齣版社： 人民郵電齣版社
ISBN：9787115284235
版次：1
商品編碼：11177540
包裝：平裝
開本：16開
齣版時間：2013-01-01
用紙：膠版紙
頁數：213
正文語種：中文
具體描述
內容簡介
《21世紀高等院校信息與通信工程規劃教材：數字邏輯課程設計實訓教程》深入淺齣地介紹數字邏輯係統設計的基礎知識、基本理論和基本方法，指導學生循序漸進地獨立完成數字邏輯係統的設計，並結閤EDA技術，介紹最新的數字係統設計方法。以Multisim10.0、QuartusⅡ軟件為平颱，介紹瞭FPGA/CPLD器件、Verilog硬件描述語言等現代數字係統設計的相關知識，以大量經過驗證的數字設計實例為依據，係統闡述瞭數字係統設計的方法與技術。《21世紀高等院校信息與通信工程規劃教材：數字邏輯課程設計實訓教程》緊密聯係教學實際，著眼於實用，實例豐富，並瞄準電子綫路設計領域主流的設計思想和技術，能夠將學生的純理論知識轉化為更有意義的實踐能力，有利於擴展學生的視野和培養學生的獨立研究能力。《21世紀高等院校信息與通信工程規劃教材：數字邏輯課程設計實訓教程》可供高等院校電子類專業作為實訓教材使用，也可供相關行業從業人員參考。內頁插圖
目錄
第1章 緒論1.1 數字邏輯課程設計的性質與目的
1.2 數字邏輯課程設計的基本理論
1.3 數字邏輯課程設計的任務要求
1.4 數字邏輯課程設計題目與考核
1.4.1 課程設計課題
1.4.2 課程設計考核方式
第2章 數字邏輯設計基本知識
2.1 數字電路基本知識
2.1.1 數字電路基本特徵
2.1.2 數字電路技術特性
2.1.3 集成邏輯門電路的應用技術特徵
2.1.4 中小規模數字集成電路參數測試
2.2 數字集成電路應用知識
2.2.1 數字集成電路的應用要點
2.2.2 TTL集成電路應用知識
2.2.3 CMOS集成電路應用知識
2.2.4 數字集成電路的接口電路
2.3 集成器件的命名及封裝形式
2.3.1 數字集成器件的命名
2.3.2 數字集成器件的封裝形式
2.4 數字集成電路的組裝及調試
2.4.1 數字電路設計組裝注意事項
2.4.2 數字電路的安裝與調試
2.4.3 電路測試及故障的查找與排除
第3章 數字邏輯電路基本設計方法
3.1 組閤邏輯電路設計
3.1.1 采用小規模組閤器件的設計方法
3.1.2 中規模組閤集成器件及其應用
3.2 時序邏輯電路設計
3.2.1 集成觸發器
3.2.2 寄存器與鎖存器
3.2.3 集成移位寄存器
3.2.4 集成計數器
3.2.5 其他常用集成器件
3.3 采用EDA技術及可編程邏輯器件的設計
3.3.1 基於EDA技術的設計思想
3.3.2 EDA工具軟件的分類
第4章 數字係統設計基礎
4.1 數字係統的基本概念
4.1.1 數字係統的基本模型
4.1.2 數字係統與邏輯功能部件的區彆
4.1.3 數字係統的設計方法及設計流程
4.2 係統控製器的設計
4.2.1 控製器的基本概念
4.2.2 控製器的設計
第5章 電路設計與仿真工具NI Multisim 10.0
5.1 NI Multisim 10.0
5.1.1 NI Multisim 10.0簡述
5.1.2 認識NI Multisim 10.0界麵
5.1.3 快速掌握NI Multisim 10.0
5.2 NI Multisim 10.0創建仿真電路
5.2.1 繪製電路原理圖
5.2.2 編輯元件
5.2.3 虛擬儀器
5.3 單片機電路的仿真
5.3.1 建立單片仿真電路
5.3.2 編寫單片機控製程序
5.3.3 單片機程序的在綫調試
5.3.4 單片機設計項目實例
第6章 課程設計題目
6.1 交通燈控製係統
6.1.1 交通燈控製係統的功能概述
6.1.2 交通燈控製係統的設計思想
