出版社： 人民邮电出版社
ISBN：9787115284235
版次：1
商品编码：11177540
包装：平装
开本：16开
出版时间：2013-01-01
用纸：胶版纸
页数：213
正文语种：中文
具体描述
内容简介
《21世纪高等院校信息与通信工程规划教材：数字逻辑课程设计实训教程》深入浅出地介绍数字逻辑系统设计的基础知识、基本理论和基本方法，指导学生循序渐进地独立完成数字逻辑系统的设计，并结合EDA技术，介绍最新的数字系统设计方法。以Multisim10.0、QuartusⅡ软件为平台，介绍了FPGA/CPLD器件、Verilog硬件描述语言等现代数字系统设计的相关知识，以大量经过验证的数字设计实例为依据，系统阐述了数字系统设计的方法与技术。《21世纪高等院校信息与通信工程规划教材：数字逻辑课程设计实训教程》紧密联系教学实际，着眼于实用，实例丰富，并瞄准电子线路设计领域主流的设计思想和技术，能够将学生的纯理论知识转化为更有意义的实践能力，有利于扩展学生的视野和培养学生的独立研究能力。《21世纪高等院校信息与通信工程规划教材：数字逻辑课程设计实训教程》可供高等院校电子类专业作为实训教材使用，也可供相关行业从业人员参考。内页插图
目录
第1章 绪论1.1 数字逻辑课程设计的性质与目的
1.2 数字逻辑课程设计的基本理论
1.3 数字逻辑课程设计的任务要求
1.4 数字逻辑课程设计题目与考核
1.4.1 课程设计课题
1.4.2 课程设计考核方式
第2章 数字逻辑设计基本知识
2.1 数字电路基本知识
2.1.1 数字电路基本特征
2.1.2 数字电路技术特性
2.1.3 集成逻辑门电路的应用技术特征
2.1.4 中小规模数字集成电路参数测试
2.2 数字集成电路应用知识
2.2.1 数字集成电路的应用要点
2.2.2 TTL集成电路应用知识
2.2.3 CMOS集成电路应用知识
2.2.4 数字集成电路的接口电路
2.3 集成器件的命名及封装形式
2.3.1 数字集成器件的命名
2.3.2 数字集成器件的封装形式
2.4 数字集成电路的组装及调试
2.4.1 数字电路设计组装注意事项
2.4.2 数字电路的安装与调试
2.4.3 电路测试及故障的查找与排除
第3章 数字逻辑电路基本设计方法
3.1 组合逻辑电路设计
3.1.1 采用小规模组合器件的设计方法
3.1.2 中规模组合集成器件及其应用
3.2 时序逻辑电路设计
3.2.1 集成触发器
3.2.2 寄存器与锁存器
3.2.3 集成移位寄存器
3.2.4 集成计数器
3.2.5 其他常用集成器件
3.3 采用EDA技术及可编程逻辑器件的设计
3.3.1 基于EDA技术的设计思想
3.3.2 EDA工具软件的分类
第4章 数字系统设计基础
4.1 数字系统的基本概念
4.1.1 数字系统的基本模型
4.1.2 数字系统与逻辑功能部件的区别
4.1.3 数字系统的设计方法及设计流程
4.2 系统控制器的设计
4.2.1 控制器的基本概念
4.2.2 控制器的设计
第5章 电路设计与仿真工具NI Multisim 10.0
5.1 NI Multisim 10.0
5.1.1 NI Multisim 10.0简述
5.1.2 认识NI Multisim 10.0界面
5.1.3 快速掌握NI Multisim 10.0
5.2 NI Multisim 10.0创建仿真电路
5.2.1 绘制电路原理图
5.2.2 编辑元件
5.2.3 虚拟仪器
5.3 单片机电路的仿真
5.3.1 建立单片仿真电路
5.3.2 编写单片机控制程序
5.3.3 单片机程序的在线调试
5.3.4 单片机设计项目实例
第6章 课程设计题目
6.1 交通灯控制系统
6.1.1 交通灯控制系统的功能概述
6.1.2 交通灯控制系统的设计思想
