数字电子技术基础/21世纪大学本科计算机专业系列教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王克义 著

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• 计算机专业
• 本科教材
• 21世纪大学
• 计算机基础
• 电路分析
• 数字电路
• 半导体
• 逻辑电路

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302307518

版次：1

商品编码：11186573

品牌：清华大学

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-02-01

用纸：胶版纸

页数：240

字数：397000

正文语种：中文

编辑推荐

　　《21世纪大学本科计算机专业系列教材：数字电子技术基础》特点：注重基础坚持“基础是根本”的教学理念，强化知识整合，精心选择课程的核心知识和关键技术。
　　反映新技术在注重讲解基本概念的同时，也十分注意反映现代数字电子技术的新知识、新技术，如硬件描述语言VHDL、高性能可编程逻辑器件及其开发技术等。
　　激发创新以能力培养为核心，启迪学生的自主学习潜能。
　　在全书内容的安排上注重引导和激发学生的创新意识。可读性强语言精炼，叙述严谨，深入浅出，容易阅读。

内容简介

　　《21世纪大学本科计算机专业系列教材：数字电子技术基础》紧密围绕数字电子技术的核心知识，在选材和内容安排上注重基本理论与实际应用相结合，注意反映数字电子技术的最新发展。全书详细介绍了数制与编码、逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析与设计、脉冲信号的产生与整形以及数／模和模／数转换等方面的基本内容。在此基础上，专门编写了“硬件描述语言VHDL基础”和“可编程逻辑器件及其开发工具”两章内容。

作者简介

　　王克义，北京大学信息科学技术学院教授、博士生导师。1970年本科毕业于北京大学，毕业后留校任教至今，长期从事计算机专业的教学与科研工作。曾于1992-1993年在美国乔治·华盛顿大学计算机科学与电子工程系进修（访问学者）；曾任中国计算机学会体系结构专委会委员。主持和参加多项国家重点科技攻关项目，荣获北京大学科学研究成果奖、国家教育部科技进步奖等奖项。主要研究方向为高性能微处理器结构与设计、嵌入式系统、数据通信与计算机网络等。
　　作者热爱并长期担任一线教学工作，先后被授予“北京市优秀教师”、“北京大学优秀教师”、“北京大学十佳教师”等荣誉称号。负责完成的主干基础课建设项目获北京大学教学成果一等奖，主讲的《微机原理》课程被评为北京市精品课程。出版译著和教材8部。其中，1部获国家教育部科技进步三等奖，1部被评为北京高等教育精品教材，1部被评为2011年普通高等教育精品教材。

内页插图

目录

第1章 数制与编码
1.1 进位记数制
1.1.1 进位记数制及其基数和权
1.1.2 几种常用的进位记数制
1.2 不同进位制数之间的转换
1.2.1 二进制数转换为十进制数
1.2.2 十进制数转换为二进制数
1.2.3 任意两种进位制数之间的转换
1.3 二进制数的算术运算和逻辑运算
1.3.1 二进制数的算术运算
1.3.2 二进制数的逻辑运算
1.3.3 移位运算
1.4 数据在计算机中的表示形式
1.4.1 机器数与真值
1.4.2 常见的机器数形式
1.4.3 数的定点表示与浮点表示
1.4.4 二一十进制编码
1.4.5 其他几种BCD码
1.5 字符代码
本章小结
习题1

第2章 逻辑代数的基本原理及应用
2.1 逻辑代数的基本概念
2.1.1 逻辑代数的特点
2.1.2 基本逻辑运算
2.1.3 逻辑函数
2.1.4 逻辑函数的相等
2.2 逻辑代数的基本公式
2.3 逻辑代数的3个重要规则
2.3.1 代入规则
2.3.2 反演规则
2.3.3 对偶规则
2.4 逻辑函数的代数化简法
2.4.1 代数化简法概述
2.4.2 “与或”表达式的化简
2.4.3 “或与”表达式的化简
本章小结
习题2

