高等學校電子類係列教材：數字電路與係統（第2版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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傅友登 等 著

圖書標籤:

• 數字電路
• 邏輯電路
• 數字係統
• 電子技術
• 高等教育
• 教材
• 電子工程
• 計算機硬件
• 電路分析
• 數字邏輯

齣版社： 四川大學齣版社

ISBN：9787561426487

版次：2

商品編碼：10974602

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2006-02-01

用紙：膠版紙

頁數：439

正文語種：中文

內容簡介

《高等學校電子類係列教材：數字電路與係統（第2版）》係統地介紹瞭數字電路與係統地基本理論及其設計方法。全書內容是參照國傢教育部頒布的本課程的基本要求進行編寫的。為適應當前數字電子技術發展要求，充實瞭可編程邏輯器件、VHDL硬件描述語言數字係統設計的內容，這符閤當前我國普通高校電子信息類課程教學內容和實際需要。
全書共12章，內容包括數製與碼製、邏輯代數基礎、集成邏輯門、組閤邏輯電路、觸發器、同步時序邏輯電路、電平異步時序邏輯電路、集成存儲器、脈衝波形的産生和變換、D/A和A/D變換、VHDL硬件描述語言、可編程邏輯器件、數字係統設計。各章還配有相應的習題。
《高等學校電子類係列教材：數字電路與係統（第2版）》取材新穎，並采用國際邏輯符號。全書物理概念敘述清楚，理論聯係實際，深入淺齣，便於自學。它可作為高等院校理工科電子信息類專業的技術基礎教材，亦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 數製與碼
1.2 邏輯代數及邏輯函數
1.3 邏輯函數的標準錶達式
1.4 幾種導齣邏輯門
1.5 邏輯函數的描述方法
1.6 邏輯函數的化簡
習題

第2章 邏輯門電路
2.1 半導體開關
2.2 分立元件門電路
2.3 TTL集成邏輯門電路
2.4 射極耦閤邏輯門
2.5 MOS邏輯門
2.6 不同邏輯電路的接口問題
習題

第3章 組閤邏輯電路
3.1 組閤邏輯電路的基本概念
3.2 組閤邏輯電路分析
3.3 組閤邏輯電路設計
3.4 組閤邏輯電路設計的幾個問題
3.5 編碼器和譯碼器
3.6 碼組變換及碼組校驗
3.7 數據分配器和數據選擇器
3.8 全加器和比較器
習題

第4章 集成觸發器
4.1 基本R-S觸發器
4.2 鍾脈衝控製的R-S觸發器
4.3 主從觸發器
4.4 邊沿觸發器
4.5 觸發器的功能分類及觸發器類型轉換
4.6 激勵錶的文字填寫法
習題

第5章 同步時序邏輯電路
5.1 時序邏輯電路概述
5.2 同步時序電路分析
……

第6章 異步時序邏輯電路
第7章 集成存儲器
第8章 可編程邏輯器件
第9章 硬件描述語言VHDL
第10章 數字係統
第11章 脈衝波形的産生與整形
第12章 數/模和模/數轉換
附錄 國際圖形符號簡錶
參考文獻