6.1.3 交通燈控製係統的電路設計
6.1.4 設計任務與要求
6.1.5 實驗設備與器材
6.2 智力競賽搶答器
6.2.1 智力競賽搶答器的功能概述
6.2.2 智力競賽搶答器的設計思想
6.2.3 智力競賽搶答器的電路設計
6.2.4 設計任務與要求
6.2.5 實驗設備與器材
6.3 節日彩燈控製器
6.3.1 節日彩燈控製器的功能概述
6.3.2 節日彩燈控製器的設計思想
6.3.3 節日彩燈控製器的電路設計
6.3.4 設計任務與要求
6.3.5 實驗設備與器材
6.4 數字頻率計
6.4.1 數字頻率計的功能概述
6.4.2 數字頻率計的設計思想
6.4.3 設計任務與要求
6.4.4 實驗設備與器材
6.5 電子鍾錶
6.5.1 電子鍾錶的功能概述
6.5.2 電子鍾錶的設計思想
6.5.3 設計任務與要求
6.5.4 實驗設備與器材
第7章 可編程邏輯器件課程設計
7.1 可編程邏輯器件概述
7.1.1 可編程邏輯器件的發展
7.1.2 可編程邏輯器件的分類
7.2 可編程邏輯器件的選型指南
7.3 Verilog HDL 硬件描述語言入門
7.3.1 Verilog HDL簡介
7.3.2 Verilog HDL基本語法
7.3.3 Verilog HDL的描述風格
7.4 可編程邏輯器件開發工具Quartus II
7.4.1 設計輸入
7.4.2 編譯
7.5 可編程邏輯器件課程設計實例
7.5.1 多位加法器
7.5.2 奇數分頻器
7.5.3 有限狀態機
7.5.4 數字跑錶
7.5.5 多路彩燈控製器
7.5.6 數字搶答器
7.5.7 交通燈控製器
附錄一 數字邏輯課程設計日程安排
附錄二 數字邏輯課程設計報告要求
附錄三 數字邏輯課程設計登記錶
附錄四 常用元器件介紹
附錄五 常用數字集成器件的邏輯功能及引腳圖
前言/序言
《數字邏輯設計與驗證：原理、實踐與前沿》 概述 本書旨在為信息與通信工程專業的本科生提供一套全麵、深入的數字邏輯設計與驗證知識體係。內容緊密結閤當前行業發展趨勢與學術前沿，涵蓋瞭數字邏輯電路的基本原理、設計方法、實現技術以及現代數字係統驗證的理念與實踐。本書注重理論與實踐相結閤，通過豐富的案例分析和實驗指導，幫助讀者掌握數字邏輯設計的核心技能，為未來從事集成電路設計、嵌入式係統開發、FPGA應用等相關領域打下堅實基礎。 第一部分：數字邏輯基礎 本部分將係統性地迴顧和梳理數字邏輯設計的基礎理論，為後續更深入的學習奠定堅實的知識基礎。 第一章：數字係統概述 1.1 數字世界的基石：二進製與邏輯門 深入解析二進製數製及其在數字係統中的核心地位。 詳細介紹基本邏輯門（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的功能、真值錶、邏輯符號和布爾錶達式。 探討組閤邏輯和時序邏輯的基本概念，以及它們在構建數字係統中的作用。 講解數製轉換（二進製、十進製、十六進製）的計算方法與實際應用。 1.2 布爾代數：邏輯運算的數學語言 係統闡述布爾代數的基本公理、定理和性質（如交換律、結閤律、分配律、德摩根定律等）。 演示如何運用布爾代數化簡復雜的邏輯錶達式，以降低電路復雜度，提高性能。 介紹卡諾圖（Karnaugh Map）這一重要的邏輯函數化簡工具，包括其原理、繪製方法和應用技巧，以及多變量卡諾圖的處理。 探討硬件描述語言（HDL）在抽象描述邏輯功能方麵的優勢，為後續章節引入HDL打下基礎。 1.3 組閤邏輯電路設計 深入講解組閤邏輯電路的設計流程：需求分析、邏輯功能描述、布爾錶達式推導、化簡、電路實現。 詳細分析幾種典型的組閤邏輯電路，包括： 譯碼器（Decoder）與編碼器（Encoder）： 原理、功能、設計方法及其在地址解碼、狀態指示等方麵的應用。 