6.1.3 交通灯控制系统的电路设计
6.1.4 设计任务与要求
6.1.5 实验设备与器材
6.2 智力竞赛抢答器
6.2.1 智力竞赛抢答器的功能概述
6.2.2 智力竞赛抢答器的设计思想
6.2.3 智力竞赛抢答器的电路设计
6.2.4 设计任务与要求
6.2.5 实验设备与器材
6.3 节日彩灯控制器
6.3.1 节日彩灯控制器的功能概述
6.3.2 节日彩灯控制器的设计思想
6.3.3 节日彩灯控制器的电路设计
6.3.4 设计任务与要求
6.3.5 实验设备与器材
6.4 数字频率计
6.4.1 数字频率计的功能概述
6.4.2 数字频率计的设计思想
6.4.3 设计任务与要求
6.4.4 实验设备与器材
6.5 电子钟表
6.5.1 电子钟表的功能概述
6.5.2 电子钟表的设计思想
6.5.3 设计任务与要求
6.5.4 实验设备与器材
第7章 可编程逻辑器件课程设计
7.1 可编程逻辑器件概述
7.1.1 可编程逻辑器件的发展
7.1.2 可编程逻辑器件的分类
7.2 可编程逻辑器件的选型指南
7.3 Verilog HDL 硬件描述语言入门
7.3.1 Verilog HDL简介
7.3.2 Verilog HDL基本语法
7.3.3 Verilog HDL的描述风格
7.4 可编程逻辑器件开发工具Quartus II
7.4.1 设计输入
7.4.2 编译
7.5 可编程逻辑器件课程设计实例
7.5.1 多位加法器
7.5.2 奇数分频器
7.5.3 有限状态机
7.5.4 数字跑表
7.5.5 多路彩灯控制器
7.5.6 数字抢答器
7.5.7 交通灯控制器
附录一 数字逻辑课程设计日程安排
附录二 数字逻辑课程设计报告要求
附录三 数字逻辑课程设计登记表
附录四 常用元器件介绍
附录五 常用数字集成器件的逻辑功能及引脚图
前言/序言
《数字逻辑设计与验证：原理、实践与前沿》 概述 本书旨在为信息与通信工程专业的本科生提供一套全面、深入的数字逻辑设计与验证知识体系。内容紧密结合当前行业发展趋势与学术前沿，涵盖了数字逻辑电路的基本原理、设计方法、实现技术以及现代数字系统验证的理念与实践。本书注重理论与实践相结合，通过丰富的案例分析和实验指导，帮助读者掌握数字逻辑设计的核心技能，为未来从事集成电路设计、嵌入式系统开发、FPGA应用等相关领域打下坚实基础。 第一部分：数字逻辑基础 本部分将系统性地回顾和梳理数字逻辑设计的基础理论，为后续更深入的学习奠定坚实的知识基础。 第一章：数字系统概述 1.1 数字世界的基石：二进制与逻辑门 深入解析二进制数制及其在数字系统中的核心地位。 详细介绍基本逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的功能、真值表、逻辑符号和布尔表达式。 探讨组合逻辑和时序逻辑的基本概念，以及它们在构建数字系统中的作用。 讲解数制转换（二进制、十进制、十六进制）的计算方法与实际应用。 1.2 布尔代数：逻辑运算的数学语言 系统阐述布尔代数的基本公理、定理和性质（如交换律、结合律、分配律、德摩根定律等）。 演示如何运用布尔代数化简复杂的逻辑表达式，以降低电路复杂度，提高性能。 介绍卡诺图（Karnaugh Map）这一重要的逻辑函数化简工具，包括其原理、绘制方法和应用技巧，以及多变量卡诺图的处理。 探讨硬件描述语言（HDL）在抽象描述逻辑功能方面的优势，为后续章节引入HDL打下基础。 1.3 组合逻辑电路设计 深入讲解组合逻辑电路的设计流程：需求分析、逻辑功能描述、布尔表达式推导、化简、电路实现。 详细分析几种典型的组合逻辑电路，包括： 译码器（Decoder）与编码器（Encoder）： 原理、功能、设计方法及其在地址解码、状态指示等方面的应用。 