前言/序言

數字電路與係統（第2版） 內容簡介 本書是“高等學校電子類係列教材”中的一本，旨在係統深入地介紹數字電路與係統的基本原理、設計方法和工程應用。全書共計十五章，內容涵蓋瞭數字邏輯基礎、組閤邏輯電路、時序邏輯電路、數字係統設計、可編程邏輯器件、集成電路工藝、微處理器基礎、常用數字集成電路等核心知識點，並結閤瞭前沿的係統級設計方法與實際應用案例，力求為讀者構建紮實的數字電路與係統理論框架，培養解決實際工程問題的能力。 第一部分：數字邏輯基礎與基本元件 本書的開篇，我們從最基本的數字邏輯概念入手。 第一章：數字邏輯基礎 本章將帶領讀者走進數字世界的大門。我們將首先闡述數字信號與模擬信號的區彆，以及為什麼數字電路在現代電子係統中占據主導地位。接著，我們將深入講解二進製數及其運算，包括原碼、補碼、移碼等錶示方法，以及加法、減法、乘法、除法等基本運算。邏輯代數是數字電路的基石，本章將詳細介紹布爾代數的基本公理、定理和規則，例如交換律、結閤律、分配律、對偶原理、德摩根定理等。這些法則將成為我們分析和設計數字電路的有力工具。此外，我們還將介紹邏輯門電路，如與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門、同或門等，它們是構建所有數字電路的基本單元。最後，本章會簡要提及邏輯函數及其最小項、最大項的概念，為後續的邏輯化簡打下基礎。 第二章：組閤邏輯電路 在掌握瞭基本的邏輯門之後，我們進入組閤邏輯電路的學習。本章的核心在於如何根據給定的邏輯功能，設計齣最優的組閤邏輯電路。我們將詳細介紹邏輯函數的簡化方法，包括卡諾圖（Karnaugh Map）和奎因-麥剋拉斯基（Quine-McCluskey）方法。卡諾圖是一種直觀有效的化簡方法，適用於邏輯變量較少的情況；而奎因-麥剋拉斯基方法則是一種係統化的代數方法，適用於復雜邏輯函數的化簡。通過這些方法，我們可以得到最簡的邏輯錶達式，從而在硬件實現上節省器件、降低成本、提高效率。之後，我們將學習如何將簡化後的邏輯錶達式轉換成實際的邏輯電路圖。本章還將介紹一些重要的組閤邏輯電路模塊，例如多路選擇器（Multiplexer, MUX）、譯碼器（Decoder）、編碼器（Encoder）和加法器（Adder，包括半加器、全加器、超前進位加法器等）。這些模塊在數據選擇、地址譯碼、數據編碼、算術運算等領域有著廣泛的應用。我們將深入分析它們的工作原理和設計方法。 第三章：時序邏輯電路 與組閤邏輯電路不同，時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前的輸入，還取決於電路過去的狀態，即它具有“記憶”功能。本章將圍繞這一核心概念展開。我們將首先介紹觸發器（Flip-Flop），這是構成時序邏輯電路最基本的存儲單元。我們將詳細講解各種類型的觸發器，包括SR觸發器、JK觸發器、D觸發器和T觸發器，以及它們的激勵方程、狀態轉換圖和時序圖。我們還會探討主從觸發器以及邊沿觸發的工作原理，這對於設計同步時序電路至關重要。在此基礎上，我們將學習如何設計寄存器（Register），用於存儲一組二進製數據，並介紹移位寄存器的各種工作模式，如串入串齣、串入並齣、並入串齣、並入並齣。接著，我們將學習計數器（Counter），包括同步計數器和異步計數器（又稱行波計數器），詳細講解各種模計數器的設計方法，如二進製計數器、十進製計數器（BCD計數器）、任意模計數器等。最後，我們將初步接觸有限狀態機（Finite State Machine, FSM）的概念，包括摩爾（Moore）狀態機和米利（Mealy）狀態機，瞭解它們的狀態轉換特性和設計流程。 第二部分：數字係統設計與實現 在掌握瞭基本的數字邏輯單元後，我們將進一步學習如何將這些單元組閤成復雜的數字係統，並瞭解現代的設計方法和實現技術。 第四章：存儲器 存儲器是數字係統的核心組成部分，用於存儲程序和數據。本章將詳細介紹不同類型的存儲器。我們將從靜態隨機存取存儲器（SRAM）和動態隨機存取存儲器（DRAM）的存儲單元結構、工作原理和讀寫時序入手。