高等学校电子类系列教材：数字电路与系统（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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傅友登 等 著

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• 数字电路
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• 电子工程
• 计算机硬件
• 电路分析
• 数字逻辑

出版社： 四川大学出版社

ISBN：9787561426487

版次：2

商品编码：10974602

包装：平装

开本：16开

出版时间：2006-02-01

用纸：胶版纸

页数：439

正文语种：中文

内容简介

《高等学校电子类系列教材：数字电路与系统（第2版）》系统地介绍了数字电路与系统地基本理论及其设计方法。全书内容是参照国家教育部颁布的本课程的基本要求进行编写的。为适应当前数字电子技术发展要求，充实了可编程逻辑器件、VHDL硬件描述语言数字系统设计的内容，这符合当前我国普通高校电子信息类课程教学内容和实际需要。
全书共12章，内容包括数制与码制、逻辑代数基础、集成逻辑门、组合逻辑电路、触发器、同步时序逻辑电路、电平异步时序逻辑电路、集成存储器、脉冲波形的产生和变换、D/A和A/D变换、VHDL硬件描述语言、可编程逻辑器件、数字系统设计。各章还配有相应的习题。
《高等学校电子类系列教材：数字电路与系统（第2版）》取材新颖，并采用国际逻辑符号。全书物理概念叙述清楚，理论联系实际，深入浅出，便于自学。它可作为高等院校理工科电子信息类专业的技术基础教材，亦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 数制与码
1.2 逻辑代数及逻辑函数
1.3 逻辑函数的标准表达式
1.4 几种导出逻辑门
1.5 逻辑函数的描述方法
1.6 逻辑函数的化简
习题

第2章 逻辑门电路
2.1 半导体开关
2.2 分立元件门电路
2.3 TTL集成逻辑门电路
2.4 射极耦合逻辑门
2.5 MOS逻辑门
2.6 不同逻辑电路的接口问题
习题

第3章 组合逻辑电路
3.1 组合逻辑电路的基本概念
3.2 组合逻辑电路分析
3.3 组合逻辑电路设计
3.4 组合逻辑电路设计的几个问题
3.5 编码器和译码器
3.6 码组变换及码组校验
3.7 数据分配器和数据选择器
3.8 全加器和比较器
习题

第4章 集成触发器
4.1 基本R-S触发器
4.2 钟脉冲控制的R-S触发器
4.3 主从触发器
4.4 边沿触发器
4.5 触发器的功能分类及触发器类型转换
4.6 激励表的文字填写法
习题

第5章 同步时序逻辑电路
5.1 时序逻辑电路概述
5.2 同步时序电路分析
……

第6章 异步时序逻辑电路
第7章 集成存储器
第8章 可编程逻辑器件
第9章 硬件描述语言VHDL
第10章 数字系统
第11章 脉冲波形的产生与整形
第12章 数/模和模/数转换
附录 国际图形符号简表
参考文献