多路选择器（Multiplexer / MUX）与多路分配器（Demultiplexer / DEMUX）： 原理、功能、设计方法及其在数据选择、信号路由等方面的应用。 加法器（Adder）与减法器（Subtractor）： 半加器、全加器、并行加法器、进位保持加法器、带符号数加减法的设计与原理。 比较器（Comparator）： 设计不同位宽的数字比较器，用于判断大小关系。 通过实际工程中的应用案例，巩固组合逻辑电路的设计思路与技巧。 1.4 时序逻辑电路基础 引入触发器（Flip-Flop）的概念，它是构建时序逻辑电路的基本单元。 详细讲解不同类型的触发器：SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器。分析它们的结构、工作原理、状态转换图和特性方程。 阐述同步与异步时序逻辑的区别与联系。 介绍时钟信号的作用，包括时钟的周期、占空比、上升沿/下降沿触发。 初步介绍寄存器（Register）和计数器（Counter）的基本结构和工作原理。 第二部分：硬件描述语言与数字电路实现 本部分将重点介绍硬件描述语言（HDL）在现代数字逻辑设计中的核心作用，以及如何利用HDL实现和仿真数字电路。 第二章：Verilog HDL入门与进阶 2.1 Verilog HDL基础语法 介绍Verilog HDL的模块化设计思想，包括模块的定义、端口声明（输入、输出、双向）。 讲解基本数据类型（reg, wire, integer, time）和赋值语句（blocking assignment ` = `, non-blocking assignment ` <= `）。 掌握运算符（算术、关系、逻辑、位运算符）的使用。 介绍参数化设计（`parameter`）的概念，提高代码的可重用性。 详细讲解行为级描述（always块）的不同类型（`always @()`，`always @(posedge clk)`，`always @(negedge clk)`）。 2.2 Verilog HDL结构化描述 演示如何使用 `assign` 语句进行连续赋值，实现组合逻辑电路。 学习如何使用 `always` 块实现组合逻辑和时序逻辑。 理解`if-else`、`case`、`casex` 等结构在逻辑描述中的应用，及其综合行为的差异。 讲解位选择（bit-select）和部分选择（part-select）的概念，实现对向量的灵活操作。 2.3 模块实例化与层次化设计 展示如何实例化一个已定义的模块，实现电路的复用和层次化设计。 探讨端口连接的方式：位置匹配和名称匹配。 通过实际的组合逻辑电路设计案例，例如多路选择器、加法器、译码器等，练习使用Verilog HDL进行描述和仿真。 2.4 状态机（Finite State Machine, FSM）设计 深入讲解状态机的基本概念，包括状态、输入、输出、状态转移。 介绍两种主要的状态机模型： Mealy状态机： 输出与当前状态和输入相关。 Moore状态机： 输出仅与当前状态相关。 演示如何使用Verilog HDL描述和实现Mealy状态机和Moore状态机。 通过实例，如序列检测器、交通灯控制器等，掌握状态机的设计方法。 第三章：Verilog HDL仿真与时序分析 3.1 Verilog HDL仿真流程 介绍仿真器（Simulator）的基本工作原理。 讲解测试平台（Testbench）的设计，用于验证设计的正确性。 学习如何编写激励信号，模拟实际输入。 理解仿真时间单位和精度。 掌握监控信号（waveform viewer）的使用，分析仿真结果。 3.2 仿真模型与综合 讨论行为级（Behavioral）、寄存器传输级（RTL）和门级（Gate-level）三种仿真模型。 简要介绍综合（Synthesis）的概念，即将HDL代码转换为门级网表。 