高等學校電子信息類專業“十二五”規劃教材：數字係統與邏輯設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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師亞莉，張新，薛延俠 著

圖書標籤:

• 數字係統
• 邏輯設計
• 電子信息
• 高等教育
• 教材
• 計算機組成原理
• 數字電路
• FPGA
• Verilog
• HDL

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560629278

版次：1

商品編碼：11200814

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2013-01-01

用紙：膠版紙

頁數：350

字數：532000

正文語種：中文

內容簡介

　　《高等學校電子信息類專業“十二五”規劃教材：數字係統與邏輯設計》圍繞數字係統這一主綫展開，注重基礎知識的同時，加強邏輯設計和數字係統基礎知識的介紹。全書共11章，主要包括邏輯代數的基本概念、邏輯函數的描述和化簡方法、集成門電路、組閤邏輯電路的分析和設計、觸發器、時序邏輯電路的分析和設計、半導體存儲器和可編程邏輯器件、脈衝波形的産生與整形電路、數/模與模/數轉換電路、VHDL描述的邏輯電路及數字係統基本設計方法等內容。
　　《高等學校電子信息類專業“十二五”規劃教材：數字係統與邏輯設計》內容精練、實例豐富、通俗易懂、應用性強，各章後均附有小結和習題，便於教學和自學。《高等學校電子信息類專業“十二五”規劃教材：數字係統與邏輯設計》可作為高等院校通信工程、信息工程、電子工程、計算機、自動化、集成電路等相關專業的本科教材，也可供相關專業的研究生和工程技術人員閱讀參考。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1.1 數字信號
1.2 計數進位製
1.3 不同進製數的轉換
1.4 二一十進製常用代碼
1.5 算術運算與邏輯運算
1.6 數字電路及其發展
本章小結
習題

第2章 邏輯函數及其化簡
2.1 邏輯代數
2.1.1 三種基本邏輯
2.1.2 基本邏輯運算
2.2 邏輯代數的常用公式和規則
2.2.1 邏輯代數的基本公式
2.2.2 邏輯代數的三個規則
2.2.3 邏輯代數的常用公式
2.3 邏輯函數及其錶示方法
2.3.1 邏輯函數的概念
2.3.2 邏輯函數的錶示方法
2.3.3 邏輯函數相等
2.3.4 邏輯函數的標準形式
2.4 邏輯函數的化簡
2.4.1 公式化簡法
2.4.2 邏輯函數的卡諾圖化簡法
本章小結
習題

第3章 集成邏輯門
3.1 晶體管的開關特性
3.1.1 晶體二極管的開關特性
3.1.2 晶體三極管的開關特性
3.1.3 關於高低電平的概念及狀態賦值
3.2 TTL集成邏輯門
3.2.1 TTL與非門電路
3.2.2 TTL與非門的主要外部特性
3.2.3 TTL其他邏輯門電路
3.2.4 TTL門電路的改進
3.3 MOS邏輯門電路
3.3.1 MOS晶體管
3.3.2MOS反相器
3.4CMOS電路
3.4.1CMOS反相器
3.4.2CMOS反相器的主要特性
3.4.3CMOS傳輸門
3.4.4CMOS其他邏輯門電路
3.4.5集成門電路使用中的實際問題
本章小結
習題

第4章 組閤邏輯電路
4.1 組閤邏輯電路的分析
4.2 組閤邏輯電路的設計
4.3 常用中規模集成組閤邏輯電路
4.3.1 加法器
4.3.2 數值比較器
4.3.3 編碼器
4.3.4 譯碼器
4.3.5 數據選擇器
4.4 組閤邏輯電路中的競爭與冒險
4.4.1 競爭與冒險的基本概念
4.4.2 邏輯險象的識彆
4.4.3 邏輯冒險現象的消除
本章小結
習題

第5章 觸發器
5.1 概述
5.2 基本觸發器
5.2.1 與非門組成的基本RS觸發器
5.2.2 基本RS觸發器功能的描述方法
5.2.3 或非門組成的基本RS觸發器
5.3 鍾控觸發器
5.3.1 鍾控RS觸發器
5.3.2 鍾控D觸發器
5.3.3 鍾控JK觸發器
5.3.4 鍾控T觸發器和T'觸發器
5.3.5 電位觸發方式的工作特點
5.4 主從觸發器
5.4.1 主從RS觸發器
5.4.2 主從JK觸發器
5.5 邊沿觸發器

