现代数字电路与逻辑设计实验教程 袁东明, 史晓东, 陈凌霄 9787563526048 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

袁东明，史晓东，陈凌霄 著

图书标签:

• 数字电路
• 逻辑设计
• 实验教程
• 电子技术
• 高等教育
• 计算机硬件
• 电路分析
• EDA
• VHDL
• Verilog

店铺： 书逸天下图书专营店

出版社： 北京邮电大学出版社有限公司

ISBN：9787563526048

商品编码：29572542689

包装：平装

出版时间：2011-03-01

基本信息

书名：现代数字电路与逻辑设计实验教程

定价：28.00元

作者：袁东明, 史晓东, 陈凌霄

出版社：北京邮电大学出版社有限公司

出版日期：2011-03-01

ISBN：9787563526048

字数：

页码：

版次：5

装帧：平装

开本：12k

商品重量：0.381kg

编辑推荐

---

内容提要

---

本书主要介绍数字电路及逻辑设计实验的相关内容。包括数字实验基础知识、数字逻辑器件等，重点介绍数字可编程器件、EDA工具、VHDL硬件描述语言和数字综合系统设计。本书还将介绍几种数字实验装置，并配有丰富的实验内容，包括数字电路基本实验、EDA基础实验和数字系统综合实验。
本书既介绍了数字电路的基本元件、基本实验方法和实验技巧，又介绍了可编程器件(PLD)、硬件描述语言(VHDL)及EDA工具和技术，把新技术、新器件及时引入教学实践环节，体现现代数字系统的设计方法。实验内容循序渐进，能引导、启发学生的主动性和创新性。
本书可以作为大学本科和专科院校通信、电子工程类各专业的实验教材，也可供相关领域的工程技术人员参考。

