高等院校信息与电子技术类规划教材：数字电路逻辑设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张健 著

图书标签:

• 数字电路
• 逻辑设计
• 电子技术
• 信息技术
• 高等教育
• 教材
• 规划教材
• 电路分析
• 计算机组成原理
• 数字系统设计

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030172921

版次：1

商品编码：10121872

包装：平装

开本：16开

出版时间：2006-07-01

页数：342

正文语种：中文

内容简介

　　《数字电路逻辑设计》是高等院校信息与电子技术类规划教材。为了适应电子技术的迅猛发展，尤其是现在数字电子技术新型器件层出不穷，分析设计方法推陈出新，《数字电路逻辑设计》在介绍基础知识的同时，还精选了代表当今数字电子技术发展水平的新技术和新方法作为教学内容，力求做到基本概念清晰，内容全面，定位准确，技术先进，有较强的可读性。全书共11章，主要包括数字逻辑基础、逻辑函数及其简化、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲单元电路、数模转换器和模数转换器、半导体存储器、可编程逻辑器件、数字系统与EDA设计。各章节均配有适量的例题和习题，以满足教学需要。
　　《数字电路逻辑设计》适合高等院校电子工程、通信工程、工业自动化、计算机应用技术、仪器仪表、电子对抗、信号图像处理等信息工程类及相关专业的本科生或研究生使用，也可作为相关专业工程技术人员的参考书。

内页插图

目录

第1章 数字逻辑基础
1.1 概述
1.2 数制及其转换
1.3 编码
小结
习题

第2章 逻辑函数及其化简
2.1 逻辑代数的基本概念
2.2 逻辑代数的基本公式和常用公式
2.3 逻辑代数的基本定理
2.4 逻辑函数的标准形式
2.5 逻辑函数的化简
2.6 无关项及其在逻辑函数中的应用
小结
习题

第3章 逻辑门电路
3.1 逻辑门电路的基本概念
3.2 半导体二极管和三极管的开关特性
3.3 TTL集成门电路
3.4 CMOS门电路
3.5 TTL电路与CMOS电路的接口
小结
习题

第4章 组合逻辑电路
4.1 概述
4.2 组合逻辑电路的分析
4.3 组合逻辑电路的设计
4.4 常用组合逻辑电路及其应用
4.5 组合逻辑电路中的竞争冒险
小结
习题

第5章 触发器
5.1 概述
5.2 基本RS触发器
5.3 同步RS触发器和D锁存器
5.4 主从JK触发器
5.5 边沿触发型触发器
5.6 维持-阻塞结构D触发器
5.7 CMOS传输门构成的触发器
5.8 触发器的相互转换及集成触发器的选用
小结
习题

第6章 时序逻辑电路
6.1 概述
6.2 时序逻辑电路分析
6.3 同步时序电路逻辑设计
6.4 采用小规模数字集成芯片实现同步时序电路功能
6.5 计数器时序逻辑模块
6.6 利用计数器模块设计时序逻辑电路
6.7 寄存器及其应用
小结
习题

第7章 脉冲单元电路
7.1 脉冲信号与脉冲电路
7.2 集成门脉冲单元电路
7.3 555定时器及其应用
小结
习题

第8章 数模转换器和模数转换器
8.1 概述
8.2 数模转换器
8.3 模数转换器
小结
习题

第9章 半导体存储器
9.1 概述
9.2 随机存取存储器
9.3 只读存储器
9.4 用存储器实现组合逻辑函数
小结
习题

第10章 可编程逻辑器件
10.1 概述
10.2 PLD的发展进程和分类方法
10.3 PLD电路的表示方法和基本结构
10.4 通用阵列逻辑GAL
10.5 复杂可编程逻辑器件
10.6 现场可编程门阵列
小结
习题