前言/序言

数字电路与系统（第2版） 内容简介 本书是“高等学校电子类系列教材”中的一本，旨在系统深入地介绍数字电路与系统的基本原理、设计方法和工程应用。全书共计十五章，内容涵盖了数字逻辑基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、数字系统设计、可编程逻辑器件、集成电路工艺、微处理器基础、常用数字集成电路等核心知识点，并结合了前沿的系统级设计方法与实际应用案例，力求为读者构建扎实的数字电路与系统理论框架，培养解决实际工程问题的能力。 第一部分：数字逻辑基础与基本元件 本书的开篇，我们从最基本的数字逻辑概念入手。 第一章：数字逻辑基础 本章将带领读者走进数字世界的大门。我们将首先阐述数字信号与模拟信号的区别，以及为什么数字电路在现代电子系统中占据主导地位。接着，我们将深入讲解二进制数及其运算，包括原码、补码、移码等表示方法，以及加法、减法、乘法、除法等基本运算。逻辑代数是数字电路的基石，本章将详细介绍布尔代数的基本公理、定理和规则，例如交换律、结合律、分配律、对偶原理、德摩根定理等。这些法则将成为我们分析和设计数字电路的有力工具。此外，我们还将介绍逻辑门电路，如与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门等，它们是构建所有数字电路的基本单元。最后，本章会简要提及逻辑函数及其最小项、最大项的概念，为后续的逻辑化简打下基础。 第二章：组合逻辑电路 在掌握了基本的逻辑门之后，我们进入组合逻辑电路的学习。本章的核心在于如何根据给定的逻辑功能，设计出最优的组合逻辑电路。我们将详细介绍逻辑函数的简化方法，包括卡诺图（Karnaugh Map）和奎因-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）方法。卡诺图是一种直观有效的化简方法，适用于逻辑变量较少的情况；而奎因-麦克拉斯基方法则是一种系统化的代数方法，适用于复杂逻辑函数的化简。通过这些方法，我们可以得到最简的逻辑表达式，从而在硬件实现上节省器件、降低成本、提高效率。之后，我们将学习如何将简化后的逻辑表达式转换成实际的逻辑电路图。本章还将介绍一些重要的组合逻辑电路模块，例如多路选择器（Multiplexer, MUX）、译码器（Decoder）、编码器（Encoder）和加法器（Adder，包括半加器、全加器、超前进位加法器等）。这些模块在数据选择、地址译码、数据编码、算术运算等领域有着广泛的应用。我们将深入分析它们的工作原理和设计方法。 第三章：时序逻辑电路 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，还取决于电路过去的状态，即它具有“记忆”功能。本章将围绕这一核心概念展开。我们将首先介绍触发器（Flip-Flop），这是构成时序逻辑电路最基本的存储单元。我们将详细讲解各种类型的触发器，包括SR触发器、JK触发器、D触发器和T触发器，以及它们的激励方程、状态转换图和时序图。我们还会探讨主从触发器以及边沿触发的工作原理，这对于设计同步时序电路至关重要。在此基础上，我们将学习如何设计寄存器（Register），用于存储一组二进制数据，并介绍移位寄存器的各种工作模式，如串入串出、串入并出、并入串出、并入并出。接着，我们将学习计数器（Counter），包括同步计数器和异步计数器（又称行波计数器），详细讲解各种模计数器的设计方法，如二进制计数器、十进制计数器（BCD计数器）、任意模计数器等。最后，我们将初步接触有限状态机（Finite State Machine, FSM）的概念，包括摩尔（Moore）状态机和米利（Mealy）状态机，了解它们的状态转换特性和设计流程。 第二部分：数字系统设计与实现 在掌握了基本的数字逻辑单元后，我们将进一步学习如何将这些单元组合成复杂的数字系统，并了解现代的设计方法和实现技术。 第四章：存储器 存储器是数字系统的核心组成部分，用于存储程序和数据。本章将详细介绍不同类型的存储器。我们将从静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的存储单元结构、工作原理和读写时序入手。