目录

---

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

《逻辑的奥秘：从基础到应用的数字电路设计探索》 内容梗概： 《逻辑的奥秘：从基础到应用的数字电路设计探索》是一本深入浅出的数字电路设计与逻辑原理的综合性教材，旨在为读者构建坚实的理论基础，并引导其掌握实用的设计技能。本书以严谨的逻辑思维为核心，循序渐进地剖析数字电路的构成要素、工作原理以及设计方法，从最基本的逻辑门到复杂的组合逻辑和时序逻辑电路，再到现代数字系统中的重要概念，力求让读者全面理解数字世界的底层运作机制。 本书共分为六大部分，共计二十章。 第一部分：逻辑世界的基石——布尔代数与逻辑门 本部分将带领读者进入抽象而又至关重要的逻辑世界，从最根本的数学工具——布尔代数入手。我们将学习布尔代数的基本公理、定理以及常用的化简方法，理解逻辑变量、逻辑运算（AND、OR、NOT）的本质。随后，我们将引入实现这些逻辑运算的物理单元——逻辑门，详细介绍各种基本逻辑门（如与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门）的符号、真值表、逻辑表达式以及它们在实际电路中的应用。通过对逻辑门的深入理解，读者将为后续更复杂的电路设计打下坚实的基础。 第一章：布尔代数基础： 介绍逻辑变量、逻辑常量、基本逻辑运算（AND, OR, NOT）的定义、符号和性质。深入讲解布尔代数的公理系统，包括交换律、结合律、分配律、吸收律、德摩根定律等，并展示如何运用这些定律进行逻辑表达式的化简。 第二章：基本逻辑门电路： 详细介绍各种基本逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）的图形符号、真值表、逻辑功能和常用表达式。分析这些逻辑门在集成电路中的物理实现原理（如TTL和CMOS技术简介）。 第三章：通用逻辑门与逻辑表达式的化简： 讲解如何利用通用逻辑门（如NAND门或NOR门）构建任意逻辑函数。重点介绍卡诺图（Karnaugh Map）方法，从2变量到4变量的卡诺图化简，以及如何处理“Don’t Care”条件，有效地化简复杂的逻辑表达式，为实现更高效的电路奠定基础。 第二部分：组合逻辑电路：实现指令的精确映射 在掌握了基础逻辑门之后，本部分将聚焦于组合逻辑电路的设计。组合逻辑电路由输入信号直接决定输出信号，其特点是没有记忆功能。我们将学习如何设计各种重要的组合逻辑电路模块，例如编码器、译码器、数据选择器（Multiplexer）、数据分配器（Demultiplexer）、加法器（Half Adder, Full Adder）、减法器以及比较器等。通过分析这些电路的功能和结构，读者将理解它们在数据处理、控制逻辑和算术运算中的核心作用，并学会如何根据具体需求设计和实现这些模块。 第四章：编码器与译码器： 讲解优先编码器（Priority Encoder）和普通编码器的设计原理与应用。详细介绍n-to-2^n译码器（Decoder）的功能，包括地址译码、BCD到七段数码管译码等典型应用。 第五章：数据选择器与数据分配器： 深入剖析数据选择器（Multiplexer, MUX）的功能，即多路输入中根据选择信号选择一路输出。学习其设计方法，并探讨其在数据路由、逻辑功能实现等方面的广泛应用。介绍数据分配器（Demultiplexer, DEMUX）作为数据选择器的逆向操作，实现将一路数据送往多路输出中的某一路径。 第六章：算术逻辑单元（ALU）与比较器： 介绍半加器（Half Adder）和全加器（Full Adder）的设计，以及如何组合全加器构成多位加法器和减法器。讲解算术逻辑单元（ALU）的基本构成，能够执行加法、减法、逻辑运算等基本操作。设计二进制比较器（Comparator），实现对两个二进制数的大小进行比较。 第七章：组合逻辑电路的设计流程与实例： 总结组合逻辑电路的设计步骤，包括功能分析、真值表建立、逻辑表达式推导、化简以及电路实现。通过实际案例，如LED闪烁控制逻辑、简单计算器等，强化设计能力的训练。 第三部分：时序逻辑电路：引入时间维度与记忆功能 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，还取决于其过去的状态，即具有记忆功能。本部分将引入存储单元——触发器（Flip-Flop），包括SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器，详细分析它们的构成、工作原理、状态转移图以及时钟信号的作用。在此基础上，我们将学习如何设计各种重要的时序逻辑电路，如寄存器（Register）、计数器（Counter）、移位寄存器（Shift Register）和有限状态机（Finite State Machine, FSM）等。