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出版者:高等教育出版社

作者:杜德昌

出品人:

页数:204

译者:

出版时间:2007-3

价格:19.20元

装帧:

isbn号码:9787040210347

丛书系列:

图书标签:

• 电工技术
• 电子技术
• 电路分析
• 电工电子应用
• 基础电子学
• 电力系统
• 电子元件
• 传感器技术
• 自动化控制
• 实训指导

《数字电路与逻辑设计》 本书内容概览 本书旨在为读者提供数字电路与逻辑设计领域的系统性知识和实践技能。内容涵盖数字信号的基础概念、逻辑门电路的工作原理、组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法，以及常用的数字集成电路及其应用。全书结构清晰，由浅入深，理论与实践相结合，旨在帮助读者掌握数字系统设计的基本原理和关键技术，为进一步学习和从事相关领域的工作奠定坚实基础。 第一章 数字信号与数制 数字信号基础： 模拟信号与数字信号的定义、特点与区别。 数字信号的采样、量化与编码过程。 数字信号的优势，如抗干扰能力强、易于存储和处理、精度高等。 电平与逻辑状态：高电平、低电平，逻辑“1”与逻辑“0”的表示。 时序波形的概念与解读。 数制与编码： 二进制、八进制、十进制、十六进制等常用数制的表示方法。 不同数制之间的相互转换。 二进制数的算术运算：加法、减法、乘法、除法。 原码、反码、补码表示法及其相互转换，重点讲解补码在计算机中的应用。 BCD码（二进制编码的十进制码）的表示与应用。 其他常用编码：ASCII码、格雷码等，及其特点和应用场景。 第二章 逻辑门电路 基本逻辑门： AND门、OR门、NOT门（反相器）的逻辑功能、逻辑符号、真值表。 基本逻辑运算的数学表达式（布尔代数）。 CMOS技术与TTL技术在基本逻辑门实现上的区别与特点。 通用逻辑门： NAND门（非与门）、NOR门（非或门）的逻辑功能、逻辑符号、真值表、布尔表达式。 NAND门和NOR门作为万能门的重要性：仅用NAND门或NOR门即可实现所有其他逻辑功能。 XOR门（异或门）、XNOR门（同或门）的逻辑功能、逻辑符号、真值表、布尔表达式。 XOR门在奇偶校验、算术运算等方面的应用。 集成逻辑门电路： TTL系列和CMOS系列逻辑门集成电路的基本介绍。 集成电路的封装形式、引脚功能。 集成逻辑门电路的电气特性：电源电压、输入输出电平、功耗、传播延迟等。 逻辑门电路的实际应用示例：开关控制、信号隔离等。 第三章 组合逻辑电路 组合逻辑电路概述： 组合逻辑电路的定义：输出仅取决于当前输入信号的组合，无记忆性。 组合逻辑电路的设计步骤：需求分析、逻辑函数表达式、逻辑图绘制。 布尔代数与逻辑化简： 布尔代数的基本定律与定理：交换律、结合律、分配律、互补律、同一律、零律、吸收律、德摩根定理等。 卡诺图（Karnaugh Map）化简法：二维、三维、四维卡诺图的绘制与应用，如何从中提取最简乘积和或和最简或积表达式。 Quine-McCluskey方法（简称QM法）：一种系统化的逻辑化简方法，适用于更复杂的逻辑函数。 常用组合逻辑电路： 译码器（Decoder）： 功能：将n位二进制输入译成2^n个唯一的输出信号。 分类：1-of-2^n译码器、BCD-7段译码器。 应用：指令译码、存储器地址选择、LED显示控制等。 编码器（Encoder）： 功能：将2^n个输入信号转换为n位二进制输出。 优先级编码器（Priority Encoder）：处理输入信号并非只有一个有效的情况。 应用：键盘输入编码、状态编码等。 数据选择器（Multiplexer，MUX）： 功能：根据选择控制信号，从多路输入信号中选择一路送往输出端。 分类：2-to-1, 4-to-1, 8-to-1等。 应用：数据通路选择、逻辑函数实现、并行-串行转换等。 数据分配器（Demultiplexer，DEMUX）： 功能：将一路输入信号，根据选择控制信号，送到多路输出中的某一路。 应用：数据分发、多路输出控制等。 加法器（Adder）： 半加器（Half Adder）：实现一位二进制数的相加。 全加器（Full Adder）：实现三位二进制数的相加（包含低位进位）。 串行加法器、并行加法器（行波进位加法器、超前进位加法器）。 应用：算术逻辑单元（ALU）的核心组件。 