多路選擇器（Multiplexer / MUX）與多路分配器（Demultiplexer / DEMUX）： 原理、功能、設計方法及其在數據選擇、信號路由等方麵的應用。 加法器（Adder）與減法器（Subtractor）： 半加器、全加器、並行加法器、進位保持加法器、帶符號數加減法的設計與原理。 比較器（Comparator）： 設計不同位寬的數字比較器，用於判斷大小關係。 通過實際工程中的應用案例，鞏固組閤邏輯電路的設計思路與技巧。 1.4 時序邏輯電路基礎 引入觸發器（Flip-Flop）的概念，它是構建時序邏輯電路的基本單元。 詳細講解不同類型的觸發器：SR觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器。分析它們的結構、工作原理、狀態轉換圖和特性方程。 闡述同步與異步時序邏輯的區彆與聯係。 介紹時鍾信號的作用，包括時鍾的周期、占空比、上升沿/下降沿觸發。 初步介紹寄存器（Register）和計數器（Counter）的基本結構和工作原理。 第二部分：硬件描述語言與數字電路實現 本部分將重點介紹硬件描述語言（HDL）在現代數字邏輯設計中的核心作用，以及如何利用HDL實現和仿真數字電路。 第二章：Verilog HDL入門與進階 2.1 Verilog HDL基礎語法 介紹Verilog HDL的模塊化設計思想，包括模塊的定義、端口聲明（輸入、輸齣、雙嚮）。 講解基本數據類型（reg, wire, integer, time）和賦值語句（blocking assignment ` = `, non-blocking assignment ` <= `）。 掌握運算符（算術、關係、邏輯、位運算符）的使用。 介紹參數化設計（`parameter`）的概念，提高代碼的可重用性。 詳細講解行為級描述（always塊）的不同類型（`always @()`，`always @(posedge clk)`，`always @(negedge clk)`）。 2.2 Verilog HDL結構化描述 演示如何使用 `assign` 語句進行連續賦值，實現組閤邏輯電路。 學習如何使用 `always` 塊實現組閤邏輯和時序邏輯。 理解`if-else`、`case`、`casex` 等結構在邏輯描述中的應用，及其綜閤行為的差異。 講解位選擇（bit-select）和部分選擇（part-select）的概念，實現對嚮量的靈活操作。 2.3 模塊實例化與層次化設計 展示如何實例化一個已定義的模塊，實現電路的復用和層次化設計。 探討端口連接的方式：位置匹配和名稱匹配。 通過實際的組閤邏輯電路設計案例，例如多路選擇器、加法器、譯碼器等，練習使用Verilog HDL進行描述和仿真。 2.4 狀態機（Finite State Machine, FSM）設計 深入講解狀態機的基本概念，包括狀態、輸入、輸齣、狀態轉移。 介紹兩種主要的狀態機模型： Mealy狀態機： 輸齣與當前狀態和輸入相關。 Moore狀態機： 輸齣僅與當前狀態相關。 演示如何使用Verilog HDL描述和實現Mealy狀態機和Moore狀態機。 通過實例，如序列檢測器、交通燈控製器等，掌握狀態機的設計方法。 第三章：Verilog HDL仿真與時序分析 3.1 Verilog HDL仿真流程 介紹仿真器（Simulator）的基本工作原理。 講解測試平颱（Testbench）的設計，用於驗證設計的正確性。 學習如何編寫激勵信號，模擬實際輸入。 理解仿真時間單位和精度。 掌握監控信號（waveform viewer）的使用，分析仿真結果。 3.2 仿真模型與綜閤 討論行為級（Behavioral）、寄存器傳輸級（RTL）和門級（Gate-level）三種仿真模型。 簡要介紹綜閤（Synthesis）的概念，即將HDL代碼轉換為門級網錶。 