第11章 数字系统与EDA设计
11.1 概述
11.2 EDA的工程设计流程
11.3 QuartusII集成开发平台简介
小结
习题

附录A 集成电路主要性能参数
附录B 半导体集成电路型号命名方法
汉英名词术语对照表
参考文献

精彩书摘

　　第2章 逻辑函数及其化简
　　本章将介绍表达和分析数字逻辑系统的工具。首先从逻辑函数的概念、特征、，基本逻辑关系、基本逻辑运算、表示方式及转换出发，扼要地介绍逻辑代数的基本公式、常用公式和重要定理，然后讲述逻辑函数相等的概念，并由此引出逻辑函数的标准形式和逻辑函数的化简方法。具体而熟练地掌握它们是学好本课程的基础，也是运用数字逻辑电路分析和解决实际问题的前提。
　　2.1逻辑代数的基本概念
　　发现和探询客观事物的变化规律，找出它们之间的相互关系一直是人们认识世界、改造世界的重要手段。而客观事物之间的关系千变万化，十分复杂，在这些关系中，有这样一类确定的因果关系，在确定的条件下必然产生确定的结果，叫做逻辑关系。
　　1849年，英国数学家乔治·布尔（George B00le）首先提出了描述客观事物逻辑关系的数学方法——布尔代数。被广泛地应用于解决开关电路和数字逻辑电路的分析和设计上，所以也把布尔代数叫做开关代数或逻辑代数。
　　2.1.1基本逻辑关系
　　逻辑代数中把产生其他结果的条件叫做输入逻辑变量，简称输入变量，而把产生的结果叫做输出逻辑变量，简称输出变量。输入变量和输出变量间的关系叫做逻辑关系。
　　逻辑代数中有这么一类逻辑关系：各输入变量任何时候只能在“真”、“假”两者中取得一个值，输出函数也只能在“真”、“假”两者中取得一个值，这种函数关系叫做二值逻辑。它是本章的主要内容。
　　逻辑代数中也用字母表示逻辑变量。在二值逻辑中，每个逻辑变量的取值只有“真”、“假”两种可能。为了表达方便，分别用1和0代表“真”和“假”。此时，1和0已不再表示数量的大小，只代表两种不同的逻辑状态“真”和“假”。

前言/序言

　　21世纪是信息数字化的时代，信息时代以数字化为基本特征。目前，数字电子技术已广泛应用于通信、计算机、自动控制、广播、电视等各领域，已成为从事各个行业的工程技术人员必须掌握的基本理论和技能。然而，数字电子技术也是各科技领域中发展较快的领域之一，其集成电路的集成规模正以每18个月翻一番的速度高速发展，在一块芯片上集成嵌入CPU、DSP、存储器和其他控制功能的片上系统和在可编程逻辑器件上实现复杂的数字系统已成为现实，并成为电子信息领域中的热点。随之而来的是数字系统的集成设计方法不断推陈出新，发生了革命性的变革，电子设计自动化已成为当今从事电子工程设计的工程技术人员必须掌握的技术。技术的进步和更新必然要求教学的内容和形式做出相应的调整。为了适应数字电子技术的发展和人才培养的需要，作者在从事教学和实践的基础上编写了这本书。
　　全书共分11章，第1章数字逻辑基础，介绍数字系统中常用的数制及其转换、码制和编码。第2章逻辑函数及其化简，介绍逻辑代数、逻辑函数及函数化简。第3章逻辑门电路，介绍门电路的外部特性、典型门电路的结构和工作特点。第4章组合逻辑电路，介绍组合逻辑电路的分析方法、常用的组合逻辑电路和组合逻辑电路的设计方法。第5章触发器，介绍触发器的电路结构、逻辑功能和动作特征。第6章时序逻辑电路，介绍时序逻辑电路的一般分析方法、常用中规模组件和同步时序电路的设计。第7章脉冲单元电路，主要介绍由555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器及其应用。第8章数模转换器和模数转换器，主要介绍数模转换器和模数转换器的基本工作原理、典型电路和性能指标。第9章半导体存储器，主要介绍各类半导体存储器的结构及其应用。第10章可编程逻辑器件，在介绍可编程逻辑器件的基本工作原理和结构特征的基础上，主要介绍通用逻辑阵列GAL、复杂可编程逻辑器件CPLD和现场可编程门阵列FPGA。第11章数字系统与EDA设计，主要介绍EDA工程设计流程和自顶向下的设计方法，同时还将简要介绍目前比较流行的基于SOPC的QuartusⅡ软件集成开发平台。