第3章 逻辑门电路
3.1 分立元件的门电路
3.1.1 二极管“与”门
3.1.2 二极管“或”门
3.1.3 “非”门
3.1.4 “与非”门
3.2 集成门电路
3.2.1 TTL“与非”门
3.2.2 其他类型的TTL门电路
3.2.3 ECL门电路
3.3 MOS门电路
3.3.1 MOS管与MOS反相器
3.3.2 CMOS传输门
3.4 逻辑门电路的性能指标
3.4.1 输出高电平和输出低电平
3.4.2 关门电平、开门电平和阈值电压
3.4.3 平均延迟时间
3.4.4 扇人系数和扇出系数
3.4.5 空载导通电源电流和空载截止电源电流
3.5 常用逻辑门的图形符号
本章小结
习题3

第4章 组合逻辑电路
4.1 几个基本概念
4.1.1 “积之和”与“和之积”
4.1.2 最小项和最大项
……
第5章 时序电路的基本单元——触发器
第6章 时序逻辑电路
第7章 时序逻辑电路的应用
第8章 脉冲信号的产生与整形
第9章 数／模和模／数转换器
第10章 硬件描述语言VHDL基础
第11章 可编程逻辑器件及其开发工具
附录A 常用逻辑符号对照表
附录B 部分习题参考答案
参考文献