接着，我们将介绍只读存储器（ROM），包括掩膜ROM（MROM）、可编程ROM（PROM）、可擦可编程ROM（EPROM）和电可擦可编程ROM（EEPROM）的特点和应用。我们还将介绍闪存（Flash Memory）的工作原理和优缺点。此外，本章还将讨论存储器的组织结构，如位扩展、字扩展和容量扩展，以及存储器接口技术，了解如何将存储器集成到更大的系统中。 第五章：可编程逻辑器件（PLD） 可编程逻辑器件（PLD）为数字系统的实现提供了极大的灵活性和便捷性。本章将重点介绍这一类器件。我们将首先介绍可编程只读存储器（PROM）和通用阵列逻辑（GAL）等早期的PLD。接着，我们将深入讲解可编程阵列逻辑（PAL）和现场可编程门阵列（FPGA）等更为强大的器件。我们将详细介绍FPGA的内部结构，包括查找表（LUT）、触发器、布线资源和输入/输出块（IOB）。我们将阐述基于HDL（硬件描述语言）进行FPGA设计的流程，包括代码编写、综合、布局布线和仿真。通过学习本章，读者将了解如何利用PLD快速实现复杂的数字逻辑功能，并为后续学习更高级的设计工具奠定基础。 第六章：数制转换与运算电路 本章将聚焦于数字系统中常见的数据表示形式和相应的运算电路。我们将回顾和深化对各种数制的理解，包括二进制、八进制、十进制和十六进制，并详细讲解它们之间的相互转换方法。重点将放在小数的表示和转换，以及不同进制下运算的规则。在此基础上，我们将详细介绍各类算术运算电路的设计。除了前述的加法器，我们还将讨论减法器（通常通过加法的补码实现）、乘法器（如阵列乘法器、斯通乘法器）和除法器（如恢复余数法、不恢复余数法）的设计原理和实现方式。我们还将探讨数字系统中常用的比较器电路，用于判断两个二进制数的大小。 第七章：数字系统设计方法学 本章将提升读者对数字系统设计的宏观认识，介绍系统的设计流程和方法。我们将详细阐述从需求分析、功能设计、逻辑设计、电路实现到测试验证的整个设计周期。重点介绍模块化设计思想，如何将一个复杂系统分解为若干个可管理的子模块，以及模块之间的接口设计。我们将讨论自顶向下（Top-down）和自底向上（Bottom-up）两种设计策略，以及它们各自的优缺点。同时，本章还将引入硬件描述语言（HDL）在数字系统设计中的作用，如Verilog和VHDL，阐述它们如何用于描述数字硬件的行为和结构，并指导读者如何利用HDL进行仿真和综合。 第八章：微处理器基础 微处理器是现代数字系统的“大脑”，本章将为读者揭示其基本原理。我们将介绍微处理器的基本组成，包括算术逻辑单元（ALU）、控制器、寄存器组和总线接口。我们将讲解指令集架构（ISA），包括指令的格式、寻址方式和指令类型。此外，我们将深入理解指令的执行过程，即取指令、译码、执行、访存和写回的指令流水线（Pipeline）技术。我们将讨论不同类型的微处理器，如通用微处理器、嵌入式微处理器和DSP（数字信号处理器）的特点和应用。最后，本章还会简要介绍中断（Interrupt）机制，它是微处理器响应外部事件的关键。 第三部分：集成电路技术与应用 本部分将带领读者了解数字电路的物理实现基础，以及一些实际的工程应用。 第九章：集成电路工艺基础 数字电路的最终实现离不开集成电路（IC）技术。本章将为您介绍集成电路的基本制造工艺。我们将从半导体材料（如硅）的特性开始，介绍晶圆制造、氧化、光刻、刻蚀、扩散、离子注入、金属化等关键的工艺步骤。我们将重点介绍两种主要的集成电路制造工艺：双极型晶体管逻辑（BJT）和金属氧化物半导体（MOS）技术。我们将详细介绍MOS晶体管（NMOS和PMOS）的工作原理、特性曲线和电路模型。还将讨论CMOS（互补金属氧化物半导体）技术，它是当今大规模集成电路的主流技术，并分析其功耗和速度优势。 第十章：常用数字集成电路 在了解了集成电路工艺后，本章将介绍一些常用的数字集成电路系列，它们是构成现代数字系统的“乐高积木”。我们将详细介绍TTL（晶体管-晶体管逻辑）和CMOS逻辑系列，包括它们的逻辑功能、传输延迟、功耗、噪声容限等关键参数。我们将分析它们的基本门电路和触发器电路的内部结构。此外，本章还将介绍一些重要的通用数字集成电路芯片，如74系列逻辑芯片，以及它们在实际应用中的典型电路。 