比较器（Comparator）： 功能：比较两个二进制数的大小。 一位比较器、多位比较器。 应用：数据排序、条件判断等。 代码转换器（Code Converter）： 如BCD转7段显示码，二进制转格雷码等。 应用：数码显示、数据传输等。 第四章 时序逻辑电路 时序逻辑电路概述： 定义：输出不仅取决于当前输入，还取决于电路的存储状态（历史信息）。 构成：组合逻辑电路和存储电路（触发器）的结合。 时钟信号：同步时序逻辑电路的核心，驱动状态的同步变化。 触发器（Flip-Flop）： 基本概念：具有两种稳定状态，能够存储一位二进制信息。 SR触发器： S置位、R复位，结构、真值表、状态方程。 D触发器（数据触发器）： D输入，透传特性，用于数据存储和延迟。 JK触发器： J置位、K复位，功能完备，可模拟SR和T触发器。 T触发器（翻转触发器）： T输入，翻转状态。 主从触发器： 克服主触发器的冒险信号问题，保证输出的稳定性。 边沿触发器： 对时钟信号的上升沿或下降沿敏感，提高电路的运行速度和稳定性。 触发器的状态转换图与状态表。 寄存器（Register）： 功能：存储多位二进制信息，通常由多个触发器组成。 并行输入/并行输出寄存器。 移位寄存器（Shift Register）： 串入/串出、串入/并出、并入/串出、并入/并出。 SISO, SIPO, PISO, PIPO。 应用：串-并转换、移位运算、延时等。 计数器（Counter）： 功能：对输入时钟脉冲的个数进行计数。 异步计数器（行波计数器）： 各级触发器的时钟由前级触发器的输出驱动，存在延迟累积。 同步计数器： 所有触发器的时钟由同一外部时钟信号驱动，速度快，结构相对复杂。 进制计数器： 二进制计数器（模2计数器）。 十进制计数器（BCD计数器）：由多个触发器构成，但模数是10。 加法计数器与减法计数器。 任意进制计数器。 应用：频率测量、分频、定时、顺序控制等。 状态机（State Machine）： 有限状态机（Finite State Machine, FSM）： 摩尔（Moore）模型：输出只取决于当前状态。 米利（Mealy）模型：输出取决于当前状态和当前输入。 状态图与状态表的设计。 状态机的实现：利用触发器存储状态，利用组合逻辑电路产生下一状态和输出。 应用：序列检测、控制器设计、通信协议实现等。 第五章 数字集成电路及其应用 数字集成电路的分类： 小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）。 TTL系列、CMOS系列、ECL系列等主要集成电路系列的技术特点、功耗、速度、抗干扰能力等对比。 常用数字集成电路芯片： 逻辑门芯片（如74LS00系列 NAND门）。 译码器/编码器芯片（如74LS138 3-to-8译码器）。 数据选择器/分配器芯片（如74LS157 四路2-to-1数据选择器）。 触发器/寄存器芯片（如74LS174 六D触发器）。 计数器芯片（如74LS161 四位同步二进制计数器）。 专用集成电路（ASIC）与现场可编程门阵列（FPGA）的概念介绍。 集成电路的应用： 嵌入式系统： 简单微控制器、逻辑控制单元的设计。 工业自动化： 传感器信号处理、执行器控制、PLC（可编程逻辑控制器）基础。 通信设备： 信号编码/解码、数据传输控制。 数字显示： LED、LCD驱动电路设计。 测试与测量仪器： 信号生成、数据采集、计数与显示。 简单的数字系统设计示例： 如交通灯控制器、数字密码锁等。 实验与实践 本书的每个章节后都附带相应的实验项目，引导读者在实际操作中巩固理论知识。实验内容涵盖使用逻辑门搭建基本逻辑电路，利用面包板或实验箱设计和验证组合逻辑电路（如译码器、加法器），搭建和调试时序逻辑电路（如触发器、寄存器、计数器），以及利用通用逻辑芯片实现简单的数字系统。通过动手实践，读者能够更深入地理解数字电路的工作原理，提升解决实际问题的能力。 总结 《数字电路与逻辑设计》为读者提供了一个坚实的数字电路设计基础。本书内容全面，逻辑严谨，语言生动，注重概念的清晰讲解和实际应用的结合。通过学习本书，读者将能够独立分析和设计各种数字逻辑电路，为进一步深入学习微处理器、微控制器、数字信号处理以及其他相关领域的知识打下坚实基础。

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