数字电路与逻辑设计/高等学校计算机教育规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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范文兵，李浩亮，李敏 著

图书标签:

• 数字电路
• 逻辑设计
• 计算机教育
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• 高等教育
• 电子技术
• 电路分析
• 数字系统
• 计算机硬件
• 基础课程

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302340911

版次：1

商品编码：11417356

品牌：清华大学

包装：平装

丛书名： 高等学校计算机教育规划教材

开本：16开

出版时间：2014-01-01

用纸：胶版纸

页数：412

字数：670000

正文语种：中文

内容简介

　　《数字电路与逻辑设计/高等学校计算机教育规划教材》是依据教育部电子信息科学与工程类专业指导委员会公布的“专业教学指导规范”编写。全书分为9章，主要内容包括逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生和整形、存储器和可编程逻辑器件、数-模和模-数转换、数字系统的典型应用。《数字电路与逻辑设计/高等学校计算机教育规划教材》的每章中有例题，每章之后有习题，便于学生联系实际，巩固所学知识。
　　《数字电路与逻辑设计/高等学校计算机教育规划教材》内容全面，注重基础，理论联系实际，文字简明精练、针对性强，注重实际能力的培养；可作为电子信息类各专业课程教材，既可供高等学校电子、电气、自动化、通信、计算机和其他相关专业本科生当作教材，也可供从事电子技术工作的工程技术人员当作参考资料。

内页插图

目录

第1章 逻辑代数基础
1.1 概述
1.1.1 脉冲波形和数字波形
1.1.2 数制和码制
1.1.3 其他二进制码
1.2 基本逻辑函数及运算定律
1.2.1 逻辑函数中的3种基本运算
1.2.2 逻辑代数的运算定律及规则
1.3 逻辑函数表示方法
1.3.1 逻辑函数基本表示方法
1.3.2 逻辑函数的最小项和最大项
1.3.3 从真值表归纳逻辑函数
1.4 逻辑函数的公式化简法
1.4.1 逻辑函数的最简形式
1.4.2 常用公式化简方法
1.5 逻辑函数卡诺图化简
1.5.1 逻辑函数卡诺图表示法
1.5.2 卡诺图化简逻辑函数
1.5.3 具有无关项的逻辑函数化简
1.6 引入变量卡诺图化简逻辑函数
1.7 硬件描述语言VHDL基础
1.7.1 VHDL概述
1.7.2 VHDL语言基本结构
1.7.3 VHDL语言规则
1.7.4 MAX+plusⅡ开发工具
本章小结
习题

第2章 门电路
2.1 概述
2.2 半导体管的开关特性
2.2.1 半导体二极管开关特性
2.2.2 半导体三极管的开关特性
2.3 简单的与、或、非门电路
2.3.1 二极管门电路
2.3.2 三极管非门
2.3.3 二极管-三极管与非、或非门
2.4 TTL集成门电路
2.4.1 TTL与非门电路结构和工作原理
2.4.2 TTL与非门的外部特性及参数
2.4.3 其他类型的TTL门电路
2.4.4 TTL门电路的改进系列
2.4.5 TTL门电路的使用
2.5 金属-氧化物-半导体逻辑（MOSL）
2.5.1 CMOS反相器
2.5.2 CMOS反相器的外部特性和参数
2.5.3 其他类型的CMOS门电路
2.5.4 NMOS逻辑门
2.5.5 MOS门电路的正确使用
2.6 门电路产品简介与接口电路
2.6.1 门电路产品简介
2.6.2 各门电路间的接口电路
2.7 用VHDL实现基本逻辑门电路的描述
本章小结
习题

第3章 组合逻辑电路
3.1 概述
3.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法
3.2.1 组合电路的分析
3.2.2 组合电路的设计
3.3 编码器和译码器
3.3.1 编码器
3.3.2 译码器
3.4 数据选择器和分配器
3.4.1 数据选择器
……
第4章 触发器
第5章 时序逻辑电路
第6章 脉冲波形的产生和整形
第7章 存储器和可编程逻辑器件
第8章 数-模和模-数转换
第9章 数字系统的典型应用

