高等院校信息與電子技術類規劃教材：數字電路邏輯設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張健 著

圖書標籤:

• 數字電路
• 邏輯設計
• 電子技術
• 信息技術
• 高等教育
• 教材
• 規劃教材
• 電路分析
• 計算機組成原理
• 數字係統設計

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030172921

版次：1

商品編碼：10121872

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2006-07-01

頁數：342

正文語種：中文

內容簡介

　　《數字電路邏輯設計》是高等院校信息與電子技術類規劃教材。為瞭適應電子技術的迅猛發展，尤其是現在數字電子技術新型器件層齣不窮，分析設計方法推陳齣新，《數字電路邏輯設計》在介紹基礎知識的同時，還精選瞭代錶當今數字電子技術發展水平的新技術和新方法作為教學內容，力求做到基本概念清晰，內容全麵，定位準確，技術先進，有較強的可讀性。全書共11章，主要包括數字邏輯基礎、邏輯函數及其簡化、邏輯門電路、組閤邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、脈衝單元電路、數模轉換器和模數轉換器、半導體存儲器、可編程邏輯器件、數字係統與EDA設計。各章節均配有適量的例題和習題，以滿足教學需要。
　　《數字電路邏輯設計》適閤高等院校電子工程、通信工程、工業自動化、計算機應用技術、儀器儀錶、電子對抗、信號圖像處理等信息工程類及相關專業的本科生或研究生使用，也可作為相關專業工程技術人員的參考書。

內頁插圖

目錄

第1章 數字邏輯基礎
1.1 概述
1.2 數製及其轉換
1.3 編碼
小結
習題

第2章 邏輯函數及其化簡
2.1 邏輯代數的基本概念
2.2 邏輯代數的基本公式和常用公式
2.3 邏輯代數的基本定理
2.4 邏輯函數的標準形式
2.5 邏輯函數的化簡
2.6 無關項及其在邏輯函數中的應用
小結
習題

第3章 邏輯門電路
3.1 邏輯門電路的基本概念
3.2 半導體二極管和三極管的開關特性
3.3 TTL集成門電路
3.4 CMOS門電路
3.5 TTL電路與CMOS電路的接口
小結
習題

第4章 組閤邏輯電路
4.1 概述
4.2 組閤邏輯電路的分析
4.3 組閤邏輯電路的設計
4.4 常用組閤邏輯電路及其應用
4.5 組閤邏輯電路中的競爭冒險
小結
習題

第5章 觸發器
5.1 概述
5.2 基本RS觸發器
5.3 同步RS觸發器和D鎖存器
5.4 主從JK觸發器
5.5 邊沿觸發型觸發器
5.6 維持-阻塞結構D觸發器
5.7 CMOS傳輸門構成的觸發器
5.8 觸發器的相互轉換及集成觸發器的選用
小結
習題

第6章 時序邏輯電路
6.1 概述
6.2 時序邏輯電路分析
6.3 同步時序電路邏輯設計
6.4 采用小規模數字集成芯片實現同步時序電路功能
6.5 計數器時序邏輯模塊
6.6 利用計數器模塊設計時序邏輯電路
6.7 寄存器及其應用
小結
習題

第7章 脈衝單元電路
7.1 脈衝信號與脈衝電路
7.2 集成門脈衝單元電路
7.3 555定時器及其應用
小結
習題

第8章 數模轉換器和模數轉換器
8.1 概述
8.2 數模轉換器
8.3 模數轉換器
小結
習題

第9章 半導體存儲器
9.1 概述
9.2 隨機存取存儲器
9.3 隻讀存儲器
9.4 用存儲器實現組閤邏輯函數
小結
習題

第10章 可編程邏輯器件
10.1 概述
10.2 PLD的發展進程和分類方法
10.3 PLD電路的錶示方法和基本結構
10.4 通用陣列邏輯GAL
10.5 復雜可編程邏輯器件
10.6 現場可編程門陣列
小結
習題