《数字电子技术基础》：架构现代数字世界的基石 在飞速发展的科技浪潮中，数字技术已成为驱动社会进步的核心引擎。从智能手机的便捷交互到超级计算机的强大运算，再到物联网的万物互联，数字电子技术无处不在，深刻地改变着我们的生活方式和工作模式。而要深入理解这一切的运作原理，掌握其精髓，一本扎实的教材是必不可少的。 《数字电子技术基础》正是一本致力于为读者构建坚实数字技术知识体系的权威读物。本书以21世纪大学本科计算机专业系列教材的定位，秉持着“理论与实践并重，系统性与前沿性结合”的编写理念，旨在为计算机科学、电子工程、自动化等相关专业的学生以及对数字技术充满兴趣的自学者，提供一套全面、深入且易于理解的学习资源。 内容体系：逻辑严谨，循序渐进 本书的内容编排严格遵循数字电子技术的发展脉络和逻辑顺序，力求让读者在掌握基本概念的同时，能够逐步深入到更复杂的理论和应用。 第一部分：数字世界的大门——数制、逻辑代数与逻辑门 学习数字电子技术，首先需要掌握其“语言”和“语法”。本部分将带领读者走进数制转换的世界，理解二进制、十进制、十六进制等不同数制之间的转换规则，这是进行数字逻辑运算的基础。随后，我们将深入探讨布尔代数（也称为逻辑代数），这是描述和分析数字电路行为的数学工具。通过学习逻辑变量、逻辑运算（与、或、非、异或等）以及基本逻辑定律，读者将能够用数学的方式来表达和简化复杂的逻辑关系。 在此基础上，本书将详细介绍构成数字电路最基本的功能单元——逻辑门。从最基础的“与门”、“或门”、“非门”，到“与非门”、“或非门”、“异或门”、“同或门”，本书将清晰阐述每种逻辑门的逻辑功能、符号表示、真值表以及它们在集成电路中的实现原理（虽然不深入到半导体工艺，但会点出其逻辑实现）。通过大量的实例分析，读者将学会如何利用这些基本逻辑门来构建更复杂的组合逻辑电路。 第二部分：逻辑的海洋——组合逻辑电路的设计与分析 当基本逻辑门被组合起来，便形成了功能各异的组合逻辑电路。本部分将聚焦于组合逻辑电路的设计方法和分析技术。我们将学习如何将实际需求转化为逻辑表达式，并使用卡诺图（Karnaugh Map）等简化方法来优化逻辑设计，从而减少电路的复杂度和功耗。 本书将重点讲解一些经典且重要的组合逻辑电路，例如： 译码器（Decoder）：将二进制地址转换为唯一的输出信号，广泛应用于数据选择和地址译码。 编码器（Encoder）：将多个输入信号编码为二进制形式，用于输入数据的处理。 数据选择器（Multiplexer, MUX）：根据控制信号选择多个输入中的一个输出，是实现多路数据传输的关键。 全加器/半加器（Adder/Half Adder）：实现二进制数的加法运算，是算术逻辑单元（ALU）的核心组件。 比较器（Comparator）：比较两个二进制数的大小。 通过对这些电路的深入剖析，读者将掌握如何根据具体应用场景，选择合适的组合逻辑电路，并能够独立完成对简单组合逻辑电路的设计和分析。 第三部分：记忆的艺术——时序逻辑电路的奥秘 与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的状态不仅取决于当前的输入，还受到过去输入的影响，即它具有“记忆”功能。本部分将是本书的重中之重，将深入探讨时序逻辑电路的原理、设计与应用。 我们将从最基本的存储单元——触发器（Flip-Flop）讲起。本书将详细介绍不同类型的触发器，如SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器，分析它们的触发方式（电平触发、边沿触发）、状态转移特性，并探讨如何利用它们构建最基础的存储单元。 在此基础上，我们将学习两种重要的时序逻辑电路： 寄存器（Register）：用于存储一组二进制数，是CPU内部和存储器中的基本单元。本书将介绍移位寄存器、并行寄存器等不同类型的寄存器及其应用。 计数器（Counter）：用于对输入脉冲进行计数，实现时间或事件的测量。我们将学习同步计数器、异步计数器，以及它们的加法、减法、分频和移位功能。 此外，本书还将介绍有限状态机（Finite State Machine, FSM）的概念，包括摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型状态机的区别与联系，以及如何用状态图和状态表来描述和设计复杂的时序逻辑系统。对于更高级的时序电路，如移位寄存器序列发生器，本书也将进行详细介绍。 第四部分：存储的殿堂——存储器与可编程逻辑器件 现代数字系统离不开数据存储和逻辑功能的灵活实现。本部分将目光投向了存储器和可编程逻辑器件（PLD）。 我们将深入了解不同类型的存储器： 随机存取存储器（RAM）：包括静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM），分析它们的读写原理、结构特点和应用场景。 只读存储器（ROM）：包括掩膜ROM（MROM）、可编程ROM（PROM）、可擦除可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）以及闪存（Flash Memory），讲解它们的非易失性存储特性以及在固件存储中的作用。 接着，本书将介绍可编程逻辑器件（PLD）的概念，它允许用户在不改变硬件结构的情况下，通过编程来实现复杂的逻辑功能。我们将重点介绍： 可编程只读存储器（PROM）：虽然是ROM的一种，但其可编程特性使其成为早期PLD的代表。 通用阵列逻辑（GAL）：一种可编程的逻辑阵列，具有较高的灵活性。 现场可编程门阵列（FPGA）：作为现代PLD的代表，FPGA具有极高的集成度和灵活性，能够实现高度定制化的数字系统。虽然本书不会深入到FPGA的具体硬件架构和编程语言（如Verilog/VHDL），但会介绍其基本原理和在数字系统设计中的重要性。 第五部分：实际应用的触角——脉冲波形发生与信号处理 数字电路不仅仅是抽象的逻辑运算，更重要的是将其应用于实际的信号处理。