这些电路在数据存储、定时控制、序列生成等领域发挥着至关重要的作用。 第八章：触发器：时序逻辑的基本单元： 详细介绍SR触发器（Set-Reset Flip-Flop）、D触发器（Delay Flip-Flop）、JK触发器（Jack Kilby Flip-Flop）和T触发器（Toggle Flip-Flop）的结构、工作特性、时序图以及触发条件。分析不同触发器的优缺点及适用场景，并讲解如何将它们集成到更复杂的电路中。 第九章：寄存器：数据的存储与传输： 讲解寄存器的概念和功能，以及如何利用触发器构成不同位数的寄存器，如移位寄存器、并行输入并行输出（PIPO）寄存器、串行输入并行输出（SIPO）寄存器等。分析寄存器在数据暂存、数据并行传输等应用中的重要性。 第十章：计数器：序列信号的生成与控制： 介绍计数器的基本原理，包括同步计数器和异步计数器。详细讲解各种常用计数器，如加法计数器、减法计数器、可逆计数器、BCD计数器（十进制计数器）以及任意进制计数器的设计。分析计数器在定时、分频、序列发生器等方面的应用。 第十一章：移位寄存器：序列数据的处理： 深入探讨移位寄存器的工作原理，包括左移、右移、循环移位等操作。介绍串行输入串行输出（SISO）移位寄存器、并行输入串行输出（PISO）移位寄存器等不同类型，以及它们在数据串并转换、序列检测等方面的应用。 第四部分：有限状态机（FSM）与设计方法：构建复杂的控制系统 本部分将引导读者进入更为复杂的数字系统设计领域，重点介绍有限状态机（FSM）的设计。我们将区分米利（Mealy）型和摩尔（Moore）型状态机的特点，学习如何绘制状态图、状态转移图，并根据状态图进行状态分配和逻辑实现。通过FSM的设计，读者将能够构建出能够处理复杂序列、执行多步操作的控制系统，如交通灯控制器、电梯控制系统、序列检测器等。 第十二章：有限状态机（FSM）概述： 详细介绍有限状态机的概念，包括状态、输入、输出、状态转移和时钟信号。区分米利（Mealy）型和摩尔（Moore）型状态机的异同及其各自的优缺点。 第十三章：FSM的状态图与状态转移图： 学习如何清晰地绘制状态图和状态转移图，准确地描述系统的行为。掌握如何从问题描述出发，抽象出系统的状态和状态之间的转移关系。 第十四章：FSM的状态分配与逻辑实现： 探讨状态分配的原则与方法，包括二进制编码、格雷码编码等，并分析不同状态分配对电路规模和速度的影响。讲解如何根据状态转移图和输出逻辑，推导出激励方程和输出方程，最终实现FSM电路。 第十五章：FSM设计实例： 通过具体的工程实例，如交通灯控制器、简单的串行数据检测器、自动售货机逻辑等，强化FSM的设计流程和实践能力。 第五部分：现代数字系统与集成电路：从理论到实际应用 本部分将视野扩展到现代数字系统，介绍一些重要的集成电路（IC）家族以及它们在实际应用中的体现。我们将简要介绍TTL（晶体管-晶体管逻辑）和CMOS（互补金属氧化物半导体）等主流逻辑系列，理解它们的电气特性和应用优势。此外，还将介绍存储器（Memory）的基本原理，包括RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）的类型和工作方式。同时，也将触及一些常用的数字集成电路芯片，如74系列逻辑芯片，了解其功能和应用。 第十六章：常用集成电路（IC）系列： 简要介绍TTL和CMOS两大逻辑系列的基本工作原理、电气特性（如电源电压、输入输出电平、功耗、速度等）以及它们的优缺点和适用范围。 第十七章：存储器基础： 介绍半导体存储器的基本概念，包括RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）的分类（如SRAM, DRAM, PROM, EPROM, EEPROM等）及其工作原理。简述存储器的组织结构和寻址方式。 第十八章：通用数字集成电路芯片应用： 介绍一些常用的74系列（TTL）和4000系列（CMOS）集成电路芯片，如通用逻辑门、触发器、计数器、移位寄存器、多路复用器等，并通过实例展示如何利用这些现成的芯片快速构建数字电路。 第六部分：数字系统设计工具与进阶概念 为了顺应现代数字设计的发展趋势，本部分将介绍数字系统设计中常用的EDA（Electronic Design Automation）工具，如硬件描述语言（HDL，例如Verilog或VHDL）的基本概念和作用。虽然本书不深入讲解HDL的具体语法，但会阐述其在抽象建模、逻辑综合和仿真验证中的重要性。此外，还将简要介绍一些进阶概念，如时钟同步、信号完整性、低功耗设计等，为读者进一步深入学习数字系统设计打下基础。 第十九章：硬件描述语言（HDL）与EDA工具简介： 介绍硬件描述语言（HDL）作为描述数字硬件结构和行为的语言，以及EDA工具在数字系统设计流程中的关键作用，包括仿真、综合、布局布线等。 