講解綜閤工具對HDL代碼風格的要求，以獲得高效的綜閤結果。 3.3 時序約束與時序分析基礎 介紹時序約束（Timing Constraints）的重要性，如時鍾周期、輸入/輸齣延遲。 講解建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）的概念，它們是時序分析的關鍵指標。 分析時序違規（Timing Violation）的産生原因，如亞穩態（Metastability）。 瞭解時序分析報告的基本內容。 第三部分：現代數字係統設計實踐 本部分將深入探討現代數字邏輯設計中常用的高級技術和實際應用，包括FPGA設計流程、微處理器基礎以及數字信號處理初步。 第四章：FPGA設計流程與實踐 4.1 FPGA架構與工作原理 介紹FPGA（Field-Programmable Gate Array）的內部結構：邏輯單元（LUT）、寄存器、布綫資源、DSP塊、BRAM等。 闡述FPGA的配置原理：通過編程實現硬件功能的靈活性。 對比ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）與FPGA的優缺點。 4.2 FPGA設計工具鏈 介紹主流FPGA廠商（如Xilinx, Intel/Altera）提供的開發環境。 講解FPGA設計流程：RTL設計 -> 仿真 -> 綜閤 -> 實現（布局布綫）-> 時序分析 -> 生成比特流 -> 下載到FPGA。 演示使用FPGA開發闆進行實際設計和調試。 4.3 FPGA實現的高級技巧 探討如何優化HDL代碼以提高FPGA設計的性能和資源利用率。 介紹IP核（Intellectual Property Core）的使用，加速設計過程。 講解片上調試（On-Chip Debugging）工具的使用。 通過實際項目案例，如簡單的嵌入式係統接口、高速數據采集等，展示FPGA設計的工程實踐。 第五章：嵌入式係統中的數字邏輯 5.1 微處理器/微控製器基礎 介紹嵌入式係統的基本構成：處理器、存儲器、外設。 講解CPU的工作原理：取指令、譯碼、執行。 理解指令集架構（ISA）的概念。 簡要介紹ARM、RISC-V等常見嵌入式處理器架構。 5.2 CPU與外設的接口設計 講解總綫（Bus）的概念及其在CPU與外設通信中的作用。 介紹常見的接口類型：GPIO, UART, SPI, I2C。 學習如何使用Verilog HDL設計與處理器通信的外設控製器。 通過實例，如設計一個簡單的GPIO控製器，模擬處理器讀寫外設寄存器。 5.3 C語言與硬件交互 探討C語言在嵌入式係統開發中的應用。 講解如何通過寄存器地址映射，使用C語言訪問和控製硬件。 介紹嵌入式開發環境（IDE）和調試器（Debugger）。 第六章：數字信號處理（DSP）初步 6.1 DSP在數字係統中的應用 介紹數字信號處理的基本概念：采樣、量化、編碼。 列舉DSP在通信、圖像處理、音頻處理等領域的應用。 6.2 DSP算法的硬件實現 介紹乘法器（Multiplier）、加法器（Adder）、纍加器（Accumulator）在DSP中的重要性。 探討有限衝激響應（FIR）濾波器和無限衝激響應（IIR）濾波器的基本原理。 學習如何使用Verilog HDL實現簡單的DSP算法，例如濾波器或FFT（快速傅裏葉變換）的部分模塊。 強調在硬件中實現DSP算法時對精度和速度的權衡。 附錄 附錄A：常用邏輯符號與縮略語 附錄B：Verilog HDL保留關鍵字列錶 附錄C：參考實驗項目指導 讀者對象 本書適閤高等院校信息與通信工程、電子工程、計算機科學與技術等相關專業的本科生和研究生。同時也適閤從事集成電路設計、嵌入式係統開發、FPGA應用等領域的工程師作為參考和進階學習的資料。 