现代数字电子技术及Verilog设计(21世纪高等学校规划教材 电子信息) 9787302 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张春晶，张海宁 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302333685

商品编码：29495048185

包装：平装

出版时间：2014-06-01

基本信息

书名：现代数字电子技术及Verilog设计(21世纪高等学校规划教材 电子信息)

定价：39.50元

作者：张春晶,张海宁

出版社：清华大学出版社

出版日期：2014-06-01

ISBN：9787302333685

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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张春晶、张海宁、李冰编著的《现代数字电子技术及Verilog设计》利用现代EDA技术设计数字系统，从教学和实际应用的角度出发，介绍数字电路基础知识、数字电路的分析方法、设计方法，着重说明采用 Verilog HDL实现方式。本书主要内容包括数字逻辑基础、组合电路、时序电路、脉冲产生与变换电路、数字集成电路、QuartusⅡ软件简介、Verilog基本语法、可编程逻辑器件、Verilog HDL数字设计实例等，并将Verilog HDL的介绍渗透于各个章节。
　　本书内容精练、结构严谨、实用性强，既可以作为高等院校通信与电子类专业本科生的教材，也可作为从事电子系统设计和开发的工程技术人员的应用参考书。

目录

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章 数字逻辑基础
1.1 数字电路和数字系统
1.1.1 数字信号
1.1.2 数字电路
1.1.3 数字系统
1.2 数制和码制
1.2.1 数制
1.2.2 数制转换
1.2.3 码制
1.2.4 二进制数运算
1.3 逻辑代数
1.3.1 逻辑运算
1.3.2 逻辑函数
1.3.3 逻辑代数的标准形式
1.4 逻辑函数的化简
1.4.1 公式法化简
1.4.2 卡诺图化简
1.4.3 具有无关项的逻辑函数及其化简
1.5 本章小结
1.6 思考与练习
第2章 QuartusⅡ软件和Verilog语言
2.1 Quartus Ⅱ软件简介
2.1.1 Quartus Ⅱ原理图编辑
2.1.2 Verilog HDL语言编辑
2.1.3 波形仿真
2.1.4 引脚分配
2.1.5 下载测试
2.2 硬件描述语言Verilog
2.2.1 Verilog基本结构
2.2.2 Verilog语法知识
2.2.3 运算符
2.2.4 语句
2.3 本章小结
2.4 思考与练习
第3章 组合逻辑电路
3.1 组合逻辑电路概述
3.1.1 组合逻辑电路的分析
3.1.2 组合逻辑电路的设计
3.1.3 Verilog HDL描述
3.2 编码器
3.2.1 编码器的定义与工作原理
3.2.2 编码器的应用
3.2.3 Verilog HDL描述
3.3 译码器
3.3.1 译码器的工作原理
3.3.2 二进制译码器的应用
3.3.3 Verilog HDL描述
3.4 数据选择器
3.4.1 数据选择器的工作原理
3.4.2 数据选择器的应用
3.4.3 Verilog HDL描述
3.5 数据分配器
3.5.1 数据分配器的工作原理
3.5.2 Verilog HDL描述
3.6 数值比较器
3.6.1 数值比较器的工作原理
3.6.2 Verilog HDL描述
3.7 组合逻辑电路的竞争和冒险
3.7.1 产生竞争冒险的原因
3.7.2 冒险的分类
3.7.3 判别冒险
3.7.4 消去竞争冒险的方法
3.8 本章小结
3.9 思考与练习
第4章 时序逻辑电路基本原理
4.1 概述
4.1.1 时序逻辑电路的结构特点
4.1.2 时序逻辑电路的分类
4.2 触发器
4.2.1 RS触发器
4.2.2 JK触发器
4.2.3 D触发器
4.2.4 T触发器
4.2.5 触发器之间的转换
4.2.6 锁存器
4.3 时序逻辑电路的分析
4.3.1 同步时序逻辑电路分析
4.3.2 异步时序逻辑电路分析
4.4 本章小结
4.5 思考与练习