讲解综合工具对HDL代码风格的要求，以获得高效的综合结果。 3.3 时序约束与时序分析基础 介绍时序约束（Timing Constraints）的重要性，如时钟周期、输入/输出延迟。 讲解建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的概念，它们是时序分析的关键指标。 分析时序违规（Timing Violation）的产生原因，如亚稳态（Metastability）。 了解时序分析报告的基本内容。 第三部分：现代数字系统设计实践 本部分将深入探讨现代数字逻辑设计中常用的高级技术和实际应用，包括FPGA设计流程、微处理器基础以及数字信号处理初步。 第四章：FPGA设计流程与实践 4.1 FPGA架构与工作原理 介绍FPGA（Field-Programmable Gate Array）的内部结构：逻辑单元（LUT）、寄存器、布线资源、DSP块、BRAM等。 阐述FPGA的配置原理：通过编程实现硬件功能的灵活性。 对比ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）与FPGA的优缺点。 4.2 FPGA设计工具链 介绍主流FPGA厂商（如Xilinx, Intel/Altera）提供的开发环境。 讲解FPGA设计流程：RTL设计 -> 仿真 -> 综合 -> 实现（布局布线）-> 时序分析 -> 生成比特流 -> 下载到FPGA。 演示使用FPGA开发板进行实际设计和调试。 4.3 FPGA实现的高级技巧 探讨如何优化HDL代码以提高FPGA设计的性能和资源利用率。 介绍IP核（Intellectual Property Core）的使用，加速设计过程。 讲解片上调试（On-Chip Debugging）工具的使用。 通过实际项目案例，如简单的嵌入式系统接口、高速数据采集等，展示FPGA设计的工程实践。 第五章：嵌入式系统中的数字逻辑 5.1 微处理器/微控制器基础 介绍嵌入式系统的基本构成：处理器、存储器、外设。 讲解CPU的工作原理：取指令、译码、执行。 理解指令集架构（ISA）的概念。 简要介绍ARM、RISC-V等常见嵌入式处理器架构。 5.2 CPU与外设的接口设计 讲解总线（Bus）的概念及其在CPU与外设通信中的作用。 介绍常见的接口类型：GPIO, UART, SPI, I2C。 学习如何使用Verilog HDL设计与处理器通信的外设控制器。 通过实例，如设计一个简单的GPIO控制器，模拟处理器读写外设寄存器。 5.3 C语言与硬件交互 探讨C语言在嵌入式系统开发中的应用。 讲解如何通过寄存器地址映射，使用C语言访问和控制硬件。 介绍嵌入式开发环境（IDE）和调试器（Debugger）。 第六章：数字信号处理（DSP）初步 6.1 DSP在数字系统中的应用 介绍数字信号处理的基本概念：采样、量化、编码。 列举DSP在通信、图像处理、音频处理等领域的应用。 6.2 DSP算法的硬件实现 介绍乘法器（Multiplier）、加法器（Adder）、累加器（Accumulator）在DSP中的重要性。 探讨有限冲激响应（FIR）滤波器和无限冲激响应（IIR）滤波器的基本原理。 学习如何使用Verilog HDL实现简单的DSP算法，例如滤波器或FFT（快速傅里叶变换）的部分模块。 强调在硬件中实现DSP算法时对精度和速度的权衡。 附录 附录A：常用逻辑符号与缩略语 附录B：Verilog HDL保留关键字列表 附录C：参考实验项目指导 读者对象 本书适合高等院校信息与通信工程、电子工程、计算机科学与技术等相关专业的本科生和研究生。同时也适合从事集成电路设计、嵌入式系统开发、FPGA应用等领域的工程师作为参考和进阶学习的资料。 学习目标 通过学习本书，读者将能够： 1. 