數字電子技術實驗指導書 9787040408171 高等教育齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

孫淑艷，華北電力大學電子技術課程組 著

圖書標籤:

• 數字電子技術
• 實驗指導
• 高等教育齣版社
• 9787040408171
• 電子技術
• 電路實驗
• 大學教材
• 實驗教學
• 電子工程
• 通信工程

店鋪： 花晨月夕圖書專營店

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040408171

商品編碼：29421465576

包裝：平裝

齣版時間：2014-09-01

基本信息

書名：數字電子技術實驗指導書

定價：25.10元

作者：孫淑艷,華北電力大學電子技術課程組

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2014-09-01

ISBN：9787040408171

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

---

內容提要

---

　　孫淑艷主編的這本《數字電子技術實驗指導書》為電子技術基礎課程係列教材之一，全書共包括五大模塊：數字電路基礎實驗、NI Muhisim 12使用指南、數字電路仿真實驗、VHDL語言仿真實驗和附錄。實驗類型有基本的驗證性實驗，也有綜閤性、設計性和創新性實驗。
　　數字電路基礎實驗使學生瞭解電子元器件、集成芯片的外特性，通過實驗搭接電路來掌握電子電路的測試方法，並通過預習要求中的問題加深對理論知識的理解；數字電路仿真實驗是藉助於Multisiml2 仿真平颱對電子電路進行輔助設計和輔助分析；VHDL語言仿真實驗為學生後續課程學習做必要鋪墊；附錄中介紹瞭集成電路的基本知識、集成邏輯電路的連接和驅動、集成邏輯門電路新舊圖形符號對照以及常用數字集成電路型號及引腳圖。
　　本書采用實驗報告原始數據便攜式設計，學生做完實驗可以將實驗原始數據、實驗波形等直接填寫在原始數據記錄處，然後裁下貼在上交的實驗報告中，節省時間，適用性強。
　　本書可作為高等院校電氣工程及其自動化、電子信息工程、電子科學與技術、通信工程、自動化、測控技術與儀器、計算機科學與技術、軟件工程等專業的本、專科教材，同時也可作為參加各類電子設計競賽學生自學的參考書，以及相關工程技術人員的參考書。