第四部分：高级数字系统设计与应用 为了跟上技术发展的步伐，本书最后几章将介绍更高级的设计方法和实际应用。 第十一章：硬件描述语言（HDL）入门 本章是连接理论与实践的关键，旨在让读者掌握使用硬件描述语言进行数字电路设计的技能。我们将以Verilog HDL为例，详细介绍其基本语法，包括模块的定义、端口声明、数据类型、运算符、赋值语句（阻塞与非阻塞）以及过程语句（always块）。我们将学习如何使用Verilog描述组合逻辑电路和时序逻辑电路，例如多路选择器、译码器、加法器、触发器、寄存器和计数器。我们将通过实例演示如何编写和仿真Verilog代码，为后续更复杂的项目设计打下坚实基础。 第十二章：HDL综合与仿真 掌握了HDL的编写，本章将进一步介绍如何将HDL代码转化为实际的硬件电路。我们将详细讲解HDL综合（Synthesis）的概念和流程，介绍综合工具如何将HDL代码映射到目标器件（如FPGA或ASIC）的资源。我们将讨论综合过程中需要注意的问题，如时序约束、资源优化等。同时，本章还将深入讲解仿真（Simulation）的重要性，包括功能仿真和时序仿真，介绍仿真器的使用方法，以及如何编写激励（Testbench）来验证设计的正确性。 第十三章：处理器体系结构基础 本章将在微处理器基础的基础上，进一步深入处理器体系结构。我们将介绍RISC（精简指令集计算机）和CISC（复杂指令集计算机）两种主要指令集架构的区别和各自的优缺点。我们将讨论流水线（Pipeline）技术如何提高处理器的执行效率，包括指令级并行性。我们将讲解存储器层次结构，如缓存（Cache）的作用及其工作原理，以及虚拟存储器概念。此外，本章还将探讨多核处理器和并行处理技术，以及它们在提升计算能力方面的作用。 第十四章：数字信号处理（DSP）基础 数字信号处理是数字电路在现代科技中应用最为广泛的领域之一。本章将介绍DSP的基本概念和常用算法。我们将解释采样、量化和编码等信号数字化过程。我们将介绍离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法——快速傅里叶变换（FFT）。我们将学习有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响应（IIR）滤波器的设计原理和实现。此外，本章还将介绍数字信号处理系统中的关键组件，如模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的工作原理。 第十五章：现代数字系统设计实例与趋势 本书的最后一章将通过一些实际的工程应用案例，巩固读者所学的知识，并展望数字电路与系统的未来发展趋势。我们将结合一些典型的数字系统设计项目，例如嵌入式系统设计、数字通信系统、图像处理系统等，展示如何将前面学到的理论知识应用于实际问题。我们将介绍现代数字设计工具的集成开发环境（IDE）以及它们在项目开发中的作用。最后，本章将探讨一些当前和未来的技术趋势，如片上系统（SoC）设计、低功耗设计、人工智能硬件加速、物联网（IoT）中的数字电路应用等，鼓励读者持续学习和探索。 本书的编写旨在为电子类专业的学生打下坚实的数字电路与系统理论基础，培养其分析和解决工程问题的能力。通过对基本原理的深入讲解、对设计方法的系统阐述以及对实际应用的广泛介绍，我们希望读者能够全面掌握数字电路与系统的知识体系，为未来从事相关领域的学习和工作做好充分准备。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度确实令人印象深刻。在某些章节，作者深入探讨了数字电路设计的理论基础，并对一些前沿的技术趋势进行了展望。例如，在讲解微处理器结构时，书中不仅仅停留在逻辑门和寄存器的层面，还触及到了指令集架构、流水线技术以及缓存机制等更宏观的概念。这让我意识到，数字电路不仅仅是逻辑的组合，更是实现复杂计算功能的核心。同时，书中也包含了一些关于逻辑综合和时序分析的深入讨论，这些都是在实际芯片设计中至关重要的环节。理解这些内容，需要扎实的数学功底和一定的计算机体系结构知识。对于我而言，这是一次极大的挑战，但也正因为如此，它也极大地拓宽了我的视野，让我对数字电路这门学科有了更全面的认识。