第5章 时序逻辑电路设计
5.1 概述
5.2 同步时序逻辑电路的设计
5.2.1 设计方法与步骤
5.2.2 设计举例
5.3 异步时序逻辑电路的设计
5.3.1 设计方法与步骤
5.3.2 设计举例
5.4 Verilog HDL描述时序逻辑电路
5.4.1 有限状态机
5.4.2 有限状态机的Verilog HDL描述
5.4.3 Verilog HDL时序电路设计
5.5 本章小结
5.6 思考与练习
第6章 常用逻辑电路
6.1 算术运算电路
6.1.1 加法器
6.1.2 减法器
6.1.3 乘法器
6.2 寄存器
6.2.1 基本寄存器
6.2.2 移位寄存器
6.2.3 用Verilog HDL描述寄存器
6.3 计数器
6.3.1 同步计数器
6.3.2 异步计数器
6.3.3 任意进制计数器的实现
6.3.4 用Verilog HDL描述计数器
6.4 本章小结
6.5 思考与练习
第7章 脉冲信号的产生与整形
7.1 单稳态触发器
7.1.1 门电路构成的单稳态触发器
7.1.2 集成单稳态触发器
7.1.3 单稳态触发器的应用
7.2 多谐振荡器
7.2.1 门电路组成的多谐振荡器
7.2.2 石英晶体多谐振荡器
7.2.3 多谐振荡器的应用
7.3 施密特触发器
7.3.1 门电路构成的施密特触发器
7.3.2 集成施密特触发器
7.3.3 施密特触发器的应用
7.4 555定时器
7.4.1 555定时器的电路结构与功能
7.4.2 用555定时器构成单稳态触发电路
7.4.3 用555定时器构成多谐振荡器
7.4.4 用555定时器构成施密特触发器
7.5 本章小结
7.6 思考与练习
第8章 可编程逻辑器件
8.1 PLD器件概述
8.1.1 PLD的发展历程
8.1.2 PLD的基本结构
8.2 存储器
8.2.1 存储器
8.2.2 只读存储器
8.3 低密度可编程逻辑器件
8.4 高密度可编程逻辑器件
8.4.1 复杂可编程逻辑器件CPLD
8.4.2 现场可编程门阵列FPGA
8.4.3 CPLD和FPGA特点比较
8.5 本章小结
8.6 思考与练习
第9章 数字系统设计
9.1 概述
9.2 数字系统设计的方法和流程
9.2.1 数字系统设计方法
9.2.2 数字系统设计流程
9.3 数字系统设计实例
9.3.1 数字钟
9.3.2 数字频率计
9.4 本章小结
9.5 思考与练习
附录A 集成逻辑门电路的内部结构简介
A.1 半导体器件的开关特性
A.1.1 二极管的开关特性
A.1.2 三极管的开关特性
A.1.3 MOS管的开关特性
A.2 分立元件门电路
A.2.1 二极管与门
A.2.2 二极管或门
A.2.3 三极管非门
A.2.4 二极管三极管组成的与非门
A.2.5 二极管三极管或非门
A.3 TTL集成门电路
A.3.1 TTL与非门
A.3.2 其他TTL集成门电路
A.4 CMOS集成门电路
A.4.1 CMOS反向器
A.4.2 CMOS与非门
A.4.3 CMOS或非门
A.5 集成门电路的性能参数和使用
A.5.1 数字集成电路的性能参数
A.5.2 数字集成门电路的使用
附录B 常用数字集成电路的符号图、命名方法及索引
B.1 常用数字集成电路的符号图
B.2 数字集成电路的型号命名方法
B.3 常用标准集成电路器件索引
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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探寻数字世界的基石：一本关于电子信息时代的脉动 在这信息爆炸、技术飞速迭代的二十一世纪，数字电子技术已然成为驱动社会进步、塑造未来生活的核心力量。从智能手机的触屏响应到云计算的强大算力，从物联网的万物互联到人工智能的深度学习，这一切的背后，都离不开数字电子技术的精妙设计与高效实现。本书，并非仅仅是枯燥的理论堆砌，而是旨在揭示数字世界运行的底层逻辑，引领读者踏上一场探索电子信息时代脉动的深度旅程。 我们所处的时代，是一个由0和1构筑的奇妙宇宙。理解这个宇宙的语言，掌握构建它的工具，便是驾驭未来科技的关键。本书正是这样一本指南，它将系统地阐释数字电子技术的核心概念，并以实践为导向，深入讲解一种强大且广泛应用的硬件描述语言——Verilog。