第6章 時序邏輯電路
第7章 半導體存儲器和可編程邏輯器件
第8章 脈衝波形的産生與整形電路
第9章 數/模與模/數轉換電路
第10章 VHDL語言簡介
第11章 數字係統設計基礎

附錄
參考文獻

前言/序言

數字係統與邏輯設計：構建現代電子世界的基石 數字係統與邏輯設計是現代電子信息科學的核心基石，理解並掌握這一領域，是進行計算機硬件設計、嵌入式係統開發、集成電路設計以及各類數字信號處理應用的基礎。它深入探究瞭數字信號的錶示、運算、存儲以及控製邏輯的構建方法，是連接抽象數學理論與具體電子硬件的橋梁。本書旨在為高等學校電子信息類專業學生提供一套係統、深入的學習材料，幫助他們構建堅實的數字係統與邏輯設計知識體係。 一、 數字信號的奧秘：從離散到世界的編碼 在數字世界中，一切信息都以離散的形式存在，最基本的單位是比特（bit），即0或1。本書的開篇將帶領讀者深入理解數字信號的本質，包括： 數製與編碼： 介紹二進製、十進製、十六進製等常用數製，以及它們之間的轉換。重點闡述各種編碼方式，如二進製編碼（BCD碼）、格雷碼、ASCII碼等，理解它們在數據錶示和傳輸中的作用。 邏輯運算與布爾代數： 這是數字邏輯設計的理論基石。我們將詳細講解與（AND）、或（OR）、非（NOT）、異或（XOR）、同或（XNOR）等基本邏輯門的功能，並深入探討布爾代數的公理、定理和化簡方法。讀者將學習如何利用布爾代數來簡化復雜的邏輯錶達式，從而設計齣更高效、更經濟的邏輯電路。 組閤邏輯電路： 組閤邏輯電路的輸齣僅取決於當前的輸入，與電路的曆史狀態無關。本書將係統介紹各種重要的組閤邏輯電路模塊，包括： 譯碼器（Decoder）和編碼器（Encoder）： 理解它們如何將一組輸入信號映射到特定輸齣，以及如何實現輸入到輸齣的轉換。 多路選擇器（Multiplexer/Mux）和分路選擇器（Demultiplexer/Demux）： 掌握它們在數據選擇和路由中的關鍵作用，如何根據控製信號選擇輸入數據或將輸齣數據分發到不同綫路。 加法器（Adder）和減法器（Subtractor）： 學習實現二進製加減運算的各種結構，如半加器、全加器、行波進位加法器（Ripple Carry Adder）、超前進位加法器（Carry Lookahead Adder）等，理解其性能差異和適用場景。 比較器（Comparator）： 學習設計用於比較兩個二進製數大小的電路。 二、 時序邏輯的智慧：記憶與狀態的控製 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輸入，還與電路過去的狀態有關，即具有“記憶”功能。這使得時序邏輯電路能夠構建更復雜的係統，如計數器、寄存器和狀態機。本書將深入剖析時序邏輯電路的核心概念： 觸發器（Flip-Flop）： 作為時序邏輯中最基本的存儲單元，我們將詳細介紹各種類型的觸發器，如SR觸發器、D觸發器、JK觸發器和T觸發器，理解它們的觸發方式（電平觸發和邊沿觸發）以及它們如何在時鍾信號的控製下存儲和翻轉狀態。 寄存器（Register）： 學習如何將多個觸發器組閤起來，形成能夠存儲多位數據的寄存器，如移位寄存器（Shift Register）和並行寄存器（Parallel Register）。理解它們在數據存儲、並行傳輸和串行傳輸中的應用。 計數器（Counter）： 探索實現計數功能的各種電路，包括同步計數器（Synchronous Counter）和異步計數器（Asynchronous Counter），學習如何設計任意模計數器，以及它們在頻率分頻、定時和程序控製中的應用。 狀態機（State Machine）： 這是描述和設計時序邏輯係統的強大工具。我們將區分摩爾（Moore）型和米利（Mealy）型狀態機，學習如何構建狀態轉移圖和狀態錶，並將其轉化為實際的邏輯電路。狀態機是理解微處理器、控製單元以及許多復雜數字係統工作原理的關鍵。 三、 現代數字設計方法：從原理到實踐 隨著集成電路工藝的飛速發展，現代數字係統設計早已超越瞭手繪邏輯門。本書將引入先進的數字設計方法和工具： 硬件描述語言（HDL）： 重點介紹Verilog HDL或VHDL等主流硬件描述語言。學習如何使用HDL來描述數字邏輯電路的功能和結構，並理解HDL在電路綜閤、仿真和驗證中的作用。通過HDL，我們可以高效地設計和實現復雜的數字係統。 邏輯綜閤（Logic Synthesis）： 講解邏輯綜閤工具如何將HDL描述的代碼轉化為門級網錶，自動完成邏輯優化和資源分配。理解綜閤過程中的目標（麵積、速度、功耗）以及如何通過修改HDL代碼和設置綜閤選項來優化設計。 可編程邏輯器件（PLD）： 介紹可編程邏輯器件（如CPLD和FPGA）的結構和工作原理。學習如何將設計的邏輯電路映射到這些可編程器件上，實現定製化的數字係統。FPGA作為現代數字原型設計和中小型産品開發的核心平颱，其重要性不言而喻。 時序分析（Timing Analysis）： 深入理解數字電路的時序問題，包括建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）等關鍵概念。學習如何進行時序分析，找齣潛在的時序違規，並掌握減小這些問題的設計技巧，確保數字係統在高速運行下的穩定性和可靠性。 設計驗證（Verification）： 強調驗證在數字設計流程中的重要性。介紹仿真（Simulation）和形式驗證（Formal Verification）等方法，學習如何編寫測試平颱（Testbench）來驗證設計的正確性，以及如何通過各種驗證策略來提高設計的可信度。 四、 實例分析與應用拓展：理論聯係實際 為瞭使讀者更好地理解和掌握所學知識，本書將包含豐富的實例分析，涵蓋各種實際應用場景： 微處理器核心部件設計： 例如，簡化的ALU（算術邏輯單元）設計，以及簡單的指令譯碼和控製邏輯設計，讓讀者瞭解計算機內部的基本工作原理。 存儲器接口設計： 學習如何設計與SRAM、DRAM等存儲器進行讀寫操作的接口邏輯。 數據采集與處理係統： 結閤ADC（模數轉換器）和DSP（數字信號處理器）的基礎概念，設計簡單的數據采集和初步處理模塊。 通信協議接口： 介紹一些簡單的通信協議，如UART（通用異步收發器）的設計，理解串行通信的原理。 本書的特色與目標 本書力求做到理論與實踐相結閤，概念清晰，邏輯嚴謹，圖文並茂，易於學生理解和掌握。每一個概念的引入都伴隨著清晰的解釋和必要的數學推導，同時提供大量的電路圖和設計實例，幫助讀者將理論知識轉化為實際的設計能力。 學習數字係統與邏輯設計，不僅是掌握一門技術，更是培養一種嚴謹的邏輯思維和係統化的設計能力。這門課程是電子信息工程、計算機科學與技術、自動化等專業學生不可或缺的核心課程。掌握瞭數字係統與邏輯設計的精髓，就如同獲得瞭打開現代電子信息世界大門的鑰匙，為未來的學習和職業發展奠定堅實的基礎。本書期待能夠成為您學習旅程中可靠的嚮導，幫助您在這個充滿挑戰與機遇的領域中不斷探索與進步。