目錄

---

作者介紹

---

文摘

---

序言

---

《數字電路基礎：原理與實踐》 內容簡介 本書是一本旨在全麵介紹數字電子技術基本原理、核心概念和實際應用的書籍，適閤高等院校電子信息類、自動化類、計算機類等相關專業的本科生、研究生以及對數字電路技術感興趣的工程技術人員閱讀。本書內容涵蓋瞭從最基礎的數字邏輯門到復雜的組閤邏輯電路和時序邏輯電路的設計與分析，並結閤瞭現代集成電路技術的發展趨勢，力求理論與實踐相結閤，幫助讀者建立紮實的數字電路理論基礎，掌握實際電路的設計與調試能力。 第一部分：數字電路基礎理論 第一章：數字信號與邏輯門 本章首先引齣現代電子係統中數字信號的普遍性和重要性，對比模擬信號與數字信號的特性、優勢與劣勢。在此基礎上，詳細闡述瞭二進製數及其錶示方法，包括原碼、補碼、反碼等，並介紹二進製算術運算，如加法、減法。 隨後，本書深入介紹構成數字電路最基本單元——邏輯門。我們首先從“與”(AND)、“或”(OR)、“非”(NOT)三個基本邏輯門開始，詳細講解它們的邏輯功能、真值錶、邏輯符號以及在現實世界中的應用（例如，AND門可以用於檢測兩個開關是否同時閉閤，OR門可以用於判斷是否有任意一個信號為高電平，NOT門則常用於信號反轉）。接著，我們將介紹由基本門組閤而成的通用邏輯門——“與非”(NAND)、“或非”(NOR)、“異或”(XOR)以及“同或”(XNOR)。我們將詳細分析它們的邏輯功能，並著重強調NAND和NOR門作為通用邏輯門的強大能力，即它們可以組閤實現任何其他邏輯門的功能，這在電路設計中具有重要的意義。 此外，本章還會探討構成現代數字電路的基礎——集成電路（IC）的簡單概念，介紹不同類型的邏輯係列，如TTL（晶體管-晶體管邏輯）和CMOS（互補金屬氧化物半導體）邏輯係列，對比它們的電氣特性、功耗、速度等，為後續章節的電路實現打下基礎。 第二章：布爾代數與邏輯化簡 布爾代數是數字電路設計的數學基礎，本章將係統介紹布爾代數的公理、基本定理和性質。我們將學習如何使用布爾代數對復雜的邏輯錶達式進行化簡，例如分配律、結閤律、德摩根定律等。通過對這些定理的深入理解和熟練運用，讀者可以有效地簡化邏輯電路，從而減少元器件數量、降低功耗並提高電路的可靠性。 本書將詳細介紹幾種常用的邏輯化簡方法： 代數化簡法： 運用布爾代數的各種定律和定理，通過代數運算直接化簡邏輯錶達式。我們將通過大量的實例，展示如何逐步化簡復雜的邏輯錶達式。 卡諾圖（Karnaugh Map，K-map）： 這是一種直觀的圖形化化簡方法，特彆適用於化簡具有少量變量（通常不超過5-6個）的邏輯函數。我們將詳細講解如何繪製卡諾圖，如何將真值錶或邏輯錶達式轉換為卡諾圖，以及如何通過圈選相鄰的1來找到最小項錶達式（SOP）和最小積錶達式（POS）。我們將演示如何處理“Don't Care”條件，以及如何找到最簡形式。 奎恩-麥剋拉斯基（Quine-McCluskey）算法： 這是一個係統性的算法化簡方法，適用於變量較多或需要計算機輔助設計的場景。我們將介紹其基本原理，包括生成最小項、閤並和篩選素蘊含項，最終得到最簡邏輯函數。 通過掌握這些化簡方法，讀者將能夠設計齣更高效、更經濟的數字電路。 第三章：組閤邏輯電路設計 組閤邏輯電路的特點是其輸齣信號僅取決於當前的輸入信號，不存在記憶功能。本章將在此基礎上，係統地介紹組閤邏輯電路的設計步驟和常見電路。 我們將從最基本的組閤邏輯電路入手，包括： 譯碼器（Decoder）： 介紹其功能是將二進製代碼轉換為特定的輸齣信號，並詳細講解地址譯碼器、BCD碼譯碼器等應用。 編碼器（Encoder）： 介紹其功能是將多個輸入信號轉換為一個二進製代碼，例如優先級編碼器。 多路選擇器（Multiplexer, MUX）： 講解其功能是根據選擇信號從多個輸入中選擇一個輸齣，並介紹多選一、多選多等復雜結構。 多路分配器（Demultiplexer, DEMUX）： 講解其功能是將一個輸入信號分發到多個輸齣中的一個。 加法器（Adder）： 詳細介紹半加器、全加器、進位鏈加法器、行波進位加法器以及速度更快的超前進位加法器等。 減法器（Subtractor）： 講解如何利用加法器和補碼實現減法運算。 比較器（Comparator）： 介紹其功能是比較兩個二進製數的大小。 數碼顯示驅動器（Display Driver）： 例如七段數碼管顯示驅動器，如何將二進製數據轉換為控製數碼管顯示的信號。 本書將提供清晰的設計流程，指導讀者如何從邏輯功能需求齣發，通過真值錶、布爾錶達式，運用邏輯化簡方法，最終選擇閤適的邏輯門元件來實現組閤邏輯電路。同時，還會探討組閤邏輯電路的性能指標，如傳播延遲、競爭與冒險現象及其解決方法。 第二部分：時序邏輯電路與狀態機 第四章：觸發器與基本存儲單元 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的輸入，還取決於過去的輸入序列，即具有記憶功能。本章將介紹時序邏輯電路中最基本的記憶單元——觸發器。 我們將詳細講解不同類型的觸發器： 基本觸發器： 例如SR（Set-Reset）觸發器，分析其工作原理、時序圖和潛在的鎖存問題。 鍾控觸發器： 介紹時鍾信號的作用，以及電平觸發和邊沿觸發的區彆。我們將重點講解主從JK觸發器、D觸發器和T觸發器，詳細分析它們的邏輯功能、狀態轉移圖、狀態轉移錶以及時序圖。 同步與異步觸發器： 區分同步和異步觸發器的觸發方式，以及它們在電路設計中的應用場景。 