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出版者:重庆大学出版社

作者:许德沛

出品人:

页数:190

译者:

出版时间:1994-5

价格:14.00元

装帧:

isbn号码:9787562404446

丛书系列:

图书标签:

• 电子技术
• 基础
• 电路
• 模拟电子
• 数字电子
• 电子元件
• 半导体
• 电工学
• 通信原理
• 微电子学

《数字逻辑设计原理与实践》 内容梗概： 本书深入浅出地介绍了数字逻辑设计这一电子工程领域的核心基础知识。从最基本的逻辑门电路开始，逐步引导读者理解组合逻辑和时序逻辑电路的设计与分析方法。全书共分为十六章，涵盖了从布尔代数、逻辑门、组合逻辑电路（如译码器、多路选择器、加法器等）、时序逻辑电路（如触发器、寄存器、计数器等），到有限状态机、存储器及其接口，再到可编程逻辑器件（PLD）和硬件描述语言（HDL）等重要内容。 第一部分：数字逻辑基础 第一章：数字系统导论 数字信号与模拟信号的对比： 阐述了数字信号在抗干扰、精度、易于处理和存储等方面的优势，以及在现代电子设备中的广泛应用。 数制与编码： 详细讲解了二进制、十进制、十六进制等常用数制，以及它们之间的转换。重点介绍了BCD码、ASCII码、余三码等编码方式，以及它们在数据表示中的作用。 逻辑代数基础（布尔代数）： 引入了逻辑变量、逻辑运算（与、或、非、异或、同或）及其基本定律和定理，为后续的逻辑电路设计奠定理论基础。例如，德摩根定律、分配律、吸收律等将被详尽解析。 逻辑函数与逻辑图： 讲解如何用逻辑表达式表示一个逻辑功能，以及如何将逻辑表达式转化为逻辑电路图，反之亦然。 第二章：逻辑门电路 基本逻辑门： 详细介绍与门、或门、非门（反相器）的逻辑功能、真值表、逻辑符号和集成电路实现。 通用逻辑门（与非门、或非门）： 阐述了与非门和或非门作为万能逻辑门的重要性，可以通过它们组合出任意逻辑功能，并展示了如何用它们实现基本逻辑门。 其他逻辑门（异或门、同或门）： 介绍异或门和同或门在特定应用中的作用，如奇偶校验、加法器等。 TTL和CMOS逻辑门： 简要介绍两种主流的集成电路技术（晶体管-晶体管逻辑和互补金属氧化物半导体），以及它们在驱动能力、功耗、速度等方面的特性差异。 第二部分：组合逻辑电路 第三章：布尔代数化简方法 真值表化简法： 讲解如何根据真值表直接写出逻辑表达式，并利用布尔代数定律进行化简。 卡诺图（Karnaugh Map）： 详细介绍二维和三维卡诺图的绘制与使用方法，以及如何通过圈相邻的1来化简逻辑函数，这是设计复杂组合逻辑电路的关键工具。 Quine-McCluskey算法： 介绍一种系统化的代数化简方法，适用于多变量函数，能确保得到最简积之和或和之积形式。 第四章：组合逻辑电路的分析与设计 组合逻辑电路的定义与特点： 强调组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入，没有记忆功能。 设计步骤： 详细阐述了从需求分析、逻辑函数表达、化简到电路实现的设计流程。 译码器： 介绍多选一的译码器（如3-to-8译码器），用于将二进制代码转换为特定的输出信号，广泛应用于地址解码和指令解码。 编码器： 介绍多输入单输出的编码器（如8-to-3编码器），用于将特定输入信号转换为二进制代码。 多路选择器（Multiplexer, MUX）： 介绍具有多个输入和一个输出的电路，通过选择信号来选择其中一个输入连接到输出，是数据选择和路由的重要器件。 分路选择器（Demultiplexer, DEMUX）： 介绍与多路选择器功能相反的电路，用于将一个输入信号分发到多个输出中的一个。 第五章：算术逻辑电路 加法器： 详细介绍半加器、全加器，以及如何用全加器构建多位二进制加法器，包括行波进位加法器和超前进位加法器。 