評分☆☆☆☆☆

一本內容紮實、講解清晰的數字電路設計入門讀物。這本書從最基礎的邏輯門開始，循序漸進地介紹瞭各種組閤邏輯和時序邏輯電路的原理與設計方法。書中大量的圖示和實例，讓抽象的概念變得直觀易懂，特彆是對於那些初次接觸數字邏輯的讀者來說，非常有幫助。作者在講解過程中，不僅注重理論的闡述，還結閤瞭實際的應用場景，例如在介紹組閤邏輯時，會詳細分析如何用門電路實現譯碼器、多路選擇器等，並且會給齣一些實際電路的簡化和優化技巧。在時序邏輯部分，對於觸發器、寄存器、計數器的講解也非常透徹，作者還會帶領讀者一起分析時序約束、競爭冒險等常見問題，並提供相應的解決方法。本書最大的亮點在於其嚴謹的邏輯性和完整的知識體係，能夠為讀者打下堅實的數字係統基礎。在閱讀過程中，我發現作者對於一些易混淆的概念，比如上升沿和下降沿觸發器，或者同步和異步電路的區彆，都做瞭非常細緻的辨析，避免瞭初學者可能産生的誤解。總而言之，這是一本值得推薦的經典教材，無論是用於課堂教學還是自學，都能帶來很大的收獲。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編寫風格偏嚮於理論深度和數學推導，對於希望深入理解數字係統背後原理的讀者而言，會是相當有價值的參考。作者在內容組織上，傾嚮於先從布爾代數的公理和定理齣發，通過嚴謹的數學邏輯推導齣各種邏輯函數的錶達形式和化簡方法。書中對於卡諾圖、奎恩-麥剋拉斯基算法等邏輯化簡工具的講解尤為詳細，不僅給齣瞭算法的步驟，還深入分析瞭其數學原理和應用範圍。此外，在時序邏輯部分，作者對狀態機的設計方法進行瞭深入探討，包括狀態轉移圖、狀態錶的設計，以及如何將狀態機轉換為硬件電路。我特彆欣賞書中關於異步時序電路的分析，作者並沒有迴避其復雜性和潛在問題，而是詳細講解瞭競爭、冒險以及如何進行消除，這對於理解復雜數字係統的穩定性至關重要。這本書的語言風格比較學術化，可能對初學者來說門檻稍高，但一旦掌握，便能觸及數字邏輯設計的更深層次。它更像是一本為有一定基礎的工程師或高年級學生準備的參考書，能夠幫助他們係統地梳理和鞏固數字係統設計的理論知識。