掌握数字逻辑电路的基本原理，理解二进制、布尔代数、组合逻辑和时序逻辑的核心概念。 2. 熟练运用Verilog HDL进行数字电路的设计与建模，包括行为级和结构化描述。 3. 掌握状态机的设计方法，能够设计和实现各种控制逻辑。 4. 理解数字逻辑电路的仿真与验证过程，能够编写测试平台并分析仿真结果。 5. 熟悉FPGA的设计流程和开发工具，能够将HDL设计移植到FPGA平台。 6. 了解嵌入式系统中数字逻辑的作用，能够进行简单的接口设计。 7. 初步认识数字信号处理算法的硬件实现，为进一步学习打下基础。 8. 培养严谨的工程设计思维和解决实际问题的能力。
用户评价
评分
这本书的封面设计非常吸引人，简洁大方，色彩搭配也很和谐，给人的第一印象就很好。拿到书的那一刻，就能感受到它沉甸甸的质感，纸张也相当不错，印刷清晰，字迹工整，阅读起来非常舒适。目录的编排也很合理，条理清晰，让人一目了然。尤其值得一提的是，作者在编写过程中一定投入了大量的心血，从对每一个章节内容的深度挖掘，到每一个知识点的讲解方式，都体现了作者深厚的学术功底和丰富的教学经验。这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的老师，循循善诱地引导着我们深入探索数字逻辑的世界。我特别喜欢书中一些举例的生动性，能够将抽象的概念形象化，让我这个初学者也能很快理解。
评分这本书的排版设计堪称一绝，大量使用图表和代码示例，让原本枯燥的理论知识变得生动有趣。很多时候，我甚至觉得作者在与我面对面交流，用最平实的语言解答我可能遇到的每一个疑惑。书中的案例选择也非常有代表性，涵盖了数字逻辑在现代科技中的诸多应用，例如FPGA设计、微处理器架构等，这让我对数字逻辑的重要性有了更深刻的认识，也激发了我进一步深入学习的动力。我特别喜欢书中的一些“思考题”，它们能够引导我去主动探索，而不是被动接受知识，这种互动式的学习体验非常棒。
评分坦白说，在选择这本书之前，我对数字逻辑的理解还停留在非常基础的层面。然而，《数字逻辑课程设计实训教程》的出现，彻底改变了我的看法。它不仅仅是一本教科书，更像是一位循循善诱的导师，带领我一步步揭开数字逻辑的神秘面纱。书中对二进制、逻辑代数、卡诺图等基础知识的讲解，既严谨又不失趣味性。我尤其喜欢作者在讲解时加入的一些生活化的比喻，让这些原本略显抽象的概念变得触手可及。而且，书中提供的实训项目，从简单到复杂，环环相扣，让我能够亲手搭建电路，验证理论，这种实践出真知的学习方式，极大地提升了我的学习兴趣和效果。
评分拿到这本书，我立刻被它严谨的学术风格和深入浅出的讲解所吸引。作者在处理复杂的逻辑门电路、组合逻辑、时序逻辑等核心概念时，都展现出了非凡的洞察力。他不仅清晰地阐述了每个概念的定义和原理，还通过大量的实例和图示，帮助我们理解这些抽象概念在实际电路中的具体实现。我特别欣赏书中对于“自顶向下”和“自底向上”设计方法的介绍，这为我未来的课程设计指明了方向。书中的一些习题设计也极具挑战性，能够有效检验我们对知识的掌握程度，并促使我们进行更深入的思考。
评分作为一名对电子工程领域充满好奇的学生，我一直渴望找到一本能够真正帮助我入门数字逻辑的优秀教材。在翻阅了市面上不少同类书籍后，最终选择了《数字逻辑课程设计实训教程》。初读之下，我被其详尽的理论讲解和丰富的实践案例所折服。作者并没有止步于枯燥的公式推导，而是巧妙地将理论与实际应用紧密结合，通过一个个精心设计的实验项目，让我们在动手操作中巩固所学知识。每个实验的步骤都描述得非常清晰，配以详细的电路图和预期结果，极大地降低了初学者的门槛。我尤其欣赏书中对于一些复杂逻辑功能的分解和讲解，能够层层递进，化繁为简，让我逐步建立起完整的知识体系。
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