减法器： 讲解如何利用加法器通过“补码”实现二进制减法。 算术逻辑单元（ALU）： 介绍ALU作为CPU核心部件，能够执行多种算术和逻辑运算，是组合逻辑电路设计的集大成者。 比较器： 介绍用于比较两个二进制数大小的电路。 第三部分：时序逻辑电路 第六章：触发器 基本概念： 引入时序逻辑电路与组合逻辑电路的区别——具有记忆功能，输出不仅取决于当前输入，还取决于之前的状态。 SR锁存器： 介绍最简单的存储单元，由两个交叉耦合的与非门或或非门构成，具有置位（S）和复位（R）功能。 带使能端的SR锁存器： 引入使能端（E），控制触发器何时响应S和R信号。 D触发器（数据触发器）： 介绍D触发器，其输出状态等于D输入端的状态，是构成寄存器和计数器的基本单元。 JK触发器： 介绍JK触发器，其功能更全，可以模拟SR和T触发器的行为，其翻转（toggle）功能在计数器设计中非常重要。 T触发器（翻转触发器）： 介绍T触发器，其状态在T输入为1时翻转，为0时保持不变。 时钟信号： 详细讲解时钟信号的作用，它是同步时序逻辑电路的关键，控制着触发器状态的翻转。 边沿触发与电平触发： 区分不同类型的触发器对时钟信号的响应方式。 第七章：寄存器 移位寄存器： 介绍数据可以在寄存器中向左或向右移动的寄存器，是实现串并转换、并行扩展等功能的基础。 移位方向： 单向移位寄存器、双向移位寄存器。 移位方式： 串入并出、并入串出、串入串出、并入并出。 应用： 数据串并转换、数字延时、数据存储等。 第八章：计数器 同步计数器： 介绍所有触发器同时响应时钟信号的计数器，具有并行进位，速度快，设计相对复杂。 异步计数器（行波计数器）： 介绍触发器之间通过前一级触发器的输出作为后一级触发器的时钟信号进行级联，设计简单，但速度受串联触发器数量影响。 模N计数器： 介绍计数到N个状态的计数器，包括模2、模4、模8等。 加法计数器与减法计数器： 介绍可以向上计数或向下计数。 可预置计数器： 介绍可以在任意时刻将计数器预置到特定值的计数器。 译码器与计数器的结合： 演示如何使用译码器来控制计数器的状态跳转，实现特定功能的计数器。 第九章：有限状态机（FSM） 状态图与状态表： 介绍用图形化和表格化的方式描述有限状态机的行为，包括状态、输入、输出和状态转移。 摩尔型FSM（Moore Machine）： 状态输出仅取决于当前状态。 米利型FSM（Mealy Machine）： 状态输出取决于当前状态和当前输入。 FSM的设计与实现： 讲解如何根据状态图和状态表设计相应的时序逻辑电路。 应用： 序列检测器、控制器、通信协议实现等。 第四部分：存储器与PLD 第十章：半导体存储器 基本概念： 介绍存储器的分类（RAM、ROM）、存储单元、地址线、数据线、读写控制信号等。 随机存取存储器（RAM）： 静态RAM（SRAM）： 介绍SRAM的工作原理，由触发器构成，速度快，但集成度低，功耗较大。 动态RAM（DRAM）： 介绍DRAM的工作原理，由电容和MOS管构成，集成度高，功耗低，但需要刷新。 只读存储器（ROM）： 掩膜ROM（MROM）： 制造时一次性写入数据。 可编程ROM（PROM）： 编程一次。 可擦除可编程ROM（EPROM）： 可多次擦除重写。 电可擦可编程ROM（EEPROM）： 可电擦除重写。 闪存（Flash Memory）： EEPROM的改进型，速度更快，耐久性更好。 存储器芯片的组织与接口： 讲解如何将多个存储器芯片连接起来扩展容量和数据宽度，以及存储器与CPU的接口。 第十一章：可编程逻辑器件（PLD） PLD概述： 介绍PLD作为一种通用性强的集成电路，用户可以通过编程实现各种逻辑功能，取代了大量分立逻辑芯片。 可编程只读存储器（PROM）作为逻辑单元： 早期利用PROM实现逻辑功能。 通用阵列逻辑（GAL）与复杂可编程逻辑器件（CPLD）： 介绍GAL和CPLD的内部结构，包括可编程逻辑阵列（PLA）、宏单元（macrocell）等，提供更灵活的设计能力。 