通过对这两者的深入学习，读者不仅能理解数字电路的工作原理，更能掌握将理论构想转化为实际芯片设计的技能，为投身于日新月异的电子信息产业奠定坚实的基础。 第一部分：数字电子技术——构筑数字世界的基石 在信息时代，一切皆可量化，皆可编码。数字电子技术正是实现这种量化与编码的物理载体。本书的第一部分，将从最基础的层面，带领您认识数字信号的本质，以及它们如何在电路中被处理和传输。 数字信号与模拟信号的辨析： 您将了解模拟信号的连续性和数字信号的离散性之间的根本区别。为何数字信号在信息传输和处理中占据主导地位？我们将深入探讨其在抗干扰、精度保持等方面的优势，为您揭示数字化的必然性。 逻辑门电路——数字世界的“原子”： 任何复杂的数字系统，究其根本，都由最基本的逻辑门电路构成。本书将详细介绍与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门等基本逻辑门的功能、真值表和逻辑符号。您将理解这些看似简单的门是如何实现逻辑运算的，并为后续更复杂的电路设计打下基础。 组合逻辑电路的设计与分析： 在此基础上，我们将进一步探讨组合逻辑电路。这些电路的输出仅取决于当前输入，不受历史状态影响。您将学习如何使用真值表、卡诺图等工具来简化逻辑表达式，设计出高效的组合逻辑电路，例如编码器、译码器、多路选择器、数据分配器等。这些电路在数据选择、信号路由等应用中扮演着至关重要的角色。 时序逻辑电路——赋予电路“记忆”的能力： 数字系统并不仅仅是瞬时的逻辑运算，它还需要“记忆”和“状态”。时序逻辑电路正是赋予电路这种能力的关键。我们将深入讲解触发器（D触发器、JK触发器、T触发器、SR触发器）的工作原理，它们如何存储一位二进制信息。在此基础上，您将掌握如何设计寄存器、计数器、移位寄存器等时序逻辑电路。这些电路是构建存储器、状态机等复杂系统的基础。 有限状态机（FSM）——描绘系统行为的蓝图： 有限状态机是描述和设计数字系统行为的强大模型。本书将深入讲解Mealy型和Moore型有限状态机的区别与联系，您将学习如何根据系统需求，设计状态转移图，并将其转化为实际的时序逻辑电路。这对于设计控制器、协议处理器等具有重要意义。 存储器芯片的原理与应用： 现代数字系统离不开存储器。我们将介绍不同类型的存储器，如随机访问存储器（RAM）和只读存储器（ROM），以及它们的基本结构和工作原理。您将了解静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）的差异，以及FLASH存储器等在现代电子设备中的广泛应用。 A/D与D/A转换器——连接模拟世界与数字世界的桥梁： 现实世界中的信息大多是模拟的，而数字系统只能处理数字信号。A/D（模数转换）和D/A（数模转换）转换器正是连接这两个世界的关键。本书将介绍几种常见的A/D和D/A转换技术，如逐次逼近型、双积分型、脉冲编码调制（PCM）等，并分析它们在采样率、分辨率等方面的性能指标，让您理解传感器数据如何被转化为数字信号，以及数字音频、视频信号如何被还原成可听可感的形式。 数字系统中的时钟与同步： 时钟信号是数字电路的“心脏”，它为电路的同步工作提供节拍。您将理解时钟信号的频率、占空比等参数的重要性，以及如何设计和分析时钟电路。同时，同步与异步设计的概念也将得到深入探讨，让您理解在复杂系统中保持信号同步的挑战与方法。 半导体器件基础： 为了更深入地理解数字电路的物理实现，本书将简要介绍一些基本的半导体器件，如二极管、三极管（BJT）和场效应管（MOSFET）。您将了解它们的基本特性，以及它们如何被集成到逻辑门和更复杂的集成电路中，从而为理解集成电路的设计提供微观视角。 第二部分：Verilog设计——实现数字创意的语言 如果说数字电子技术是构筑数字世界的砖石，那么Verilog HDL（硬件描述语言）就是设计师手中的画笔和工具，能够将抽象的构想转化为可制造的电子产品。Verilog HDL是一种用于描述数字电路行为和结构的语言，它以其强大的功能和灵活性，在集成电路设计、FPGA开发等领域得到了广泛应用。本书的第二部分，将聚焦于Verilog HDL的精髓，带领您掌握这门强大的设计语言。 Verilog HDL入门： 您将从最基本的Verilog语法开始，了解模块（module）的概念，如何定义输入、输出端口，以及如何声明导线（wire）和寄存器（reg）。 行为级建模： 本部分将重点介绍如何使用Verilog HDL来描述电路的行为。