本書還將探討觸發器之間的連接和應用，例如構成基本的寄存器，用於存儲和傳輸數據。 第五章：寄存器與移位寄存器 寄存器是用於存儲一個或多個二進製位的器件，是數字係統中的基本存儲單元。本章將在此基礎上，深入介紹各種類型的寄存器。 並行輸入/並行輸齣（PIPO）寄存器： 講解如何用D觸發器構成並行寄存器，實現數據的並行存儲和讀取。 串行輸入/並行輸齣（SIPO）寄存器： 講解如何用D觸發器構成移位寄存器，實現數據的串行輸入和並行輸齣，常用於數據格式的轉換。 並行輸入/串行輸齣（PISO）寄存器： 講解其功能，常用於數據格式的轉換。 串行輸入/串行輸齣（SISO）寄存器： 講解其功能，常用於數據的串行傳輸。 本書還將介紹通用的移位寄存器，如通用移位寄存器，能夠實現多種移位操作。移位寄存器在數據處理、通信接口、時序控製等領域有著廣泛的應用。 第六章：計數器 計數器是另一類重要的時序邏輯電路，用於對脈衝信號進行計數。本章將介紹不同類型的計數器及其設計。 異步計數器（Ripple Counter）： 介紹其結構簡單，但存在進位延遲的問題。我們將分析其工作原理，包括加法計數器和減法計數器。 同步計數器（Synchronous Counter）： 介紹其所有觸發器同時接收時鍾信號，不存在異步計數器的進位延遲問題，速度更快。我們將介紹同步加法計數器、同步減法計數器，以及如何設計任意模數的同步計數器。 可預置計數器： 介紹其可以在計數開始前預置一個初始值。 移位寄存器型計數器： 例如約翰遜計數器（Johnson Counter）和環形計數器（Ring Counter），介紹它們的結構和特性。 本書還將討論計數器的應用，如頻率分頻、定時、數字測量等。 第七章：有限狀態機（FSM） 本章將介紹有限狀態機（Finite State Machine，FSM）這一強大的數字係統設計模型。FSM模型可以描述和設計具有復雜控製邏輯的數字係統。 我們將詳細介紹兩種主要的FSM模型： 米利型（Mealy）狀態機： 其輸齣取決於當前狀態和當前輸入。 摩爾型（Moore）狀態機： 其輸齣僅取決於當前狀態。 本書將指導讀者如何進行FSM設計： 1. 需求分析與狀態定義： 明確係統的功能需求，並識彆齣係統可能存在的各個狀態。 2. 繪製狀態轉移圖（State Transition Diagram）： 用圖形方式錶示狀態之間的轉移關係以及輸入輸齣的邏輯。 3. 編寫狀態轉移錶（State Transition Table）： 將狀態轉移圖轉化為錶格形式，清晰地列齣當前狀態、輸入、下一狀態和輸齣。 4. 狀態分配： 為每個狀態分配二進製編碼，需要考慮觸發器的數量以及簡化邏輯。 5. 設計組閤邏輯和時序邏輯： 根據狀態轉移錶和狀態分配，設計生成下一狀態的組閤邏輯和輸齣邏輯。 我們將通過具體的實例，如交通信號燈控製器、簡單的序列檢測器等，來演示FSM的設計過程。同時，還會討論FSM設計的優化方法和常見問題。 第三部分：現代數字係統與實踐 第八章：半導體存儲器 存儲器是數字係統的核心組成部分，本章將介紹不同類型的半導體存儲器。 隨機存取存儲器（RAM）： 詳細介紹靜態RAM（SRAM）和動態RAM（DRAM）的工作原理、結構特點、讀寫操作的時序，以及它們在係統中的應用。 隻讀存儲器（ROM）： 介紹掩膜ROM（MROM）、可編程ROM（PROM）、可擦寫可編程ROM（EPROM）、電可擦寫可編程ROM（EEPROM）以及閃存（Flash Memory）等不同類型ROM的特點、工作原理和應用。 存儲器的組織與連接： 講解如何組織和連接存儲器芯片以滿足容量和數據總綫寬度的需求。 第九章：可編程邏輯器件（PLD）與FPGA入門 本章將介紹現代數字電路設計中不可或缺的可編程邏輯器件（PLD）。 CPLD（Complex Programmable Logic Device）： 介紹其結構特點，包括宏單元、可編程互連矩陣等，以及其應用優勢。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）： 介紹FPGA的基本結構，包括邏輯單元（LUTs）、觸發器、可編程開關、I/O塊等，以及其高度的可編程性和靈活性。 硬件描述語言（HDL）： 簡要介紹Verilog HDL或VHDL語言的基本語法和結構，以及如何使用HDL語言描述數字電路。 PLD/FPGA設計流程： 介紹從HDL代碼編寫、綜閤、布局布綫到比特流生成和下載的整個設計流程。 第十章：數字係統設計實例與應用 本章將結閤前麵章節的理論知識，通過一些典型的數字係統設計實例，幫助讀者鞏固所學內容，並將理論應用於實際。 實例一：簡單的計算器設計。 結閤加法器、寄存器等模塊，設計一個具備基本算術功能的計算器。 實例二：LED閃爍與流水燈控製。 利用計數器或移位寄存器，設計控製LED燈按照特定模式閃爍的電路。 實例三：簡單的數碼管顯示係統。 結閤譯碼器、計數器和數碼顯示驅動器，設計顯示計數功能的係統。 實例四：基於狀態機的簡單序列檢測器。 使用FSM模型，設計一個能夠檢測特定輸入序列的電路。 本書的每個實例都將包含詳細的設計步驟，包括需求分析、邏輯設計、元件選擇、電路實現以及可能的測試方法。 總結 《數字電路基礎：原理與實踐》緻力於為讀者構建一個全麵、深入的數字電子技術知識體係。本書不僅強調理論的嚴謹性，更注重實際操作與應用。通過循序漸進的講解和豐富的實例，本書旨在培養讀者獨立分析和設計數字電路的能力，為他們在未來的學習和職業生涯中打下堅實的基礎。我們相信，掌握本書內容，讀者將能自信地應對各種數字電路設計挑戰。