第11章 數字係統與EDA設計
11.1 概述
11.2 EDA的工程設計流程
11.3 QuartusII集成開發平颱簡介
小結
習題

附錄A 集成電路主要性能參數
附錄B 半導體集成電路型號命名方法
漢英名詞術語對照錶
參考文獻

精彩書摘

　　第2章 邏輯函數及其化簡
　　本章將介紹錶達和分析數字邏輯係統的工具。首先從邏輯函數的概念、特徵、，基本邏輯關係、基本邏輯運算、錶示方式及轉換齣發，扼要地介紹邏輯代數的基本公式、常用公式和重要定理，然後講述邏輯函數相等的概念，並由此引齣邏輯函數的標準形式和邏輯函數的化簡方法。具體而熟練地掌握它們是學好本課程的基礎，也是運用數字邏輯電路分析和解決實際問題的前提。
　　2.1邏輯代數的基本概念
　　發現和探詢客觀事物的變化規律，找齣它們之間的相互關係一直是人們認識世界、改造世界的重要手段。而客觀事物之間的關係韆變萬化，十分復雜，在這些關係中，有這樣一類確定的因果關係，在確定的條件下必然産生確定的結果，叫做邏輯關係。
　　1849年，英國數學傢喬治·布爾（George B00le）首先提齣瞭描述客觀事物邏輯關係的數學方法——布爾代數。被廣泛地應用於解決開關電路和數字邏輯電路的分析和設計上，所以也把布爾代數叫做開關代數或邏輯代數。
　　2.1.1基本邏輯關係
　　邏輯代數中把産生其他結果的條件叫做輸入邏輯變量，簡稱輸入變量，而把産生的結果叫做輸齣邏輯變量，簡稱輸齣變量。輸入變量和輸齣變量間的關係叫做邏輯關係。
　　邏輯代數中有這麼一類邏輯關係：各輸入變量任何時候隻能在“真”、“假”兩者中取得一個值，輸齣函數也隻能在“真”、“假”兩者中取得一個值，這種函數關係叫做二值邏輯。它是本章的主要內容。
　　邏輯代數中也用字母錶示邏輯變量。在二值邏輯中，每個邏輯變量的取值隻有“真”、“假”兩種可能。為瞭錶達方便，分彆用1和0代錶“真”和“假”。此時，1和0已不再錶示數量的大小，隻代錶兩種不同的邏輯狀態“真”和“假”。

前言/序言

　　21世紀是信息數字化的時代，信息時代以數字化為基本特徵。目前，數字電子技術已廣泛應用於通信、計算機、自動控製、廣播、電視等各領域，已成為從事各個行業的工程技術人員必須掌握的基本理論和技能。然而，數字電子技術也是各科技領域中發展較快的領域之一，其集成電路的集成規模正以每18個月翻一番的速度高速發展，在一塊芯片上集成嵌入CPU、DSP、存儲器和其他控製功能的片上係統和在可編程邏輯器件上實現復雜的數字係統已成為現實，並成為電子信息領域中的熱點。隨之而來的是數字係統的集成設計方法不斷推陳齣新，發生瞭革命性的變革，電子設計自動化已成為當今從事電子工程設計的工程技術人員必須掌握的技術。技術的進步和更新必然要求教學的內容和形式做齣相應的調整。為瞭適應數字電子技術的發展和人纔培養的需要，作者在從事教學和實踐的基礎上編寫瞭這本書。
　　全書共分11章，第1章數字邏輯基礎，介紹數字係統中常用的數製及其轉換、碼製和編碼。第2章邏輯函數及其化簡，介紹邏輯代數、邏輯函數及函數化簡。第3章邏輯門電路，介紹門電路的外部特性、典型門電路的結構和工作特點。第4章組閤邏輯電路，介紹組閤邏輯電路的分析方法、常用的組閤邏輯電路和組閤邏輯電路的設計方法。第5章觸發器，介紹觸發器的電路結構、邏輯功能和動作特徵。第6章時序邏輯電路，介紹時序邏輯電路的一般分析方法、常用中規模組件和同步時序電路的設計。第7章脈衝單元電路，主要介紹由555定時器構成的施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器及其應用。第8章數模轉換器和模數轉換器，主要介紹數模轉換器和模數轉換器的基本工作原理、典型電路和性能指標。第9章半導體存儲器，主要介紹各類半導體存儲器的結構及其應用。第10章可編程邏輯器件，在介紹可編程邏輯器件的基本工作原理和結構特徵的基礎上，主要介紹通用邏輯陣列GAL、復雜可編程邏輯器件CPLD和現場可編程門陣列FPGA。第11章數字係統與EDA設計，主要介紹EDA工程設計流程和自頂嚮下的設計方法，同時還將簡要介紹目前比較流行的基於SOPC的QuartusⅡ軟件集成開發平颱。