您将学习如何使用赋值语句（assign）来描述组合逻辑，以及如何使用always块来描述时序逻辑和组合逻辑。重点会放在使用begin-end块、if-else语句、case语句等来表达复杂的逻辑控制。 数据类型与运算符： 您将熟悉Verilog中的各种数据类型，如`wire`、`reg`、`integer`、`time`等，并掌握各种运算符，包括算术运算符、逻辑运算符、位运算符、关系运算符、条件运算符等，理解它们在逻辑表达式中的作用。 结构级建模： 除了行为描述，Verilog HDL也允许我们直接描述电路的结构。您将学习如何使用实例化（instantiation）来连接预定义的模块，从而构建更复杂的电路。这将使您能够将前面介绍的逻辑门、触发器等基本单元组合成完整的系统。 参数化设计与生成语句： 为了提高代码的可重用性和灵活性，Verilog HDL提供了参数（parameter）机制和生成语句（generate statement）。您将学习如何利用参数来定义可配置的模块，以及如何使用generate语句来根据条件生成不同的电路结构，从而实现高效的设计。 状态机设计在Verilog中的实现： 将抽象的有限状态机转化为实际的Verilog代码是本部分的重要内容。您将学习如何使用always块和case语句来描述状态转移逻辑，以及如何将状态编码为二进制值，最终设计出高效且符合规范的状态机模块。 阻塞赋值与非阻塞赋值： 在Verilog设计中，正确理解阻塞赋值（=）和非阻塞赋值（<=）是至关重要的。我们将深入分析它们的区别，以及它们在组合逻辑和时序逻辑设计中的不同应用场景，避免常见的逻辑错误。 时序控制与延迟： 您将学习如何使用时钟信号（`posedge`、`negedge`）来控制时序逻辑的触发，以及如何使用延迟语句（``）来模拟实际电路中的传播延迟。 常用的Verilog设计模式： 除了基础的语法和结构，本书还将介绍一些在实际工程中常用的Verilog设计模式，例如脉冲发生器、FIFO（先进先出）队列、移位寄存器、简单的CPU控制器等。通过这些示例，您将能够将所学知识融会贯通，并为更复杂的项目设计积累经验。 仿真与综合： 理论设计离不开验证。本书将简要介绍Verilog代码的仿真过程，以及仿真工具的基本用法，让您能够验证设计的正确性。同时，我们也将触及综合的概念，解释Verilog代码如何被转换为实际的门级网表，最终用于芯片制造或FPGA配置。 融合与展望： 本书并非割裂地讲解数字电子技术和Verilog设计，而是将两者紧密结合。在讲解数字电路概念时，我们会同步提供相应的Verilog代码示例，让您在理解理论的同时，立即掌握如何用代码实现。反之，在讲解Verilog设计技巧时，也会追溯到其背后所对应的数字电路原理。 通过学习本书，您将能够： 深刻理解数字电路的基本原理和构成。 掌握组合逻辑和时序逻辑电路的设计方法。 熟悉Verilog HDL的语法和常用建模方式。 独立完成中小型数字电路的Verilog HDL设计。 理解将设计转化为实际产品的基本流程。 无论您是电子信息工程、计算机科学、自动化等相关专业的学生，还是希望在数字设计领域深造的工程师，本书都将为您提供一条清晰的学习路径。它将带您穿越由0和1构成的奥秘，领略数字世界的神奇，并赋予您创造未来数字产品、引领技术革新的能力。在这场数字浪潮中，掌握数字电子技术与Verilog设计，就是掌握开启无限可能性的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的时候，我首先被它厚实的体量和严谨的排版所吸引。作为一本规划教材，它的内容深度和广度显然是经过仔细考量的。我个人在学习数字电子技术时，常常会遇到概念抽象、理解困难的情况，尤其是在涉及状态机、时序逻辑等方面。我非常期待这本书能够提供一些直观的比喻或者生动的例子，来帮助我克服这些学习上的障碍。Verilog部分，我希望它能够从最基本的语法讲起，然后逐步深入到模块实例化、参数传递、有限状态机（FSM）的设计等高级话题。很多人都说，Verilog的学习关键在于“抽象思维”的培养，我希望这本书能够通过大量的实例，引导我逐步建立起这种思维模式。比如，书中如果能提供一些完整的工程项目示例，从需求分析到最终的Verilog代码实现，再到仿真验证，那将极大地提升我的学习效率。我知道一些教材在讲解Verilog时，会过于侧重语法，而忽略了设计思想的培养，这往往导致学生只能“照猫画虎”，却无法真正独立地解决问题。