电子世界的基石：洞悉数字电路的逻辑奥秘 在信息技术飞速发展的今天，数字电路作为现代电子设备的核心，其重要性不言而喻。从我们日常使用的智能手机、电脑，到支撑国家运行的通信网络、数据中心，再到探索宇宙奥秘的航天探测器，无一不依赖于精密的数字逻辑设计。本书旨在为广大读者，特别是高等院校信息与电子技术类专业的学生，提供一套系统、深入的学习资源，引领大家跨越理论的门槛，走进数字电路逻辑设计的精彩世界。 为何理解数字电路逻辑设计至关重要？ 想象一下，我们身处一个由“是”与“否”、“开”与“关”构成的二进制世界。在这个世界里，所有的信息都被编码成0和1的序列，而数字电路正是能够理解、处理和转换这些序列的物理实现。它们通过一系列逻辑门（如与门、或门、非门）的组合，执行着极其复杂的运算和决策。掌握了数字电路逻辑设计的原理，就如同掌握了构建数字世界的“积木”和“语法”，能够理解各类电子产品的内部工作机制，为未来的电子技术研发、系统集成和创新应用打下坚实的基础。 对于信息技术和电子技术领域的专业人士而言，扎实的数字电路逻辑设计知识是必备的核心竞争力。它不仅是学习更高级别集成电路设计、微处理器架构、嵌入式系统开发等课程的前提，更是进行硬件选型、系统优化、故障排除的关键。一位优秀的工程师，必定能够熟练运用数字逻辑原理，将抽象的算法转化为高效可靠的硬件实现。 本书的独特价值与核心内容 本书并非简单罗列枯燥的公式和定理，而是力求通过深入浅出的讲解，结合丰富的实例和实用的设计方法，引导读者逐步掌握数字电路逻辑设计的精髓。我们的目标是让您不仅“知道”是什么，更能“理解”为什么，并且能够“做到”如何设计。 第一部分：数字电路的基础理论 在正式进入逻辑设计之前，我们需要建立对数字世界的基本认知。本部分将从最基础的概念入手： 二进制数制及其运算： 深入理解二进制、十进制、十六进制之间的相互转换，以及二进制的加、减、乘、除运算，为后续的逻辑运算奠定基础。我们将强调理解补码运算在计算机内部的重要性。 逻辑代数（布尔代数）： 这是数字逻辑设计的数学工具。我们将系统介绍逻辑变量、逻辑函数、基本逻辑运算（与、或、非、异或等）及其性质，包括最重要的德摩根定律。通过逻辑代数的化简，可以显著减少电路的复杂度，提高效率。 逻辑门及其功能： 详细介绍各种基本逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR, XNOR）的符号、真值表和逻辑功能。我们将分析它们是如何在物理上实现的（例如，使用晶体管），并强调 NAND 和 NOR 门作为通用逻辑门的重要性，它们可以用来构建任何复杂的逻辑功能。 逻辑函数的表示方法： 除了逻辑代数表达式，我们还将学习如何使用卡诺图（Karnaugh Map）和真值表来直观地表示和化简逻辑函数。卡诺图是一种强大的图形化工具，能够帮助我们快速找到最简逻辑表达式，避免繁琐的代数推导。 第二部分：组合逻辑电路设计 组合逻辑电路由逻辑门构成，其输出仅取决于当前输入信号的组合，与电路的历史状态无关。这是数字电路设计中最基本也是最常见的类型。本部分将涵盖： 组合逻辑电路的分析： 如何从一个给定的逻辑电路图，推导出其逻辑函数表达式、真值表，进而理解电路的功能。 组合逻辑电路的设计： 从需求出发，如何设计出满足特定功能的组合逻辑电路。我们将详细介绍从需求分析、列出真值表、化简逻辑函数到最终画出电路图的设计流程。 常用组合逻辑电路模块： 编码器（Encoder）和译码器（Decoder）： 理解它们如何实现从一种编码到另一种编码的转换，例如BCD码到七段数码管的显示驱动。 多路选择器（Multiplexer, MUX）： 学习如何用它来实现数据选择和功能控制，是数字系统中非常重要的器件。 分路器（Demultiplexer, DEMUX）： 掌握它如何将一个数据输入分发到多个输出中的一个，常用于数据路由。 加法器（Adder）和减法器（Subtractor）： 深入理解二进制加法和减法的原理，包括半加器、全加器，以及如何构成多位加法器和减法器。 比较器（Comparator）： 学习如何设计电路来比较两个二进制数的异同。 复杂组合逻辑的设计实例： 通过实际项目，如简单的算术逻辑单元（ALU）、交通灯控制器等，巩固组合逻辑的设计方法。 第三部分：时序逻辑电路设计 与组合逻辑不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入，还与电路的历史状态有关。这使得它们能够存储信息，实现更复杂的时序功能，是构建存储器、处理器等核心部件的基础。本部分将重点讲解： 触发器（Flip-Flop, FF）： 它是构成时序逻辑电路的基本单元，能够存储一位二进制信息。我们将详细介绍不同类型的触发器，如SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器，理解它们的构成、工作原理、时序特性（如建立时间、保持时间）和激励表。 锁存器（Latch）： 介绍与触发器类似但工作方式不同的锁存器，理解它们的区别和应用场景。 寄存器（Register）： 学习如何用触发器构成寄存器，实现多位二进制信息的存储和并行读写。 