本部分将探讨一些脉冲波形发生电路以及基本的信号处理概念。 我们将介绍多谐振荡器（Multivibrator），包括无稳态多谐振荡器（astable multivibrator）用于产生连续的方波信号，以及单稳态多谐振荡器（monostable multivibrator）用于产生单次脉冲。这些电路在时钟信号生成、定时控制等方面有着广泛的应用。 此外，本书还会涉及一些基础的信号转换和处理技术，例如： 模数转换器（ADC） 和 数模转换器（DAC） 的基本原理和作用，它们是连接模拟世界和数字世界的桥梁。 逻辑电平标准，如TTL和CMOS，以及它们在不同电路连接时的兼容性问题。 教学特色：理论与实践的完美结合 《数字电子技术基础》在内容呈现上，不仅注重理论的深度和广度，更强调理论与实践的紧密结合，旨在培养读者解决实际问题的能力。 清晰的逻辑结构与详实的例证：本书的章节安排逻辑清晰，每个概念的引入都伴随着详细的解释和生动的例子。从简单的逻辑门到复杂的时序电路，每一个章节都力求让读者理解“是什么”、“为什么”以及“如何用”。 丰富的例题与习题：每章都配有精心设计的例题，涵盖了从概念理解到实际应用的全过程，帮助读者巩固所学知识。章节末尾的习题类型多样，包括选择题、填空题、简答题和设计题，能够全面检验读者的掌握程度。 注重设计思想与方法：本书在介绍各种数字电路时，不仅仅停留在描述电路功能，更侧重于讲解设计思路、简化方法以及电路的优化技巧。这有助于培养读者形成良好的数字逻辑设计思维。 适度的前沿性：虽然本书定位为基础教材，但在讲解过程中，也会适时地提及一些数字技术在现代应用中的发展方向和趋势，如FPGA的应用，为读者未来的深入学习打下基础。 配套资源支持（隐含）：作为一本优秀的教材，通常会配有实验指导书、仿真软件指南等辅助资源，以便读者动手实践，加深理解。 学习价值：通往数字世界的通行证 掌握《数字电子技术基础》的知识，意味着读者将拥有： 深入理解数字系统的能力：能够分析和理解各种数字设备的工作原理，从微处理器到嵌入式系统。 设计和实现数字电路的能力：能够运用所学知识，独立完成简单的数字逻辑电路的设计和验证。 构建复杂数字系统的基础：为进一步学习数字信号处理、微控制器、计算机体系结构等高级课程奠定坚实的基础。 解决实际工程问题的能力：在未来的学习和工作中，能够更有效地分析和解决与数字技术相关的工程问题。 总而言之，《数字电子技术基础》是一本不可或缺的数字技术入门读物。它以其严谨的科学性、清晰的逻辑性、丰富的实践性，将带领读者一步步揭开数字世界的奥秘，为构建和理解我们身边的数字世界提供强大的知识支撑。无论您是初学者还是希望巩固知识的专业人士，本书都将是您探索数字技术广阔天地的最佳伙伴。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《数字电子技术基础》，我以为它会是那种只讲理论、缺乏实践的教材。然而，事实证明我的担心是多余的。书中在讲解完基本概念后，会引入一些实际的应用案例，虽然可能不是非常复杂的系统，但足以让我看到这些理论知识是如何转化为实际功能的。比如，在介绍加法器和减法器时，书中不仅解释了它们的工作原理，还可能提到它们在计算机算术逻辑单元（ALU）中的作用，这让我对数字电路在计算机硬件中的地位有了初步的认识。 更让我惊喜的是，书中还涉及到了一些关于存储器和可编程逻辑器件（PLD）的基础知识。对于静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的基本结构和工作原理，书中都有简要的介绍。这让我了解到，我们平常使用的计算机内存是如何工作的。对于PLD，比如PLA和FPGA，书中也给出了初步的介绍，虽然没有深入讲解编程细节，但让我对现代数字电路设计中可编程逻辑的重要性有了初步的认识。这些内容虽然不算很深入，但为我打开了一扇了解更广阔的数字电子技术世界的大门。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的编排结构非常人性化。它从最基础的概念讲起，一步步深入，不会让读者感到突兀。例如，在讲解计数器时，书中会先从最简单的异步计数器讲起，然后过渡到更复杂的同步计数器，并且会详细解释它们之间的区别和各自的优缺点。这种递进式的讲解方式，让我在学习的过程中能够逐步建立起完整的知识体系。 另外，书中对于一些关键电路的分析，比如多谐振荡器，都提供了详细的分析过程，包括各个元器件的作用以及电路的输出波形。这些具体的电路分析，让我能够真正理解电路是如何工作的，而不是死记硬背。虽然书中可能没有直接提供大量的实验指导，但通过对这些电路的深入理解，我发现自己已经能够设想出一些简单的实验来验证这些理论。对于一个初学者来说，这种理论与分析相结合的方式，确实能大大提高学习的效率和兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书在介绍数电基础知识时，逻辑非常清晰，而且循序渐进。从最基础的二进制、逻辑代数开始，到门电路、组合逻辑、时序逻辑，再到半导体器件的一些基本原理，每一部分都为下一部分打下了坚实的基础。我很喜欢它在讲解过程中，不仅仅给出理论知识，还穿插了大量的图示和实例。比如在讲到编码器和译码器时，书中给出了详细的逻辑框图和真值表，甚至还演示了如何用基本的逻辑门搭建一个简单的编码器，这种“从无到有”的演示方式，让我对这些模块的功能和工作原理有了更直观的认识。 尤其值得称赞的是，书中对于一些重要的概念，比如“时钟”、“时序”、“时序冲突”等，都进行了非常细致的解释。它没有回避这些可能让初学者感到困惑的地方，而是积极地引导读者去理解。例如，在讲解D触发器时，书中会详细说明数据输入（D）在时钟信号上升沿或下降沿时被锁存，从而实现了数据的存储。对于那些担心电路设计中可能出现的“竞争冒险”等问题，书中也给出了相应的分析方法和解决方法，这对于后续的学习非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