評分☆☆☆☆☆

這本書以一種非常直觀和工程化的方式，帶領讀者走進數字邏輯的世界。它並沒有過多地糾纏於抽象的數學證明，而是將重點放在瞭“如何設計”和“如何實現”上。書中大量運用瞭流程圖和僞代碼來描述設計過程，讓讀者能夠清晰地把握每一步的操作。例如，在介紹微處理器設計時，作者會詳細講解指令集架構、指令解碼、流水綫設計等關鍵技術，並且會給齣具體的硬件實現方案。本書的另一個特色是，它會引導讀者關注實際的工程約束，比如時序、功耗、麵積等，並且給齣相應的優化策略。我尤其喜歡書中關於FPGA實現的部分，作者不僅介紹瞭FPGA的基本結構和工作原理，還講解瞭如何使用HDL語言（如Verilog或VHDL）進行設計，並給齣瞭實際的綜閤和布局布綫流程。這種從概念到實現的完整流程，對於想要快速上手數字電路設計的讀者來說，極具吸引力。本書的語言通俗易懂，示例豐富，非常適閤作為工程實踐的指導手冊。

評分☆☆☆☆☆

這本書的視角非常獨特，它不僅僅停留在傳統的邏輯門和電路層麵，而是將數字係統設計放在瞭一個更廣闊的體係結構框架下進行闡述。作者在開篇就強調瞭數字係統的重要性，並對其在現代科技中的地位進行瞭宏觀的介紹。隨後，它深入探討瞭不同的數字係統組件，例如處理器、存儲器、I/O接口等，以及它們之間的交互方式。書中對於計算機體係結構中的一些關鍵概念，如指令集、流水綫、緩存等，都有詳細的論述，並且會分析它們對數字係統整體性能的影響。我印象深刻的是，作者還觸及瞭一些更高級的話題，比如並行計算、多核處理器等，並解釋瞭數字係統如何演進以適應這些新的計算範式。本書的特點在於其體係化的知識結構，能夠幫助讀者建立起對整個數字係統設計的全局觀，理解不同組件之間的相互依賴和影響。它更像是為那些希望深入理解計算機底層原理，並能進行係統級設計的讀者量身打造的。

評分☆☆☆☆☆

這是一本充滿實踐導嚮的書籍，旨在讓讀者通過動手實驗來掌握數字邏輯設計的技能。它提供瞭一係列循序漸進的實驗項目，從最簡單的組閤邏輯電路搭建，到復雜的時序邏輯係統實現，涵蓋瞭數字係統設計的主要方麵。書中詳細列齣瞭實驗所需的元器件、連接方法以及預期結果，並對實驗過程中可能遇到的問題提供瞭解決方案。我特彆欣賞書中對於實驗調試的指導，它教會讀者如何使用邏輯分析儀、示波器等工具來驗證電路功能和排查故障。此外，本書還鼓勵讀者將所學知識應用於實際的項目設計，例如簡單的交通燈控製器、電子時鍾等，這極大地增強瞭學習的趣味性和成就感。通過大量的動手實踐，讀者不僅能夠鞏固理論知識，還能培養解決實際工程問題的能力。這本書非常適閤那些希望通過實踐來學習數字係統設計的讀者，它將理論與實踐完美結閤，讓學習過程充滿樂趣和挑戰。