《数字电路与逻辑设计》：开启计算机硬件世界的基石 前言 我们生活在一个由数字信息驱动的时代，而这一切的基石，便是那些看不见摸不着却又无处不在的数字电路。从你手中智能手机的强大运算能力，到互联网背后庞大的服务器集群，再到控制工业生产的精密仪器，都离不开数字电路的设计与实现。本书旨在为你揭示这扇通往数字世界的大门，让你理解计算机硬件的内在运作原理，掌握构建数字系统的基本方法。 本书不同于市面上许多侧重于理论推导或工程实现的教材，它将理论知识与实践应用紧密结合，以一种更加易于理解和深入的方式，引导读者逐步掌握数字电路与逻辑设计的核心概念。我们不仅仅是教授“是什么”，更着重于“为什么”和“怎么做”，帮助你建立起扎实的理论基础，培养解决实际问题的能力。 第一部分：数字系统的基石——二进制与逻辑门 数字世界的基础是二进制，它以0和1两种状态来表示信息。第一部分将带你深入理解二进制的表示法，包括整数、小数的转换，以及二进制算术运算，如加法、减法、乘法和除法。你将了解如何使用不同的编码方式来表示字符、数字以及其他类型的数据，例如ASCII码、BCD码等。 在此基础上，我们将引入逻辑代数的概念，它是数字逻辑设计的数学工具。你将学习布尔代数的基本公理和定理，并理解它们在简化逻辑表达式中的作用。接下来，我们将聚焦于构成数字电路最基本的单元——逻辑门。本书将详细介绍与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）、与非门（NAND）、或非门（NOR）、异或门（XOR）以及同或门（XNOR）等基本逻辑门的功能、符号表示和真值表。你将通过大量的实例，理解这些逻辑门是如何对二进制信号进行组合和处理的。 第二部分：从简单到复杂——组合逻辑电路的设计与分析 一旦掌握了基本的逻辑门，我们就可以将它们组合起来，构建出更复杂的数字系统。第二部分将系统地介绍组合逻辑电路的设计方法。你将学习如何根据需求，从逻辑表达式推导出电路图，以及如何从给定的逻辑表达式中识别出是否存在冗余或矛盾。 本书将重点讲解几种常见的组合逻辑电路，例如： 加法器和减法器： 这是数字计算的核心部件。你将学习半加器、全加器、半减法器、全减法器等的设计原理，并理解如何构建多位加法器和减法器。 编码器和译码器： 编码器负责将输入的多种信号转换为二进制代码，译码器则相反，将二进制代码转换为相应的控制信号。你将学习如何设计和分析各种类型的编码器（如优先编码器）和译码器（如BCD-七段数码管译码器）。 多路选择器（Multiplexer）和分路选择器（Demultiplexer）： 多路选择器允许从多个输入信号中选择一个作为输出，而分路选择器则将一个输入信号路由到多个输出中的一个。你将理解它们在数据选择和路由中的关键作用，并学习如何设计和应用它们。 比较器： 比较器用于比较两个二进制数的大小，输出相应的比较结果（大于、小于、等于）。 在组合逻辑电路的设计过程中，优化是至关重要的一环。本书将介绍多种逻辑化简方法，包括卡诺图（Karnaugh Map）和Quine-McCluskey算法，帮助你找到最简化的逻辑表达式，从而减少电路的元器件数量，提高电路的性能和可靠性。 第三部分：记忆的奥秘——时序逻辑电路与状态机 数字系统不仅仅是进行逻辑运算，还需要能够存储信息，并根据时间的推移进行状态的改变。第三部分将深入探讨时序逻辑电路，它们的核心特点是包含存储元件，电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于过去的输入历史（即电路的状态）。 我们将从最基本的存储单元——触发器（Flip-Flop）开始。你将学习不同类型的触发器，如SR触发器、JK触发器、D触发器和T触发器，理解它们的工作原理、时序图以及如何通过时钟信号进行同步。 基于触发器，我们将构建更复杂的时序逻辑电路，包括： 寄存器（Register）： 寄存器是用于存储一组二进制数据的器件，常用于存储CPU的指令、数据或地址。你将学习移位寄存器（用于数据位的左移或右移）和并行加载寄存器等。 计数器（Counter）： 计数器能够按顺序产生一系列的二进制输出，常用于定时、分频或控制序列。你将学习同步计数器和异步计数器，以及如何设计各种功能的计数器，如加法计数器、减法计数器、可预置计数器等。 时序逻辑电路的分析和设计通常需要借助于状态机的概念。本书将介绍有限状态机（Finite State Machine, FSM）模型，包括摩尔（Moore）模型和米利（Mealy）模型。你将学习如何绘制状态转移图和状态转移表，并根据这些图表设计和分析时序逻辑电路，实现复杂的控制逻辑。 第四部分：集成电路与系统设计 现代数字系统绝大多数都是基于集成电路（Integrated Circuit, IC）实现的。第四部分将为你介绍常见的集成电路系列，如TTL（Transistor-Transistor Logic）和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）系列。你将了解不同逻辑系列的特点、功耗、速度以及它们在实际应用中的优势。 本书还将介绍如何利用数字逻辑设计自动化（EDA）工具来进行电路的仿真和验证。你将学习如何使用硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，来描述数字电路的行为和结构。通过EDA工具，你可以高效地设计、综合、布局布线并仿真你的数字电路，极大地缩短了开发周期。 最后，我们将探讨一些更高级的主题，例如： 存储器： 你将了解不同类型的存储器，如随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM），以及它们的存储原理和应用。 可编程逻辑器件（PLD）： 介绍可编程只读存储器（PROM）、可编程阵列逻辑（PAL）、通用可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）等，它们提供了灵活的硬件设计平台，使得数字系统的开发更加便捷高效。 学习目标 通过学习本书，你将能够： 理解数字电路的基本概念和工作原理。 熟练掌握二进制数的表示与运算。 理解并应用布尔代数进行逻辑化简。 设计和分析各种组合逻辑电路。 理解并设计时序逻辑电路，包括触发器、寄存器和计数器。 掌握有限状态机的概念，并能用于设计复杂的时序控制系统。 了解常见的集成电路系列和数字逻辑设计流程。 初步接触硬件描述语言和EDA工具的应用。 结语 数字电路与逻辑设计是计算机科学与技术领域不可或缺的基础学科。它不仅是理解计算机硬件运作的关键，更是为进一步深入学习微处理器、嵌入式系统、FPGA设计等领域打下坚实基础。本书旨在为你提供一套系统、全面且易于理解的学习路径，希望能够激发你对数字世界的好奇心，培养你成为一名优秀的数字系统设计师。让我们一起踏上这段精彩的数字电路探索之旅吧！