计数器（Counter）： 异步计数器（Ripple Counter）： 理解其简单的结构和工作原理，以及其局限性（如时钟脉冲传递延迟）。 同步计数器（Synchronous Counter）： 学习如何设计更可靠、更高速的同步计数器，包括行波进位计数器和组进位计数器。我们将探讨各种模计数器的设计方法，以及状态图和状态表的概念。 移位寄存器（Shift Register）： 掌握其将串行数据转换为并行数据（SIPO）、并行数据转换为串行数据（PISO）等功能，以及在数据传输、存储中的应用。 时序逻辑电路的设计流程： 学习如何从状态图出发，进行状态简化、状态分配、生成激励表，最终设计出时序逻辑电路。 有限状态机（Finite State Machine, FSM）： 深入理解Mealy型和Moore型有限状态机的概念、建模方法及其在实际系统中的应用，如序列检测器、控制器设计。 第四部分：数字逻辑设计的实用工具与方法 在现代电子设计中，手工绘制电路图和推导逻辑表达式已远不能满足需求。本部分将介绍： 可编程逻辑器件（PLD）概述： 介绍PROM、PAL、GAL等早期PLD，以及CPLD和FPGA等主流的可编程逻辑器件。理解它们如何提供高度灵活和可重构的硬件平台。 硬件描述语言（HDL）简介： 重点介绍VHDL和Verilog HDL这两种主要的硬件描述语言。我们将讲解HDL的基本语法，如何用HDL描述组合逻辑和时序逻辑，以及HDL在数字系统设计中的核心地位。 EDA（Electronic Design Automation）工具： 介绍业界常用的EDA软件（如Quartus Prime, Vivado, ModelSim等），以及它们在仿真、综合、布局布线等设计流程中的作用。 系统级设计方法： 探讨如何将数字逻辑设计方法应用于构建更复杂的数字系统，例如微处理器、数字信号处理单元等。 本书的学习特色 循序渐进： 从最基础的概念开始，逐步深入到复杂的逻辑设计。 理论与实践结合： 每一章节都配有丰富的例题和习题，帮助读者巩固所学知识。 逻辑清晰： 讲解结构严谨，逻辑链条完整，易于理解。 实用导向： 关注数字逻辑设计的实际应用，为读者未来的学习和工作奠定坚实基础。 图文并茂： 采用清晰的电路图、时序图和流程图，增强理解效果。 展望 掌握数字电路逻辑设计，就如同掌握了开启电子世界大门的钥匙。这不仅仅是学习一门技术，更是培养一种严谨的逻辑思维能力和系统化的工程能力。本书期待能够成为您在数字电路逻辑设计领域探索之旅的忠实伙伴，助您在信息与电子技术日新月异的时代，扬帆远航，创造无限可能。无论您是初学者，还是希望进一步深化理解的从业者，本书都将为您提供一份宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，这本教材的价值体现在它能够激发读者的兴趣，并引导读者主动探索。它并没有把所有的知识点都“喂”给你，而是留有一定的思考空间，鼓励你去尝试、去验证。例如，在介绍异步时序逻辑电路时，书中给出了一个基础的状态机模型，然后鼓励读者思考如何扩展这个模型来完成更复杂的任务。这种“引导式”的学习方式，让我感觉自己不再是被动接受知识，而是主动参与到学习过程中。书中的一些“小提示”和“思考题”，也常常能点醒我，让我从不同的角度去理解同一个概念。我印象最深的是，在讲解竞争冒险的消除时，书中提供了一种基础的消除方法，然后留下一个问题：“还有其他更优化的方法吗？”，这个问题促使我去查阅更多的资料，最终找到了一些更高级的消除技术。这种在学习中融入探究的精神，是我在这本书中收获最大的东西。它不仅仅让我掌握了数字电路的知识，更重要的是培养了我终身学习的能力和探索未知的兴趣。这本书就像一个引路人，指引我走进了数字逻辑设计的奇妙世界，让我对未来的学习和工作充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是我在大学期间遇到的最最实用的教材之一，尤其是对于我们这些学习信息与电子技术专业的学生来说。当初选择它，纯粹是因为名字听起来比较“硬核”，想着应该是比较扎实的理论基础。翻开第一页，就被它清晰的逻辑和由浅入深的讲解深深吸引了。从最基本的逻辑门电路开始，作者就像一位经验丰富的老教授，一步一步地引导你理解二进制的世界，然后是布尔代数，再到卡诺图的化简，每一步都讲解得透彻而细致，生怕我们漏掉任何一个关键点。更让我惊喜的是，书中大量的例题和习题，不仅难度设置合理，而且贴近实际工程应用。我记得有一章讲组合逻辑电路的设计，书中提供了一个实际的交通灯控制器设计案例，我跟着书上的步骤一步一步推导、验证，最终独立完成了仿真，那种成就感真的无与伦比。而且，这本书的排版也很舒服，插图清晰，公式推导过程完整，不像有些书那么跳跃，让人读起来一头雾水。我经常在做实验遇到问题时翻开它，总能在某个角落找到启发，甚至有时候只是重新阅读某个概念，都能获得新的理解。它不仅仅是一本教材，更像是一位默默陪伴我成长的良师益友，帮助我打牢了数字电路设计的基础，为我后续的学习和工程实践奠定了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

