入胜的开端。希望通过本书的探索，能够激发读者对电子世界的浓厚兴趣，为进一步深入学习数字逻辑、嵌入式系统、计算机体系结构等相关学科打下坚实的基础。掌握了数字电子技术的核心原理，您将能更深刻地理解我们所处的数字化时代，甚至有可能成为未来科技的创造者。愿您在这段探索之旅中，收获知识，点燃智慧的火花。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的自我检验环节设计得非常巧妙，完全不是那种“做完计算题就结束了”的模式。在每一章节的末尾，作者都精心设置了一个“**设计挑战与反思**”的模块。这些挑战往往不是简单的数值代换，而是要求读者对前面学到的知识进行综合运用，比如“设计一个简易的数字频率计的预处理模块”或者“分析一个异步复位电路可能引入的毛刺问题”。这些开放性的思考题，迫使你必须跳出书本的框架，主动去搜索和整合不同章节的知识点。更重要的是，书的后半部分还附带了一个“常见错误分析集锦”，里面列举了前人（或作者自己）在实际设计中遇到的十大类常见错误，并详细分析了错误的根源和正确的修正方法。这种“从错误中学习”的编排思路，比单纯的例题解析更具实战价值，它让你在犯错之前，就提前拥有了避免这些陷阱的经验值。这让这本书更像一位经验丰富的导师，而不是一本冰冷的教科书。

评分☆☆☆☆☆

这本书在对基础概念的深度挖掘上，达到了一个令人印象深刻的高度。很多入门书籍往往会快速略过像半导体器件物理基础这些“不那么核心”的内容，直接跳到逻辑门。但这本书没有采取这种“捷径”，它用了相当的篇幅去解释**MOS管作为开关的物理基础**，以及**TTL和CMOS逻辑家族在电气特性上的根本差异**。我记得尤其清楚，它在对比高低电平的噪声容限时，不仅仅给出了数字，还从**晶体管的饱和区和截止区的特性**出发进行了分析，这让那些原本抽象的参数（如$ ext{V}_{ ext{IL}}$和$ ext{V}_{ ext{IH}}$）立刻鲜活了起来，明白了为什么会存在这些规范。这种从微观到宏观的层层递进，使得我对数字电路的“根基”有了更深厚的认识，不再满足于停留在“这个门是这么工作的”的表面理解上。对于想要深入理解芯片内部工作原理，甚至未来想从事底层硬件设计的人来说，这种详尽的铺垫是无比宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

这本教材的排版和设计真是让人眼前一亮，完全不是那种老旧的、让人昏昏欲睡的理工科书籍的风格。封面设计简洁大气，内页的字体选择和行距都非常适中，长时间阅读下来眼睛也不会感到特别疲劳。尤其是图表的绘制，线条清晰，色彩搭配合理，那些复杂的逻辑门电路图或者时序图，以前看其他书总是感觉一团乱麻，但在这本书里，每一张图都像是精心设计过的艺术品，即便是初学者也能很快抓住重点。更值得称赞的是，它在关键概念的阐述上，经常使用**侧边栏或者小贴士**的形式进行补充说明，这些“小插曲”往往能提供比正文更深入的洞察力，比如对某些经典IC芯片工作原理的简要历史背景介绍，或者对特定设计技巧的工程实践经验总结。这种细致入微的关怀，让学习过程变得不再枯燥，反而有了一种探索的乐趣。不得不说，作者在细节处理上花费了巨大的心血，使得整本书的阅读体验提升了一个档次，这对于需要长时间与书本打交道的工科生来说，简直是福音。

评分☆☆☆☆☆

我之前在自学数字电路的时候，遇到了一个非常普遍的问题：理论知识点似乎都能理解，但一到实际动手或者面对稍微复杂的系统级设计时，脑子就一片空白，感觉知识点之间是割裂的。这本书在这方面做得非常出色，它不仅仅是罗列公式和原理，而是非常注重“如何将理论转化为实践”的桥梁搭建。比如，它在讲解组合逻辑和时序逻辑的部分，不仅仅停留在真值表和卡诺图的推导，而是紧接着就给出了**实际的FPGA或者CPLD设计中的应用案例**，即便没有直接给出Verilog代码（这可能是为了保持通用性），但其思路的引导性极强，能让你清晰地看到理论公式是如何一步步映射到硬件实现步骤中的。而且，作者在讲解像触发器、计数器、寄存器这些核心模块时，总会不厌其烦地通过**多角度的描述**——有时候是波形图，有时候是状态转移图，有时候甚至是类比现实生活中的某个开关系统——来确保读者真正吃透其“动态”特性，而不是仅仅记住静态的定义。这种扎实的工程导向，极大地增强了我的设计信心。

评分☆☆☆☆☆

与其他动辄使用晦涩难懂的数学语言来描述数字系统不同，这本书的作者似乎有一种天生的“翻译官”能力，他总能找到最贴切、最生活化的比喻来解释复杂的抽象概念。举个例子，当他介绍**有限状态机（FSM）**的设计时，他没有直接抛出Mealy和Moore模型的严格定义，而是用了一个非常生动的“交通信号灯控制器”的例子贯穿始终。红灯亮了，下一步是什么？取决于当前状态和输入（比如是否有行人按键）。作者通过这个具体情境，将状态、输入、输出之间的关系讲解得清晰透彻。更妙的是，在讲解同步逻辑和异步逻辑的区别时，他甚至引用了**一个乐队指挥**来类比时钟的作用——所有乐手（寄存器）都必须等待指挥（时钟上升沿）的指令才能行动，这比起单纯谈论“时钟沿触发”要直观太多了。这种将抽象的电子学知识“人情化”的处理方式，极大地降低了学习的心理门槛。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