接著，我們將介紹隻讀存儲器（ROM），包括掩膜ROM（MROM）、可編程ROM（PROM）、可擦可編程ROM（EPROM）和電可擦可編程ROM（EEPROM）的特點和應用。我們還將介紹閃存（Flash Memory）的工作原理和優缺點。此外，本章還將討論存儲器的組織結構，如位擴展、字擴展和容量擴展，以及存儲器接口技術，瞭解如何將存儲器集成到更大的係統中。 第五章：可編程邏輯器件（PLD） 可編程邏輯器件（PLD）為數字係統的實現提供瞭極大的靈活性和便捷性。本章將重點介紹這一類器件。我們將首先介紹可編程隻讀存儲器（PROM）和通用陣列邏輯（GAL）等早期的PLD。接著，我們將深入講解可編程陣列邏輯（PAL）和現場可編程門陣列（FPGA）等更為強大的器件。我們將詳細介紹FPGA的內部結構，包括查找錶（LUT）、觸發器、布綫資源和輸入/輸齣塊（IOB）。我們將闡述基於HDL（硬件描述語言）進行FPGA設計的流程，包括代碼編寫、綜閤、布局布綫和仿真。通過學習本章，讀者將瞭解如何利用PLD快速實現復雜的數字邏輯功能，並為後續學習更高級的設計工具奠定基礎。 第六章：數製轉換與運算電路 本章將聚焦於數字係統中常見的數據錶示形式和相應的運算電路。我們將迴顧和深化對各種數製的理解，包括二進製、八進製、十進製和十六進製，並詳細講解它們之間的相互轉換方法。重點將放在小數的錶示和轉換，以及不同進製下運算的規則。在此基礎上，我們將詳細介紹各類算術運算電路的設計。除瞭前述的加法器，我們還將討論減法器（通常通過加法的補碼實現）、乘法器（如陣列乘法器、斯通乘法器）和除法器（如恢復餘數法、不恢復餘數法）的設計原理和實現方式。我們還將探討數字係統中常用的比較器電路，用於判斷兩個二進製數的大小。 第七章：數字係統設計方法學 本章將提升讀者對數字係統設計的宏觀認識，介紹係統的設計流程和方法。我們將詳細闡述從需求分析、功能設計、邏輯設計、電路實現到測試驗證的整個設計周期。重點介紹模塊化設計思想，如何將一個復雜係統分解為若乾個可管理的子模塊，以及模塊之間的接口設計。我們將討論自頂嚮下（Top-down）和自底嚮上（Bottom-up）兩種設計策略，以及它們各自的優缺點。同時，本章還將引入硬件描述語言（HDL）在數字係統設計中的作用，如Verilog和VHDL，闡述它們如何用於描述數字硬件的行為和結構，並指導讀者如何利用HDL進行仿真和綜閤。 第八章：微處理器基礎 微處理器是現代數字係統的“大腦”，本章將為讀者揭示其基本原理。我們將介紹微處理器的基本組成，包括算術邏輯單元（ALU）、控製器、寄存器組和總綫接口。我們將講解指令集架構（ISA），包括指令的格式、尋址方式和指令類型。此外，我們將深入理解指令的執行過程，即取指令、譯碼、執行、訪存和寫迴的指令流水綫（Pipeline）技術。我們將討論不同類型的微處理器，如通用微處理器、嵌入式微處理器和DSP（數字信號處理器）的特點和應用。最後，本章還會簡要介紹中斷（Interrupt）機製，它是微處理器響應外部事件的關鍵。 第三部分：集成電路技術與應用 本部分將帶領讀者瞭解數字電路的物理實現基礎，以及一些實際的工程應用。 第九章：集成電路工藝基礎 數字電路的最終實現離不開集成電路（IC）技術。本章將為您介紹集成電路的基本製造工藝。我們將從半導體材料（如矽）的特性開始，介紹晶圓製造、氧化、光刻、刻蝕、擴散、離子注入、金屬化等關鍵的工藝步驟。我們將重點介紹兩種主要的集成電路製造工藝：雙極型晶體管邏輯（BJT）和金屬氧化物半導體（MOS）技術。我們將詳細介紹MOS晶體管（NMOS和PMOS）的工作原理、特性麯綫和電路模型。還將討論CMOS（互補金屬氧化物半導體）技術，它是當今大規模集成電路的主流技術，並分析其功耗和速度優勢。 第十章：常用數字集成電路 在瞭解瞭集成電路工藝後，本章將介紹一些常用的數字集成電路係列，它們是構成現代數字係統的“樂高積木”。我們將詳細介紹TTL（晶體管-晶體管邏輯）和CMOS邏輯係列，包括它們的邏輯功能、傳輸延遲、功耗、噪聲容限等關鍵參數。我們將分析它們的基本門電路和觸發器電路的內部結構。此外，本章還將介紹一些重要的通用數字集成電路芯片，如74係列邏輯芯片，以及它們在實際應用中的典型電路。 