評分☆☆☆☆☆

這本書，拿到手裏沉甸甸的，感覺就是那種能經得起時間考驗的經典教材。封麵設計樸實無華，一看就知道是麵嚮工程實踐的硬核讀物，沒有那些花裏鬍哨的渲染，直奔主題。內頁紙張質量不錯，印刷清晰，排版工整，長時間盯著那些復雜的電路圖和時序邏輯錶格看，眼睛也不容易疲勞，這點對於需要反復對照學習的實驗手冊來說，簡直是福音。我之前用過好幾本不同齣版社的實驗指導書，很多都是圖文模糊，或者代碼注釋混亂，結果就是實驗過程卡殼，效率極低。而這本給我的第一印象是——專業，嚴謹，一看就是齣自經驗豐富的老師傅之手。光是目錄的編排就體現瞭層次感，從基礎的邏輯門、組閤電路搭建開始，穩步推進到更復雜的觸發器、寄存器和計數器應用，最後很可能還涉及一些微處理器接口的基礎實驗，這種循序漸進的結構，對於自學者或者初次接觸數字電路實驗的工科生來說，是極大的友好。我特彆關注瞭它的實驗項目設置，它們似乎不僅僅停留在“搭齣這個功能”的層麵，更注重原理的理解和故障排查能力的培養，這纔是真正拉開理論和實踐差距的關鍵所在。這本書的齣現，無疑為我的下學期課程學習提前打下瞭一劑強心針，期待能在接下來的實驗課上，能將書本上的知識真正轉化為指尖下的成果。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實用性還體現在它對常見故障模式的預見性上。在很多實驗步驟的末尾，我都看到瞭“常見問題及解決方案”或者“故障排除提示”這樣的闆塊。這絕對是救急的法寶。例如，在講解CMOS電路的下拉電阻問題時，它會明確指齣“如果輸齣齣現不穩定的高阻態，請檢查輸入端是否懸空”，這種基於經驗的提醒，遠比單純的電路圖指導要來得有價值。它仿佛在告訴我，電路在理想情況下工作，但在現實世界中，電源噪聲、器件老化、連接鬆動都會導緻失敗，而這本書已經替你踩過瞭一遍“雷區”。另外，它對實驗數據的記錄和分析部分也進行瞭詳盡的指導。它不是簡單地要求你抄寫實驗結果，而是引導你比較理論計算值和實際測量值之間的差異，並要求你分析産生誤差的可能來源，比如器件的參數漂移、測試儀器的精度限製等等。這種對誤差的科學態度，是培養嚴謹科研和工程習慣的基石。這本書的價值，已然超越瞭一本實驗指導書的範疇，更像是一本“數字電路實戰寶典”。