现场可编程门阵列（FPGA）： 介绍FPGA的特点，包括大量的可配置逻辑单元（CLB）、可编程互连线，提供极高的灵活性和并行处理能力，适用于复杂数字系统的设计与原型验证。 第五部分：硬件描述语言与实践 第十二章：硬件描述语言（HDL）简介 HDL的必要性： 解释在设计复杂数字电路时，使用HDL进行建模、仿真和综合的优势。 VHDL和Verilog HDL： 介绍两种主流的硬件描述语言，包括它们的语法结构、数据类型、运算符、进程语句等。 HDL在设计流程中的作用： 讲解如何使用HDL编写代码，然后通过仿真验证逻辑功能，最后由EDA工具综合生成网表，并下载到PLD或ASIC芯片中。 第十三章：使用Verilog HDL进行数字逻辑设计 模块（module）的定义与实例化： 讲解Verilog的基本设计单元——模块，以及如何将模块组合起来。 赋值语句（assign, always）： 介绍组合逻辑和时序逻辑的建模方式。 逻辑运算符与位运算符： 讲解Verilog中常用的运算符。 组合逻辑电路设计实例： 使用Verilog实现加法器、多路选择器、译码器等。 时序逻辑电路设计实例： 使用Verilog实现D触发器、寄存器、计数器、有限状态机等。 第十四章：使用VHDL进行数字逻辑设计 实体（entity）与结构体（architecture）： 讲解VHDL的基本设计单元。 信号（signal）与变量（variable）： 区别VHDL中的不同数据对象。 进程（process）语句： 介绍VHDL中描述并发和顺序行为的方式。 逻辑运算符与算术运算符： 讲解VHDL中常用的运算符。 组合逻辑电路设计实例： 使用VHDL实现加法器、多路选择器、译码器等。 时序逻辑电路设计实例： 使用VHDL实现D触发器、寄存器、计数器、有限状态机等。 第十五章：EDA工具的使用与实践 EDA工具简介： 介绍常用的EDA（Electronic Design Automation）软件，如Quartus Prime、Vivado、ModelSim等。 项目创建与配置： 讲解如何在EDA工具中创建和配置项目。 HDL代码编写与编辑： 介绍代码编辑器的使用。 仿真验证： 讲解如何编写仿真测试平台（testbench），对设计的逻辑功能进行仿真验证。 逻辑综合： 介绍综合工具如何将HDL代码转化为门级网表。 布局布线与时序分析： 讲解如何将网表映射到目标硬件，并进行时序优化。 硬件编程与下载： 介绍如何将设计下载到FPGA或CPLD开发板上进行实际测试。 第十六章：数字逻辑电路的典型应用 微处理器核心部件： 简述ALU、控制器等数字逻辑电路在CPU中的作用。 数字信号处理（DSP）： 介绍数字逻辑在DSP中的应用，如滤波器、FFT等。 通信系统： 讲解数字逻辑在调制解调、编码解码、协议处理等方面的应用。 嵌入式系统设计： 介绍数字逻辑电路如何构建嵌入式系统的核心控制器和接口。 工业控制与自动化： 阐述数字逻辑在PLC、驱动器等工业设备中的应用。 本书特点： 理论与实践相结合： 每一章的理论讲解都紧密结合实际电路设计，并通过实例加以说明。 循序渐进的难度： 从最基本的概念开始，逐步深入到复杂的系统设计，适合不同层次的学习者。 丰富的图示与例题： 大量使用逻辑图、时序图、真值表等图示，并配有大量的例题和习题，帮助读者巩固所学知识。 现代设计方法： 引入了硬件描述语言和EDA工具，引导读者掌握现代数字逻辑电路的设计流程。 注重工程应用： 最后的章节将所学知识应用于实际工程领域，展现数字逻辑设计的广阔前景。 适用对象： 本书适合电子工程、计算机科学、自动化等专业的本科生、研究生，以及从事相关领域工作的工程师和技术人员。对于有志于深入学习数字逻辑设计、FPGA/CPLD开发、ASIC设计等方面的读者，本书将是一个坚实的起点。