初次翻开这本《数字电子技术基础》，我原以为会是一本枯燥的技术手册，但越读越觉得它像一位循循善诱的老师，将原本抽象的概念掰开了揉碎了讲清楚。最让我印象深刻的是它在讲解基本逻辑门（AND、OR、NOT）时，不仅给出了严谨的逻辑表达式和真值表，还用非常贴近生活的例子来比喻，比如AND门就像一个串联的开关，只有两个开关都闭合，灯才会亮。OR门则像一个并联的开关，只要有一个开关闭合，灯就会亮。这些生动的类比瞬间消除了我对逻辑运算的陌生感，让我很快就理解了它们的本质。 接着，书中对组合逻辑电路和时序逻辑电路的区分与讲解也做得非常到位。在组合逻辑部分，作者详细介绍了如何利用卡诺图进行逻辑函数的简化，从最初的逻辑表达式到最终的最小项表达式，每一步都清晰可见，并且提供了大量的例题，让我能够反复练习，熟练掌握。而对于时序逻辑电路，书中则通过对触发器（SR、JK、D、T）的深入剖析，解释了它们在存储信息方面的作用。特别是对时钟信号的引入，让我明白了时序逻辑电路是如何在时间上同步工作的。那些关于状态机设计的部分，虽然一开始有些挑战，但随着深入学习，我逐渐体会到了它在控制系统中的强大应用。

评分☆☆☆☆☆

这本书在讲解数电基础知识方面，整体感觉非常扎实。从最初的数制转换、逻辑运算，到各种基本的逻辑门和集成电路，它都给出了清晰而准确的解释。我特别喜欢它在引入BCD码、格雷码等编码方式时，都会先解释它们的产生背景和应用场景，然后再给出具体的表示方法和转换规则。这让我明白，这些看似不同的编码方式，其实都是为了解决特定的问题而设计的。 书中在讲解比较器、编码器、译码器等基本数字模块时，都会通过画出清晰的逻辑框图和列出详细的真值表来辅助说明。而且，它还会在合适的地方，穿插一些实际的应用例子，比如在讲解多路选择器（Multiplexer）时，可能会提到它在数据通道选择中的作用。这些细致的处理，让我在学习这些模块时，不仅仅是记住它们的逻辑功能，更能理解它们在更复杂的系统中所扮演的角色。这种“知其然，更知其所以然”的学习体验，是我非常看重的。