評分☆☆☆☆☆

從結構上看，這本書的實驗模塊劃分得極其閤理，每一個單元似乎都圍繞著一個核心的知識點進行深度挖掘，形成瞭知識的閉環。我注意到它在介紹完基本邏輯功能（與、或、非、異或）後，立刻就引入瞭“組閤邏輯電路設計與實現”的綜閤實驗，這比我之前看的某本教材，在講解完理論後，中間隔瞭整整三章纔開始綜閤應用要高效得多。這種緊湊的編排，最大化地利用瞭讀者的學習熱情和對新知識的即時記憶。更值得稱道的是，它似乎非常重視對“資源浪費”和“邏輯冗餘”的討論。在設計一些加法器或譯碼器時，它會引導讀者思考如何用最少的門電路實現相同的功能，這不僅僅是省成本的問題，更是培養工程師思維的關鍵一步——效率至上。我個人對其中關於“有限狀態機”（FSM）的實驗設計部分尤其感興趣，那部分內容往往是初學者最容易迷失的地方，如果這本書能提供清晰的狀態圖和相應的VHDL/Verilog（如果涉及的話）代碼框架或詳細的硬件描述，那絕對是物超所值。它似乎在試圖構建一套完整的“理論輸入—設計轉化—硬件實現—波形驗證”的完整流程。

評分☆☆☆☆☆

翻開內頁，最讓我驚喜的是它對實驗原理的闡述方式。它不是那種乾巴巴地羅列公式和定義，而是用一種非常貼近實際操作的語言，把那些抽象的布爾代數和卡諾圖的簡化過程，生動地轉化成瞭你在麵包闆上如何連綫、如何觀察波形。舉個例子，講解多路選擇器（MUX）的工作原理時，它不僅給瞭真值錶，還配上瞭清晰的邏輯圖和對應的74係列芯片型號，甚至在旁邊的注釋框裏提到瞭該芯片的工作電壓範圍和引腳定義注意事項，這種細節的把控，簡直是救命稻草。很多教材在講到實際元器件時，就含糊帶過，導緻學生拿著萬用錶卻不知道該測哪一腳的電壓。這本書顯然在這方麵做瞭大量的功課，它仿佛是你的高級助教，全程手把手地帶著你，告訴你哪些地方容易齣錯，哪些測試點最關鍵。我喜歡它那種務實的態度，它不追求花哨的理論證明，而是緊緊圍繞“如何讓電路跑起來”這個核心目標。特彆是它對實驗儀器的選用和調試方法的介紹，也十分到位，對於那些剛接觸示波器和邏輯分析儀的新手來說，這部分內容比任何單獨的儀器使用手冊都來得實用和直接，因為它結閤瞭具體的實驗場景。

評分☆☆☆☆☆

整體來看，這本書的編寫風格是那種非常紮實、不浮誇的學院派作風，但又充滿瞭實踐的溫度。它避免瞭將復雜的理論降維到幼兒園水平的過度簡化，同時也摒棄瞭那種高高在上、讓人望而生畏的純理論推導。它找到瞭一個絕佳的平衡點——在保證理論深度的前提下，用最直觀的實驗去印證和深化這些理論。對於那些希望通過動手操作來真正掌握數字邏輯精髓的人來說，這本書提供的“腳手架”非常穩固。它不僅教會你如何搭建一個同步計數器，更教會你如何係統性地思考如何從零開始設計任何一個涉及到時序邏輯的係統。如果非要說有什麼期待的話，我希望在後續的修訂版中，能增加更多關於FPGA或CPLD等可編程邏輯器件的應用實驗模塊，將傳統離散元件實驗（如TTL/CMOS芯片）與現代硬件描述語言（HDL）的應用結閤起來，實現理論與前沿技術的完美對接。不過就目前的內容而言，它已經是數字電子技術實驗領域的一份不可多得的優秀參考資料瞭，足以支撐起一個學期甚至更長時間的深度學習和實踐需求。