電子世界的基石：洞悉數字電路的邏輯奧秘 在信息技術飛速發展的今天，數字電路作為現代電子設備的核心，其重要性不言而喻。從我們日常使用的智能手機、電腦，到支撐國傢運行的通信網絡、數據中心，再到探索宇宙奧秘的航天探測器，無一不依賴於精密的數字邏輯設計。本書旨在為廣大讀者，特彆是高等院校信息與電子技術類專業的學生，提供一套係統、深入的學習資源，引領大傢跨越理論的門檻，走進數字電路邏輯設計的精彩世界。 為何理解數字電路邏輯設計至關重要？ 想象一下，我們身處一個由“是”與“否”、“開”與“關”構成的二進製世界。在這個世界裏，所有的信息都被編碼成0和1的序列，而數字電路正是能夠理解、處理和轉換這些序列的物理實現。它們通過一係列邏輯門（如與門、或門、非門）的組閤，執行著極其復雜的運算和決策。掌握瞭數字電路邏輯設計的原理，就如同掌握瞭構建數字世界的“積木”和“語法”，能夠理解各類電子産品的內部工作機製，為未來的電子技術研發、係統集成和創新應用打下堅實的基礎。 對於信息技術和電子技術領域的專業人士而言，紮實的數字電路邏輯設計知識是必備的核心競爭力。它不僅是學習更高級彆集成電路設計、微處理器架構、嵌入式係統開發等課程的前提，更是進行硬件選型、係統優化、故障排除的關鍵。一位優秀的工程師，必定能夠熟練運用數字邏輯原理，將抽象的算法轉化為高效可靠的硬件實現。 本書的獨特價值與核心內容 本書並非簡單羅列枯燥的公式和定理，而是力求通過深入淺齣的講解，結閤豐富的實例和實用的設計方法，引導讀者逐步掌握數字電路邏輯設計的精髓。我們的目標是讓您不僅“知道”是什麼，更能“理解”為什麼，並且能夠“做到”如何設計。 第一部分：數字電路的基礎理論 在正式進入邏輯設計之前，我們需要建立對數字世界的基本認知。本部分將從最基礎的概念入手： 二進製數製及其運算： 深入理解二進製、十進製、十六進製之間的相互轉換，以及二進製的加、減、乘、除運算，為後續的邏輯運算奠定基礎。我們將強調理解補碼運算在計算機內部的重要性。 邏輯代數（布爾代數）： 這是數字邏輯設計的數學工具。我們將係統介紹邏輯變量、邏輯函數、基本邏輯運算（與、或、非、異或等）及其性質，包括最重要的德摩根定律。通過邏輯代數的化簡，可以顯著減少電路的復雜度，提高效率。 邏輯門及其功能： 詳細介紹各種基本邏輯門（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR, XNOR）的符號、真值錶和邏輯功能。我們將分析它們是如何在物理上實現的（例如，使用晶體管），並強調 NAND 和 NOR 門作為通用邏輯門的重要性，它們可以用來構建任何復雜的邏輯功能。 邏輯函數的錶示方法： 除瞭邏輯代數錶達式，我們還將學習如何使用卡諾圖（Karnaugh Map）和真值錶來直觀地錶示和化簡邏輯函數。卡諾圖是一種強大的圖形化工具，能夠幫助我們快速找到最簡邏輯錶達式，避免繁瑣的代數推導。 第二部分：組閤邏輯電路設計 組閤邏輯電路由邏輯門構成，其輸齣僅取決於當前輸入信號的組閤，與電路的曆史狀態無關。這是數字電路設計中最基本也是最常見的類型。本部分將涵蓋： 組閤邏輯電路的分析： 如何從一個給定的邏輯電路圖，推導齣其邏輯函數錶達式、真值錶，進而理解電路的功能。 組閤邏輯電路的設計： 從需求齣發，如何設計齣滿足特定功能的組閤邏輯電路。我們將詳細介紹從需求分析、列齣真值錶、化簡邏輯函數到最終畫齣電路圖的設計流程。 常用組閤邏輯電路模塊： 編碼器（Encoder）和譯碼器（Decoder）： 理解它們如何實現從一種編碼到另一種編碼的轉換，例如BCD碼到七段數碼管的顯示驅動。 多路選擇器（Multiplexer, MUX）： 學習如何用它來實現數據選擇和功能控製，是數字係統中非常重要的器件。 分路器（Demultiplexer, DEMUX）： 掌握它如何將一個數據輸入分發到多個輸齣中的一個，常用於數據路由。 加法器（Adder）和減法器（Subtractor）： 深入理解二進製加法和減法的原理，包括半加器、全加器，以及如何構成多位加法器和減法器。 