第二十章：数字系统设计进阶概念： 简要介绍时钟同步设计的重要性，时钟信号的生成与分配。探讨信号完整性问题及其对电路性能的影响。初步介绍低功耗数字电路设计的基本思想和技术。 本书内容丰富，结构清晰，理论与实践相结合，配以大量图示和例题，旨在帮助读者建立起对数字电路和逻辑设计的全面认识。无论您是初学者，还是希望系统性地巩固和提升数字逻辑设计技能的工程师，《逻辑的奥秘》都将是您不可多得的参考书。通过学习本书，您将能够自信地分析、设计和实现各种数字逻辑电路，为进一步深入学习微处理器、FPGA、ASIC等更复杂的数字系统奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计非常有现代感，封面设计简约而不失科技感，采用了深邃的蓝色调和清晰的字体排版，让人一拿到手就对内容产生了期待。内页的纸张质量也相当不错，印刷清晰，图表线条流畅，这对于阅读技术性强的书籍来说至关重要。我特别欣赏作者在章节布局上的用心，逻辑层次分明，从基础概念的引入到复杂系统的分析，过渡自然流畅。书中的理论讲解深入浅出，即便是一些初学者也能很快把握核心思想。举例来说，在讲解组合逻辑电路时，作者不仅仅罗列公式，而是结合实际应用场景进行剖析，使得抽象的知识变得具体可感。此外，书后的习题设计也兼具理论深度和实践意义，能有效检验读者对知识点的掌握程度。整体来说，这本书在视觉呈现和内容组织上都达到了很高的水准，是一本非常值得收藏和反复研读的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考文献和扩展阅读部分的质量非常高，这体现了作者严谨的学术态度。他们引用的资料覆盖了经典文献到最新的行业标准，为希望进行更深层次研究的读者提供了明确的路径。我个人非常喜欢其中关于硬件描述语言（HDL）在逻辑设计中应用的章节，它没有仅仅将HDL当作一种工具来介绍，而是深入探讨了如何利用HDL的特性来优化电路性能和资源利用率。特别是对比了不同综合工具对同一段代码的不同解释和优化效果，这对于从事ASIC或FPGA设计的专业人士来说，是极其宝贵的经验之谈。全书的术语定义精准无误，表格和图例的专业性极强，体现了作者对数字电路领域的敬畏之心，力求每一个细节都做到无可挑剔。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期从事嵌入式系统开发的技术人员，我一直在寻找一本能够深入剖析底层数字逻辑的权威参考书，而这本教程恰好填补了我的需求空白。它的深度远超市面上一般偏向于应用层介绍的资料，对于那些希望深入理解CPU架构、FPGA编程原理的工程师来说，绝对是宝典级别的存在。书中对时序逻辑的分析细致入微，特别是对竞争冒险和时钟域交叉等高级问题的处理方法，提供了独到且实用的见解。我印象最深的是其中对不同逻辑系列（如TTL和CMOS）特性差异的对比分析，这在实际电路设计中对功耗和速度的权衡至关重要，作者的处理方式非常客观和专业。阅读过程中，我时常能感受到作者深厚的学术功底和丰富的工程实践经验，他们没有停留在教科书式的描述，而是将前沿的研究成果和实际工程中的“坑点”都融入了讲解之中，使得内容具有极强的实操价值。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，我一开始对这类偏理论的书籍持保留态度，因为很多教材读起来枯燥乏味，让人难以坚持。但这本书彻底颠覆了我的看法。它在讲解复杂逻辑状态机时，引入了一种非常直观的图形化建模方法，辅以清晰的步骤分解，让原本晦涩难懂的状态转移过程变得一目了然。阅读体验上，作者的叙事风格非常亲切，仿佛有一位经验丰富的老师在身边耐心指导，而不是冷冰冰的文字堆砌。每当遇到一个关键概念，作者都会设置一个小结或者“思考题”，引导读者主动参与到学习过程中，这种交互性设计极大地提升了学习效率。对于自学者来说，这种由浅入深、循序渐进的引导至关重要，它不仅教你“是什么”，更教会你“为什么”和“如何做”，构建了一个完整的知识体系框架。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种跨专业背景的学习者而言，掌握数字电路的基础至关重要，但很多教材的起点设置过高。这本书的优势在于其强大的“桥梁”作用。它在开篇部分对布尔代数和基本逻辑门进行了扎实的复习和强化，确保了即便是电子工程背景较弱的读者也能顺利跟进。更重要的是，它不仅仅停留在理论层面，对于实际的芯片实现和故障排查也进行了充分的讨论。例如，书中对噪声容限和电磁兼容性（EMC）在高速数字电路中的影响做了简明扼要的介绍，虽然篇幅不长，但足以让读者意识到理论设计与实际物理世界之间的鸿沟。这种兼顾理论深度和工程现实的平衡感，使得这本书在众多同类教材中显得尤为突出，真正做到了理论与实践的完美结合。