第四部分：高級數字係統設計與應用 為瞭跟上技術發展的步伐，本書最後幾章將介紹更高級的設計方法和實際應用。 第十一章：硬件描述語言（HDL）入門 本章是連接理論與實踐的關鍵，旨在讓讀者掌握使用硬件描述語言進行數字電路設計的技能。我們將以Verilog HDL為例，詳細介紹其基本語法，包括模塊的定義、端口聲明、數據類型、運算符、賦值語句（阻塞與非阻塞）以及過程語句（always塊）。我們將學習如何使用Verilog描述組閤邏輯電路和時序邏輯電路，例如多路選擇器、譯碼器、加法器、觸發器、寄存器和計數器。我們將通過實例演示如何編寫和仿真Verilog代碼，為後續更復雜的項目設計打下堅實基礎。 第十二章：HDL綜閤與仿真 掌握瞭HDL的編寫，本章將進一步介紹如何將HDL代碼轉化為實際的硬件電路。我們將詳細講解HDL綜閤（Synthesis）的概念和流程，介紹綜閤工具如何將HDL代碼映射到目標器件（如FPGA或ASIC）的資源。我們將討論綜閤過程中需要注意的問題，如時序約束、資源優化等。同時，本章還將深入講解仿真（Simulation）的重要性，包括功能仿真和時序仿真，介紹仿真器的使用方法，以及如何編寫激勵（Testbench）來驗證設計的正確性。 第十三章：處理器體係結構基礎 本章將在微處理器基礎的基礎上，進一步深入處理器體係結構。我們將介紹RISC（精簡指令集計算機）和CISC（復雜指令集計算機）兩種主要指令集架構的區彆和各自的優缺點。我們將討論流水綫（Pipeline）技術如何提高處理器的執行效率，包括指令級並行性。我們將講解存儲器層次結構，如緩存（Cache）的作用及其工作原理，以及虛擬存儲器概念。此外，本章還將探討多核處理器和並行處理技術，以及它們在提升計算能力方麵的作用。 第十四章：數字信號處理（DSP）基礎 數字信號處理是數字電路在現代科技中應用最為廣泛的領域之一。本章將介紹DSP的基本概念和常用算法。我們將解釋采樣、量化和編碼等信號數字化過程。我們將介紹離散傅裏葉變換（DFT）及其快速算法——快速傅裏葉變換（FFT）。我們將學習有限脈衝響應（FIR）濾波器和無限脈衝響應（IIR）濾波器的設計原理和實現。此外，本章還將介紹數字信號處理係統中的關鍵組件，如模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）的工作原理。 第十五章：現代數字係統設計實例與趨勢 本書的最後一章將通過一些實際的工程應用案例，鞏固讀者所學的知識，並展望數字電路與係統的未來發展趨勢。我們將結閤一些典型的數字係統設計項目，例如嵌入式係統設計、數字通信係統、圖像處理係統等，展示如何將前麵學到的理論知識應用於實際問題。我們將介紹現代數字設計工具的集成開發環境（IDE）以及它們在項目開發中的作用。最後，本章將探討一些當前和未來的技術趨勢，如片上係統（SoC）設計、低功耗設計、人工智能硬件加速、物聯網（IoT）中的數字電路應用等，鼓勵讀者持續學習和探索。 本書的編寫旨在為電子類專業的學生打下堅實的數字電路與係統理論基礎，培養其分析和解決工程問題的能力。通過對基本原理的深入講解、對設計方法的係統闡述以及對實際應用的廣泛介紹，我們希望讀者能夠全麵掌握數字電路與係統的知識體係，為未來從事相關領域的學習和工作做好充分準備。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計倒是挺吸引人的，一種沉穩而又不失現代感的風格，讓人一看就知道是專業書籍。拿到手後，紙張的質感也相當不錯，印刷清晰，排版也比較規整，閱讀起來不會有刺眼或者模糊的感覺。翻開目錄，看到裏麵涵蓋的章節標題，感覺內容應該很豐富，從基礎的邏輯門一直到更復雜的組閤邏輯和時序邏輯，再到最後的係統設計，整個流程規劃得相當有條理。感覺如果我能把裏麵的知識都吃透，那我在數字電路這塊的理論基礎肯定會打得非常紮實。特彆是看到一些章節標題，比如“狀態機設計”和“FPGA應用”，這些都是現在電子工程領域非常熱門和實用的技術，如果這本書能把這些內容講得透徹，那對我的學習和未來的職業發展都會有很大的幫助。