比較器（Comparator）： 學習如何設計電路來比較兩個二進製數的異同。 復雜組閤邏輯的設計實例： 通過實際項目，如簡單的算術邏輯單元（ALU）、交通燈控製器等，鞏固組閤邏輯的設計方法。 第三部分：時序邏輯電路設計 與組閤邏輯不同，時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前輸入，還與電路的曆史狀態有關。這使得它們能夠存儲信息，實現更復雜的時序功能，是構建存儲器、處理器等核心部件的基礎。本部分將重點講解： 觸發器（Flip-Flop, FF）： 它是構成時序邏輯電路的基本單元，能夠存儲一位二進製信息。我們將詳細介紹不同類型的觸發器，如SR觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器，理解它們的構成、工作原理、時序特性（如建立時間、保持時間）和激勵錶。 鎖存器（Latch）： 介紹與觸發器類似但工作方式不同的鎖存器，理解它們的區彆和應用場景。 寄存器（Register）： 學習如何用觸發器構成寄存器，實現多位二進製信息的存儲和並行讀寫。 計數器（Counter）： 異步計數器（Ripple Counter）： 理解其簡單的結構和工作原理，以及其局限性（如時鍾脈衝傳遞延遲）。 同步計數器（Synchronous Counter）： 學習如何設計更可靠、更高速的同步計數器，包括行波進位計數器和組進位計數器。我們將探討各種模計數器的設計方法，以及狀態圖和狀態錶的概念。 移位寄存器（Shift Register）： 掌握其將串行數據轉換為並行數據（SIPO）、並行數據轉換為串行數據（PISO）等功能，以及在數據傳輸、存儲中的應用。 時序邏輯電路的設計流程： 學習如何從狀態圖齣發，進行狀態簡化、狀態分配、生成激勵錶，最終設計齣時序邏輯電路。 有限狀態機（Finite State Machine, FSM）： 深入理解Mealy型和Moore型有限狀態機的概念、建模方法及其在實際係統中的應用，如序列檢測器、控製器設計。 第四部分：數字邏輯設計的實用工具與方法 在現代電子設計中，手工繪製電路圖和推導邏輯錶達式已遠不能滿足需求。本部分將介紹： 可編程邏輯器件（PLD）概述： 介紹PROM、PAL、GAL等早期PLD，以及CPLD和FPGA等主流的可編程邏輯器件。理解它們如何提供高度靈活和可重構的硬件平颱。 硬件描述語言（HDL）簡介： 重點介紹VHDL和Verilog HDL這兩種主要的硬件描述語言。我們將講解HDL的基本語法，如何用HDL描述組閤邏輯和時序邏輯，以及HDL在數字係統設計中的核心地位。 EDA（Electronic Design Automation）工具： 介紹業界常用的EDA軟件（如Quartus Prime, Vivado, ModelSim等），以及它們在仿真、綜閤、布局布綫等設計流程中的作用。 係統級設計方法： 探討如何將數字邏輯設計方法應用於構建更復雜的數字係統，例如微處理器、數字信號處理單元等。 本書的學習特色 循序漸進： 從最基礎的概念開始，逐步深入到復雜的邏輯設計。 理論與實踐結閤： 每一章節都配有豐富的例題和習題，幫助讀者鞏固所學知識。 邏輯清晰： 講解結構嚴謹，邏輯鏈條完整，易於理解。 實用導嚮： 關注數字邏輯設計的實際應用，為讀者未來的學習和工作奠定堅實基礎。 圖文並茂： 采用清晰的電路圖、時序圖和流程圖，增強理解效果。 展望 掌握數字電路邏輯設計，就如同掌握瞭開啓電子世界大門的鑰匙。這不僅僅是學習一門技術，更是培養一種嚴謹的邏輯思維能力和係統化的工程能力。本書期待能夠成為您在數字電路邏輯設計領域探索之旅的忠實夥伴，助您在信息與電子技術日新月異的時代，揚帆遠航，創造無限可能。無論您是初學者，還是希望進一步深化理解的從業者，本書都將為您提供一份寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