所以我特别希望这本书能在这方面有所突破，能够真正培养我的设计能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名让我想到了我最近正在进行的一个小项目，关于设计一个简单的微控制器。在过程中，我发现自己对于一些底层数字逻辑的理解还不够深入，比如流水线、中断处理等概念，在Verilog的实现上总会遇到一些瓶颈。我希望这本书能够为我提供更清晰的讲解和更实用的代码示例。特别是在Verilog的仿真和时序分析方面，这是我一直以来比较头疼的环节。很多时候，代码写出来能综合，但是仿真结果却不如预期，或者根本无法通过时序收敛。我期待这本书能够提供一些关于仿真策略、测试平台搭建的详细指导，以及如何分析仿真波形、定位错误的方法。同时，对于一些高级的Verilog特性，比如跨时钟域（CDC）处理、低功耗设计等，如果书中能够有所涉及，并给出相应的Verilog实现建议，那将对我非常有帮助。我也希望这本书能够强调代码的可读性和可维护性，因为在实际工程项目中，团队协作是非常普遍的，清晰的代码能够大大提高开发效率。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字确实很吸引人，尤其是“现代数字电子技术及Verilog设计”这几个字，感觉抓住了当下技术发展的核心。作为一名正在学习电子信息专业的学生，我一直觉得数字电路是基础中的基础，而Verilog又是实现这些数字电路最主要的硬件描述语言之一。我一直希望找到一本能够系统讲解数字电路原理，同时又能深入介绍Verilog设计的教材，最好还能结合一些实际的案例，让我能够理论与实践相结合。我知道现在很多大学都推出了“21世纪高等学校规划教材”，这类教材通常都比较有权威性，内容也比较新，所以我对这本书的期待很高。我希望它能不仅仅是公式的堆砌，而是能够通过清晰的讲解和图示，让我真正理解每一个逻辑门、每一个时序电路的工作原理，然后能够熟练地运用Verilog来描述和实现这些设计。尤其是一些复杂的数字系统，比如微处理器、FPGA的应用等等，如果书中能有深入的剖析，那就太好了。我最近一直在关注FPGA的开发，这门技术在工业界的应用越来越广泛，所以掌握Verilog设计能力对我未来的职业发展至关重要。这本书的出版日期正好也符合“现代”这个概念，应该包含了近几年的技术发展和新的设计理念。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，理论知识的学习必须与实际应用紧密结合，否则学到的东西很容易遗忘，也难以真正发挥作用。我特别关注这本书在实际应用案例方面的介绍。数字电子技术在现代社会的应用可以说是无处不在，从我们日常使用的手机、电脑，到更复杂的工业控制系统、通信设备，都离不开数字电路的设计。我希望这本书能够涵盖一些当前热门的应用领域，比如嵌入式系统、物联网（IoT）设备、人工智能硬件加速等，并结合Verilog语言，展示如何设计出满足这些应用需求的数字模块。例如，如果书中能够介绍如何利用FPGA实现一个简单的图像处理单元，或者设计一个用于传感器数据采集的通信接口，那就非常有价值。同时，我了解到，实际的数字电路设计往往需要考虑功耗、面积、速度等多种约束条件，我希望这本书在讲解Verilog设计时，能够引导读者关注这些实际的工程问题，并提供一些优化的方法和技巧。对于初学者来说，理解这些工程上的考量尤为重要，因为它关系到最终设计的可行性和竞争力。

评分☆☆☆☆☆

我之所以对这本书产生浓厚的兴趣，很大程度上是因为它提到了“21世纪高等学校规划教材”这一背景。这意味着它应该具有一定的学术严谨性和前瞻性，能够紧跟时代步伐，反映电子信息技术领域最新的发展趋势。我希望这本书的内容不仅仅停留在基础的数字电路原理和Verilog语法，而是能够深入探讨一些当前备受关注的前沿技术。例如，对于可重构计算、并行处理架构、以及基于FPGA的特定应用加速器（如AI推理、信号处理等）的设计，如果书中能够有一些介绍性的章节，那就太棒了。我一直认为，学习数字电子技术不仅仅是为了掌握一门技术，更是为了培养一种解决问题的能力和创新的思维。因此，我期待这本书能够通过引导性的问题、开放式的讨论，激发我的思考，让我能够举一反三，将所学知识应用到更广泛的领域。此外，如果书中能够推荐一些相关的学术论文、技术标准或者行业动态，让我能够进一步拓展学习的深度和广度，那将是对我极大的帮助。