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排结构简直是为提升学习效率而设计的。我之前尝试过几本数字电路的书，但要么过于理论化，要么过于零散。这本《数字电路与逻辑设计》却给了我耳目一新的感觉。它的每一章节都围绕着一个核心主题展开，并且层层深入。开篇就从最基础的数制和逻辑运算入手，构建起坚实的理论基础。然后，循序渐进地引入组合逻辑和时序逻辑的设计方法。我特别赞赏它在介绍卡诺图时，不仅给出了规则，还解释了为什么这样做能够化简逻辑，这让我对这种方法有了更深刻的理解。在学习同步时序逻辑时，书中对各种触发器的工作原理及其相互之间的转换关系进行了细致的阐述，并且通过大量图示来帮助理解时钟信号对电路状态的影响。此外，书中还涉及了存储器和计数器的设计，这些都是构成复杂数字系统的基本模块。最让我欣喜的是，在每个章节的末尾，都附带了适量的练习题，这些题目难度适中，能够帮助巩固当章节的学习内容，并且题目类型多样，既有概念性的考察，也有设计性的要求。我感觉这本书在知识的覆盖面上非常全面，并且在教学的循序渐进性上做得非常出色，让我能够有条不紊地掌握数字电路与逻辑设计的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用性让我爱不释手！作为一名有一定编程基础，但对硬件设计知之甚少的计算机科学专业的学生，我发现这本书恰恰是连接我理论知识和实际应用的一座重要桥梁。书中的设计实例，从简单的译码器、编码器，到复杂的存储器单元和简单的微处理器模型，都给我带来了极大的启发。最让我印象深刻的是，书中并没有停留在理论层面，而是通过引入硬件描述语言（HDL）的概念，并且提供了Verilog和VHDL的简单示例，让我看到了如何将抽象的逻辑设计转化为实际的硬件实现。虽然书中对HDL的讲解比较入门，但足以让我窥见数字逻辑设计在现代集成电路制造中的重要性。书中也对一些经典的数字系统，如ALU（算术逻辑单元）和CPU的基本结构进行了介绍，虽然深度有限，但对于我理解计算机的底层工作原理，以及为什么我们写的程序最终能在硬件上运行，有了更直观的认识。我喜欢它在介绍每一部分内容时，都会附带一些“思考题”或者“项目建议”，鼓励读者动手去验证和实践，这让我在学习过程中保持了高度的参与感。这本书让我不再觉得数字电路是高不可攀的物理世界，而是可以通过逻辑和设计去创造和控制的领域。