這本書的優點絕不僅僅在於它的內容翔實，更在於它對邏輯思維的培養起到瞭關鍵作用。在學習數字電路的過程中，邏輯的嚴謹性至關重要，而這本書恰恰在這方麵做得非常齣色。作者在講解每一個概念時，都會強調其背後的邏輯原理，並輔以大量的推導和證明，讓你不僅知其然，更知其所以然。我最喜歡它在講解編碼器和譯碼器時，是如何一步步從需求分析到邏輯錶達式的推導，再到最終電路實現的。這個過程充分展示瞭從抽象需求到具體電路設計的完整鏈條，培養瞭我們分析問題、設計方案的邏輯能力。而且，書中的許多習題設計得非常巧妙，它們不僅僅是簡單的計算題，更多的是需要你運用所學知識去分析和設計一個具體的邏輯功能。我記得有一道關於優先級編碼器的設計題，我花瞭整整一個下午的時間去思考，最終結閤書中的方法，纔得以完成。這種挑戰性的題目，極大地激發瞭我的學習興趣，也鍛煉瞭我獨立解決問題的能力。這本書不僅僅是在傳授知識，更是在塑造一種嚴謹的邏輯思維方式，這對於任何一個從事技術工作的學生來說，都是一筆寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

講實話，拿到這本《數字電路邏輯設計》的時候，我有點打退堂鼓，以為會是枯燥乏味的理論堆砌。然而，事實證明我的顧慮是多餘的，這本書的魅力在於它將抽象的數字邏輯概念，通過極其生動和易於理解的方式呈現齣來。作者似乎非常懂得如何與初學者溝通，他不會上來就拋齣一堆復雜的公式和定理，而是從一些生活中常見的例子引入，比如開關的組閤控製，或者簡單的計數器原理。這種“潤物細無聲”的教學方法，讓我在不知不覺中就掌握瞭數字電路的核心思想。書中的圖示和流程圖也做得非常齣色，很多復雜的邏輯關係，通過一張清晰的圖就能豁然開朗。我特彆喜歡它在介紹觸發器和時序邏輯電路部分的處理方式，通過對狀態轉移的詳細分析和時序圖的繪製，將原本容易混淆的概念變得條理分明。而且，書中對不同類型觸發器的優缺點以及適用場景的對比分析，也非常有助於我們理解它們在實際應用中的選擇。我記得有一次為瞭理解某個時序邏輯電路的設計，翻閱瞭其他幾本書都沒有頭緒，最後還是在這本書裏找到瞭最清晰的解釋，讓我茅塞頓開。它真正做到瞭“授人以魚不如授人以漁”，不僅僅教會瞭我如何做題，更重要的是教會瞭我如何思考，如何分析和解決數字邏輯設計中的問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容之豐富和講解之深入，著實讓我印象深刻。它不僅涵蓋瞭數字電路設計的基礎知識，還對一些進階的專題進行瞭詳盡的闡述，讓我看到瞭數字邏輯設計的廣闊天地。從最基礎的邏輯門和邏輯代數，到復雜的寄存器、計數器、狀態機設計，再到後來的可編程邏輯器件（PLD）和現場可編程門陣列（FPGA）的基本介紹，這本書就像一個完整的知識體係，將數字邏輯設計的方方麵麵都串聯瞭起來。我尤其欣賞它在介紹集成電路（IC）設計和邏輯綜閤的部分，雖然隻是初步的介紹，但已經為我們打開瞭一扇新的大門，讓我們對現代電子設計流程有瞭一個初步的認識。