虽然我可能还需要花很多时间和精力去消化这些高级内容，但能够接触到如此深度的知识，我已经感到非常满足和有所收获。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书在讲解过程中，非常注重逻辑的严谨性和概念的精确性。每一个定义，每一个推导，都力求做到滴水不漏。这使得我在阅读的时候，能够深刻地感受到作者在学术上的严谨态度。然而，也正因为如此，有些章节的阅读体验会显得有些“硬核”，需要我全神贯注，并且时不时地需要停下来，回顾前面讲过的概念，或者查阅一些辅助资料，才能跟上作者的思路。特别是当涉及到一些更复杂的数学模型或者算法的时候，我感觉自己就像是在爬一座陡峭的山峰，需要一步一个脚印，稳扎稳打。不过，我深知，只有这样深入的理解，才能真正掌握数字电路设计的精髓，避免囫囵吞枣。我希望通过持续的努力，能够逐渐克服阅读中的困难，最终领会到这本书所传达的深刻知识。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，与其说是在学习，不如说是在进行一场思维的“探险”。它并没有像很多教科书那样，把所有东西都摆得明明白白，而是留下了很多需要读者自己去思考和挖掘的空间。比如在介绍某个设计原理时，书中往往会给出基本的框架和核心思想，但具体如何将其应用于实际的电路设计，以及在不同应用场景下可能遇到的问题和解决方案，则需要读者通过阅读相关的文献，或者自己动手去实践来补充。这种“留白”的设计，对于那些喜欢独立思考、乐于钻研的学习者来说，可能是一种激励，但对于我这样更偏好结构化、系统化知识传授的学习者来说，则带来了一些挑战。我时常会觉得，如果书中能提供更多关于实际应用案例的分析，或者更具象化的电路图展示，再或者一些调试和排错的经验分享，我的学习过程会更加顺畅。不过，换个角度想，这种引导式的学习方式，或许更能培养我们的独立解决问题的能力，也更能让我们体会到数字电路设计的魅力所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的知识点实在是太密集了，感觉每一页都塞满了信息，需要我花很多时间去消化。很多概念的解释都非常严谨，引用了大量的公式和定理，对于初学者来说，可能需要反复阅读才能完全理解。比如在讲到卡诺图化简的时候，虽然理论上讲得很清楚，但是当遇到实际的复杂逻辑函数时，手动化简起来还是需要一定的技巧和耐心。而且，书中提供的例题虽然数量不少，但有些例题的难度跨度还是挺大的，从相对简单到需要综合运用多个知识点才能解决的都有。这既是优点也是挑战，优点是可以满足不同程度的学习者，但挑战在于我有时候会卡在某个例题上，需要花费相当长的时间去查阅资料或者请教别人才能突破。我个人比较喜欢那种能够循序渐进，一步一步带领读者进入知识殿堂的学习方式，而不是一下子抛出大量高深的内容。这本书在这方面可能需要我付出更多的努力和时间，才能真正掌握其精髓。我希望在后续的学习过程中，我能找到更有效的方法来梳理和理解这些复杂的理论。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引人的，一种沉稳而又不失现代感的风格，让人一看就知道是专业书籍。拿到手后，纸张的质感也相当不错，印刷清晰，排版也比较规整，阅读起来不会有刺眼或者模糊的感觉。翻开目录，看到里面涵盖的章节标题，感觉内容应该很丰富，从基础的逻辑门一直到更复杂的组合逻辑和时序逻辑，再到最后的系统设计，整个流程规划得相当有条理。感觉如果我能把里面的知识都吃透，那我在数字电路这块的理论基础肯定会打得非常扎实。特别是看到一些章节标题，比如“状态机设计”和“FPGA应用”，这些都是现在电子工程领域非常热门和实用的技术，如果这本书能把这些内容讲得透彻，那对我的学习和未来的职业发展都会有很大的帮助。当然，作为一本教材，我更关心的是它在讲解上的深度和广度，以及是否能真正帮助我理解那些抽象的概念。我希望它不仅能告诉我“是什么”，更能告诉我“为什么”，并且能够提供一些生动的例子和实际的应用场景，这样学习起来就不会那么枯燥，也更容易将理论知识与实践联系起来。总的来说，从初步的触感和对目录的浏览来看，这本书给我留下了初步的良好印象，我期待着它在内容上的精彩呈现。