评分☆☆☆☆☆

作为一名已经接触过一些基础电子知识的爱好者，我一直想系统地深入学习数字电路的理论和设计方法。这本《数字电路与逻辑设计》的出现，无疑满足了我的这个需求。它在理论深度和广度上都给我留下了深刻的印象。书中对数制转换、逻辑运算、组合逻辑和时序逻辑的讲解，都非常系统和严谨。我特别欣赏作者在处理组合逻辑电路部分时，对各种化简方法的详细剖析，包括逻辑代数化简法、卡诺图法以及奎因-麦克拉斯基方法。每种方法都配有详实的例题，并且深入分析了它们的优缺点和适用范围，这让我能够根据实际情况选择最有效的化简策略。而对于时序逻辑电路，书中对触发器（SR, JK, D, T）、寄存器、计数器等基本单元的设计和应用讲解，可以说是层层递进，逻辑清晰。我曾经在学习中遇到关于时钟信号和时序约束的问题，而这本书恰恰在这方面给了我清晰的解答，让我明白了如何设计出稳定可靠的时序电路。此外，书中还涉及了有限状态机（FSM）的设计，这是理解复杂数字系统行为的关键。作者通过对Moore型和Mealy型状态机的讲解，并结合实际例子，让我能够清晰地理解状态转换的原理和设计方法。总的来说，这本书在理论知识的构建上非常扎实，对于想要深入理解数字电路内部工作原理的读者来说，它是一本不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一个已经工作多年的软件工程师来说，重新拾起数字电路的学习，更多的是出于对计算机底层原理的好奇和对自身知识体系的补充。这本《数字电路与逻辑设计》在这一点上，恰好满足了我的需求。它并没有过于侧重于初学者的入门，而是以一种更加成熟和系统的方式，梳理了数字电路设计的核心概念和方法。我尤其欣赏书中在讨论复杂逻辑电路设计时，所展现出的那种系统化的思维方式。比如，在讲解状态机设计时，作者强调了状态的最小化和编码的优化，这些都是在实际工程中能够显著提升效率和降低成本的关键因素。书中对异步时序电路和同步时序电路的比较分析，以及对亚稳态等问题的探讨，都显示出其理论的深度和对实际问题的关注。我喜欢书中在讲解一个新概念时，会将其置于整个数字系统设计的大背景下进行分析，让我能够理解这个概念在更宏观层面的意义和作用。例如，在介绍半导体器件和逻辑门的工作原理时，作者并没有深入到物理层面，而是着重于其在逻辑功能上的表现，这对于软件工程师来说，是一种恰到好处的切入点。总的来说，这本书为我提供了一个清晰的框架，帮助我重新认识了数字电路设计，并将其与我已有的软件知识融会贯通。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是太棒了！我是一个刚开始接触数字电路的大学生，这本书就像一个循序渐进的向导，把我从完全不懂的门外汉，一步步带入了数字逻辑的神奇世界。刚拿到书的时候，我被它厚实的体量吓了一跳，担心会像很多教材一样枯燥乏味。但事实完全出乎我的意料！首先，它的排版非常清晰，图文并茂，每一个概念的引入都伴随着生动形象的插图，这对于我这种视觉型学习者来说简直是福音。那些抽象的逻辑门、时序电路，在书中的图形和实例讲解下，变得直观易懂。我尤其喜欢它在介绍基本逻辑门（与门、或门、非门）时，不仅仅是给出定义，而是深入浅出地解释了它们在实际电路中的应用，比如如何用这些基本门组合成更复杂的逻辑功能。然后，它对布尔代数和卡诺图的讲解也做得非常到位，我之前一直对这些抽象的数学工具感到畏惧，但这本书通过大量的例题和逐步推导，让我能够理解它们的逻辑关系和简化能力。最让我惊喜的是，书中还穿插了一些历史背景和实际应用案例，比如介绍集成电路的发展历程，或者简单提及一些计算机芯片的设计思路，这让我在学习理论知识的同时，也能感受到数字电路的魅力和它在现代科技中的重要性。读这本书的过程，与其说是在学习，不如说是一种探索和发现的乐趣。