讲实话，拿到这本《数字电路逻辑设计》的时候，我有点打退堂鼓，以为会是枯燥乏味的理论堆砌。然而，事实证明我的顾虑是多余的，这本书的魅力在于它将抽象的数字逻辑概念，通过极其生动和易于理解的方式呈现出来。作者似乎非常懂得如何与初学者沟通，他不会上来就抛出一堆复杂的公式和定理，而是从一些生活中常见的例子引入，比如开关的组合控制，或者简单的计数器原理。这种“润物细无声”的教学方法，让我在不知不觉中就掌握了数字电路的核心思想。书中的图示和流程图也做得非常出色，很多复杂的逻辑关系，通过一张清晰的图就能豁然开朗。我特别喜欢它在介绍触发器和时序逻辑电路部分的处理方式，通过对状态转移的详细分析和时序图的绘制，将原本容易混淆的概念变得条理分明。而且，书中对不同类型触发器的优缺点以及适用场景的对比分析，也非常有助于我们理解它们在实际应用中的选择。我记得有一次为了理解某个时序逻辑电路的设计，翻阅了其他几本书都没有头绪，最后还是在这本书里找到了最清晰的解释，让我茅塞顿开。它真正做到了“授人以鱼不如授人以渔”，不仅仅教会了我如何做题，更重要的是教会了我如何思考，如何分析和解决数字逻辑设计中的问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的优点绝不仅仅在于它的内容翔实，更在于它对逻辑思维的培养起到了关键作用。在学习数字电路的过程中，逻辑的严谨性至关重要，而这本书恰恰在这方面做得非常出色。作者在讲解每一个概念时，都会强调其背后的逻辑原理，并辅以大量的推导和证明，让你不仅知其然，更知其所以然。我最喜欢它在讲解编码器和译码器时，是如何一步步从需求分析到逻辑表达式的推导，再到最终电路实现的。这个过程充分展示了从抽象需求到具体电路设计的完整链条，培养了我们分析问题、设计方案的逻辑能力。而且，书中的许多习题设计得非常巧妙，它们不仅仅是简单的计算题，更多的是需要你运用所学知识去分析和设计一个具体的逻辑功能。我记得有一道关于优先级编码器的设计题，我花了整整一个下午的时间去思考，最终结合书中的方法，才得以完成。这种挑战性的题目，极大地激发了我的学习兴趣，也锻炼了我独立解决问题的能力。这本书不仅仅是在传授知识，更是在塑造一种严谨的逻辑思维方式，这对于任何一个从事技术工作的学生来说，都是一笔宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容之丰富和讲解之深入，着实让我印象深刻。它不仅涵盖了数字电路设计的基础知识，还对一些进阶的专题进行了详尽的阐述，让我看到了数字逻辑设计的广阔天地。从最基础的逻辑门和逻辑代数，到复杂的寄存器、计数器、状态机设计，再到后来的可编程逻辑器件（PLD）和现场可编程门阵列（FPGA）的基本介绍，这本书就像一个完整的知识体系，将数字逻辑设计的方方面面都串联了起来。我尤其欣赏它在介绍集成电路（IC）设计和逻辑综合的部分，虽然只是初步的介绍，但已经为我们打开了一扇新的大门，让我们对现代电子设计流程有了一个初步的认识。书中关于逻辑门延时、竞争冒险等实际工程问题及其解决方法，也让我学到了很多理论书上不常提及的细节，这些细节对于未来真正从事工程设计至关重要。我记得有一次在设计一个复杂的控制电路时，遇到了信号冲突的问题，我查阅了这本书的相关章节，结合书中的理论，找到了问题的根源并成功解决了它。这本书不仅仅是一本教材，它更像是一本实践指南，为我们未来的工程实践提供了宝贵的指导和启示，让我感觉自己离成为一名合格的电子工程师又近了一步。