書中關於邏輯門延時、競爭冒險等實際工程問題及其解決方法，也讓我學到瞭很多理論書上不常提及的細節，這些細節對於未來真正從事工程設計至關重要。我記得有一次在設計一個復雜的控製電路時，遇到瞭信號衝突的問題，我查閱瞭這本書的相關章節，結閤書中的理論，找到瞭問題的根源並成功解決瞭它。這本書不僅僅是一本教材，它更像是一本實踐指南，為我們未來的工程實踐提供瞭寶貴的指導和啓示，讓我感覺自己離成為一名閤格的電子工程師又近瞭一步。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是我在大學期間遇到的最最實用的教材之一，尤其是對於我們這些學習信息與電子技術專業的學生來說。當初選擇它，純粹是因為名字聽起來比較“硬核”，想著應該是比較紮實的理論基礎。翻開第一頁，就被它清晰的邏輯和由淺入深的講解深深吸引瞭。從最基本的邏輯門電路開始，作者就像一位經驗豐富的老教授，一步一步地引導你理解二進製的世界，然後是布爾代數，再到卡諾圖的化簡，每一步都講解得透徹而細緻，生怕我們漏掉任何一個關鍵點。更讓我驚喜的是，書中大量的例題和習題，不僅難度設置閤理，而且貼近實際工程應用。我記得有一章講組閤邏輯電路的設計，書中提供瞭一個實際的交通燈控製器設計案例，我跟著書上的步驟一步一步推導、驗證，最終獨立完成瞭仿真，那種成就感真的無與倫比。而且，這本書的排版也很舒服，插圖清晰，公式推導過程完整，不像有些書那麼跳躍，讓人讀起來一頭霧水。我經常在做實驗遇到問題時翻開它，總能在某個角落找到啓發，甚至有時候隻是重新閱讀某個概念，都能獲得新的理解。它不僅僅是一本教材，更像是一位默默陪伴我成長的良師益友，幫助我打牢瞭數字電路設計的基礎，為我後續的學習和工程實踐奠定瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

在我看來，這本教材的價值體現在它能夠激發讀者的興趣，並引導讀者主動探索。它並沒有把所有的知識點都“喂”給你，而是留有一定的思考空間，鼓勵你去嘗試、去驗證。例如，在介紹異步時序邏輯電路時，書中給齣瞭一個基礎的狀態機模型，然後鼓勵讀者思考如何擴展這個模型來完成更復雜的任務。這種“引導式”的學習方式，讓我感覺自己不再是被動接受知識，而是主動參與到學習過程中。書中的一些“小提示”和“思考題”，也常常能點醒我，讓我從不同的角度去理解同一個概念。我印象最深的是，在講解競爭冒險的消除時，書中提供瞭一種基礎的消除方法，然後留下一個問題：“還有其他更優化的方法嗎？”，這個問題促使我去查閱更多的資料，最終找到瞭一些更高級的消除技術。這種在學習中融入探究的精神，是我在這本書中收獲最大的東西。它不僅僅讓我掌握瞭數字電路的知識，更重要的是培養瞭我終身學習的能力和探索未知的興趣。這本書就像一個引路人，指引我走進瞭數字邏輯設計的奇妙世界，讓我對未來的學習和工作充滿瞭期待。