當然，作為一本教材，我更關心的是它在講解上的深度和廣度，以及是否能真正幫助我理解那些抽象的概念。我希望它不僅能告訴我“是什麼”，更能告訴我“為什麼”，並且能夠提供一些生動的例子和實際的應用場景，這樣學習起來就不會那麼枯燥，也更容易將理論知識與實踐聯係起來。總的來說，從初步的觸感和對目錄的瀏覽來看，這本書給我留下瞭初步的良好印象，我期待著它在內容上的精彩呈現。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書在講解過程中，非常注重邏輯的嚴謹性和概念的精確性。每一個定義，每一個推導，都力求做到滴水不漏。這使得我在閱讀的時候，能夠深刻地感受到作者在學術上的嚴謹態度。然而，也正因為如此，有些章節的閱讀體驗會顯得有些“硬核”，需要我全神貫注，並且時不時地需要停下來，迴顧前麵講過的概念，或者查閱一些輔助資料，纔能跟上作者的思路。特彆是當涉及到一些更復雜的數學模型或者算法的時候，我感覺自己就像是在爬一座陡峭的山峰，需要一步一個腳印，穩紮穩打。不過，我深知，隻有這樣深入的理解，纔能真正掌握數字電路設計的精髓，避免囫圇吞棗。我希望通過持續的努力，能夠逐漸剋服閱讀中的睏難，最終領會到這本書所傳達的深刻知識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度確實令人印象深刻。在某些章節，作者深入探討瞭數字電路設計的理論基礎，並對一些前沿的技術趨勢進行瞭展望。例如，在講解微處理器結構時，書中不僅僅停留在邏輯門和寄存器的層麵，還觸及到瞭指令集架構、流水綫技術以及緩存機製等更宏觀的概念。這讓我意識到，數字電路不僅僅是邏輯的組閤，更是實現復雜計算功能的核心。同時，書中也包含瞭一些關於邏輯綜閤和時序分析的深入討論，這些都是在實際芯片設計中至關重要的環節。理解這些內容，需要紮實的數學功底和一定的計算機體係結構知識。對於我而言，這是一次極大的挑戰，但也正因為如此，它也極大地拓寬瞭我的視野，讓我對數字電路這門學科有瞭更全麵的認識。雖然我可能還需要花很多時間和精力去消化這些高級內容，但能夠接觸到如此深度的知識，我已經感到非常滿足和有所收獲。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，與其說是在學習，不如說是在進行一場思維的“探險”。它並沒有像很多教科書那樣，把所有東西都擺得明明白白，而是留下瞭很多需要讀者自己去思考和挖掘的空間。比如在介紹某個設計原理時，書中往往會給齣基本的框架和核心思想，但具體如何將其應用於實際的電路設計，以及在不同應用場景下可能遇到的問題和解決方案，則需要讀者通過閱讀相關的文獻，或者自己動手去實踐來補充。這種“留白”的設計，對於那些喜歡獨立思考、樂於鑽研的學習者來說，可能是一種激勵，但對於我這樣更偏好結構化、係統化知識傳授的學習者來說，則帶來瞭一些挑戰。我時常會覺得，如果書中能提供更多關於實際應用案例的分析，或者更具象化的電路圖展示，再或者一些調試和排錯的經驗分享，我的學習過程會更加順暢。不過，換個角度想，這種引導式的學習方式，或許更能培養我們的獨立解決問題的能力，也更能讓我們體會到數字電路設計的魅力所在。

評分☆☆☆☆☆

這本書的知識點實在是太密集瞭，感覺每一頁都塞滿瞭信息，需要我花很多時間去消化。很多概念的解釋都非常嚴謹，引用瞭大量的公式和定理，對於初學者來說，可能需要反復閱讀纔能完全理解。比如在講到卡諾圖化簡的時候，雖然理論上講得很清楚，但是當遇到實際的復雜邏輯函數時，手動化簡起來還是需要一定的技巧和耐心。而且，書中提供的例題雖然數量不少，但有些例題的難度跨度還是挺大的，從相對簡單到需要綜閤運用多個知識點纔能解決的都有。這既是優點也是挑戰，優點是可以滿足不同程度的學習者，但挑戰在於我有時候會卡在某個例題上，需要花費相當長的時間去查閱資料或者請教彆人纔能突破。我個人比較喜歡那種能夠循序漸進，一步一步帶領讀者進入知識殿堂的學習方式，而不是一下子拋齣大量高深的內容。這本書在這方麵可能需要我付齣更多的努力和時間，纔能真正掌握其精髓。我希望在後續的學習過程中，我能找到更有效的方法來梳理和理解這些復雜的理論。