學習目標 通過學習本書，讀者將能夠： 1. 掌握數字邏輯電路的基本原理，理解二進製、布爾代數、組閤邏輯和時序邏輯的核心概念。 2. 熟練運用Verilog HDL進行數字電路的設計與建模，包括行為級和結構化描述。 3. 掌握狀態機的設計方法，能夠設計和實現各種控製邏輯。 4. 理解數字邏輯電路的仿真與驗證過程，能夠編寫測試平颱並分析仿真結果。 5. 熟悉FPGA的設計流程和開發工具，能夠將HDL設計移植到FPGA平颱。 6. 瞭解嵌入式係統中數字邏輯的作用，能夠進行簡單的接口設計。 7. 初步認識數字信號處理算法的硬件實現，為進一步學習打下基礎。 8. 培養嚴謹的工程設計思維和解決實際問題的能力。
用戶評價
評分
作為一名對電子工程領域充滿好奇的學生，我一直渴望找到一本能夠真正幫助我入門數字邏輯的優秀教材。在翻閱瞭市麵上不少同類書籍後，最終選擇瞭《數字邏輯課程設計實訓教程》。初讀之下，我被其詳盡的理論講解和豐富的實踐案例所摺服。作者並沒有止步於枯燥的公式推導，而是巧妙地將理論與實際應用緊密結閤，通過一個個精心設計的實驗項目，讓我們在動手操作中鞏固所學知識。每個實驗的步驟都描述得非常清晰，配以詳細的電路圖和預期結果，極大地降低瞭初學者的門檻。我尤其欣賞書中對於一些復雜邏輯功能的分解和講解，能夠層層遞進，化繁為簡，讓我逐步建立起完整的知識體係。
評分拿到這本書，我立刻被它嚴謹的學術風格和深入淺齣的講解所吸引。作者在處理復雜的邏輯門電路、組閤邏輯、時序邏輯等核心概念時，都展現齣瞭非凡的洞察力。他不僅清晰地闡述瞭每個概念的定義和原理，還通過大量的實例和圖示，幫助我們理解這些抽象概念在實際電路中的具體實現。我特彆欣賞書中對於“自頂嚮下”和“自底嚮上”設計方法的介紹，這為我未來的課程設計指明瞭方嚮。書中的一些習題設計也極具挑戰性，能夠有效檢驗我們對知識的掌握程度，並促使我們進行更深入的思考。
評分這本書的排版設計堪稱一絕，大量使用圖錶和代碼示例，讓原本枯燥的理論知識變得生動有趣。很多時候，我甚至覺得作者在與我麵對麵交流，用最平實的語言解答我可能遇到的每一個疑惑。書中的案例選擇也非常有代錶性，涵蓋瞭數字邏輯在現代科技中的諸多應用，例如FPGA設計、微處理器架構等，這讓我對數字邏輯的重要性有瞭更深刻的認識，也激發瞭我進一步深入學習的動力。我特彆喜歡書中的一些“思考題”，它們能夠引導我去主動探索，而不是被動接受知識，這種互動式的學習體驗非常棒。
評分坦白說，在選擇這本書之前，我對數字邏輯的理解還停留在非常基礎的層麵。然而，《數字邏輯課程設計實訓教程》的齣現，徹底改變瞭我的看法。它不僅僅是一本教科書，更像是一位循循善誘的導師，帶領我一步步揭開數字邏輯的神秘麵紗。書中對二進製、邏輯代數、卡諾圖等基礎知識的講解，既嚴謹又不失趣味性。我尤其喜歡作者在講解時加入的一些生活化的比喻，讓這些原本略顯抽象的概念變得觸手可及。而且，書中提供的實訓項目，從簡單到復雜，環環相扣，讓我能夠親手搭建電路，驗證理論，這種實踐齣真知的學習方式，極大地提升瞭我的學習興趣和效果。
評分這本書的封麵設計非常吸引人，簡潔大方，色彩搭配也很和諧，給人的第一印象就很好。拿到書的那一刻，就能感受到它沉甸甸的質感，紙張也相當不錯，印刷清晰，字跡工整，閱讀起來非常舒適。目錄的編排也很閤理，條理清晰，讓人一目瞭然。尤其值得一提的是，作者在編寫過程中一定投入瞭大量的心血，從對每一個章節內容的深度挖掘，到每一個知識點的講解方式，都體現瞭作者深厚的學術功底和豐富的教學經驗。這本書不僅僅是一本教材，更像是一位經驗豐富的老師，循循善誘地引導著我們深入探索數字邏輯的世界。我特彆喜歡書中一些舉例的生動性，能夠將抽象的概念形象化，讓我這個初學者也能很快理解。
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