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这本书的装帧和排版简直是灾难，拿到手里就感觉像是随便用一台老旧的激光打印机印出来的。纸张的手感粗糙得让人怀疑是不是从哪个废品站淘来的边角料。更要命的是，内页的字体大小和行距完全没有经过任何设计考量，密密麻麻挤在一起，稍微有点密集恐惧症的人看上几眼估计都要头晕眼花。说实话，作为一本旨在普及基础知识的读物，它在“可读性”这个最基本的要求上就彻底阵亡了。我尝试着去理解其中的某些图表和示意图，结果发现它们清晰度极低，线条模糊不清，许多本该是关键连接点的部分都混成了一团难以辨认的墨点。这让我不禁怀疑，编写者是否真的自己仔细校对和审阅过这些印刷成品？如果他们自己都看不清楚，又怎么指望我们这些初学者能从中获取到哪怕一点点准确的信息呢？阅读体验极其糟糕，我不得不经常对照网上的资料来确认书本上那些模糊的图像到底想表达什么，这完全违背了购买实体教材的初衷。我对这种敷衍至极的出版质量感到非常失望，这根本不配被称作一本正规出版物。

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从语言表达的角度来看，这本书的叙述风格极其晦涩和教条化，完全没有起到引导和激发兴趣的作用。作者似乎更倾向于使用堆砌专业术语的方式来构建文本，每一个句子都充满了冗长的从句和拗口的被动语态，读起来像是直接将德语或俄语的教科书硬生生地翻译过来，缺乏应有的流畅性和亲和力。例如，当解释一个简单的开关电路时，他可能需要用三行复杂的句子来描述本应一句话就能概括清楚的概念。这种表达方式极大地增加了读者的认知负荷，使得我们不得不花费大量的精力去解码文字本身，而不是专注于理解背后的物理原理。一本优秀的教材应该像一位耐心且富有激情的老师，用清晰易懂的方式引导学生进入一个新领域。然而，这本书给人的感觉更像是冷冰冰的法律条文，它没有提供任何可以让人产生“原来如此！”的顿悟瞬间，只是机械地灌输着一堆需要死记硬背的符号和定义。对于那些希望通过阅读培养对电子技术热情的读者来说，这本书无疑是一盆冰冷的死水。

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这本书的内容组织逻辑混乱得令人发指，简直像是一本被随手撕开后又胡乱粘合起来的笔记大杂烩。章节之间的跳转毫无预兆，前一页还在讨论某个复杂的半导体器件的工作原理，下一页突然毫无过渡地跳到了直流电源的滤波电路设计，让人摸不着头脑，完全跟不上作者的思路。更让人费解的是，一些至关重要的基础概念，比如基尔霍夫定律或者欧姆定律的深入应用，被一带而过，只给出了一个生硬的公式，却没有任何配套的、详细的解题步骤或生活化的实例来帮助理解。相反，一些过于晦涩难懂的、在入门阶段根本用不到的理论细节，却被大篇幅地铺陈开来，仿佛作者急于展示自己学识的渊博，却完全忽略了读者的学习曲线。我花了大把时间试图在章节之间建立起内在的联系，但最终发现，这根本不是一个系统性的知识体系，而更像是一堆零散知识点的堆砌，对于想要建立扎实基础的学习者来说，它提供的帮助微乎其微，反而更容易让人在初始阶段就产生强烈的挫败感。

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这本书的习题设计简直是脱离实际操作的“空中楼阁”，完全无法起到巩固学习的作用。读完一个章节，我满怀信心地想通过练习来检验自己的掌握程度，结果发现题目要么过于简单，停留在机械地套用公式的层面，缺乏对实际工程问题的分析和判断能力的培养；要么就是难度陡增，突然跳跃到需要极其复杂的数学推导才能勉强解出的题目，而且这些题目往往与该章节传授的知识点关联度不高，更像是从另一个更高级别的专业参考书中随意摘抄过来的。最令人诟病的是，全书几乎找不到任何配套的参考答案或详细的解题步骤。这意味着如果你在解题过程中遇到了困难，根本无从下手去核对自己的思路是否正确，也无法从正确的解法中学习经验。学习技术知识，实践和反馈至关重要，而这本书完全切断了学习者获取反馈的渠道，使得习题部分形同虚设，最终只是徒增了读者的焦虑感和对自身学习效果的怀疑。

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我必须指出这本书中存在的许多知识点描述上的严重偏差和过时信息。鉴于电子技术领域的日新月异，一本严肃的教材理应紧跟最新的行业标准和器件发展趋势。然而，这本书中引用的许多电路实例和元器件参数，明显停留在上个世纪八九十年代的水平。例如，在讨论功率晶体管的选择时，它还在大篇幅地推荐那些已经被现代MOSFET或IGBT完全取代的BJT型号，并且对这些老旧器件的损耗特性描述得过于理想化，完全没有提及现代器件在热管理和开关速度上的巨大优势。更令人担忧的是，在对某些基本元器件的物理模型解释上，似乎存在着概念性的错误，例如对PN结反向偏置下漏电流的描述，与目前公认的半导体物理学模型存在明显的出入。对于初学者而言，如果一开始就接受了错误的或过时的信息，那么未来在实际应用中进行故障排查或电路优化时，无疑会走上歧途。这不仅仅是陈旧的问题，而是关乎信息准确性的根本问题，这对于一本技术类书籍来说是不可饶恕的。

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