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牛百齐毛立云 著

图书标签:

• 数字电子技术
• 电子工程
• 项目教程
• 实践教学
• 电路设计
• FPGA
• 单片机
• 数电
• 实验
• 嵌入式系统

店铺： 夜语笙箫图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111395423

商品编码：29689734060

包装：平装

出版时间：2012-11-01

基本信息

书名：数字电子技术项目教程

定价：28.60元

作者：牛百齐毛立云

出版社：机械工业出版社

出版日期：2012-11-01

ISBN：9787111395423

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.359kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《数字电子技术项目教程》根据高职高专人才培养目标的要求，以工作项目为载体，将相关知识点有机融合。项目的实施将使读者掌握相关知识和技能，提高职业素养。

　　本书共分为8个项目，即逻辑状态测试笔的制作、多数表决器电路的设计与制作、数字显示器的制作、4位二进制数加法数码显示电路的制作、智力竞赛抢答器的制作、数字钟的设计与制作、防盗报警器的设计与制作、数字电压表的设计与制作。本书以项目为单元选择教学内容和技能训练，通过项目描述、项目资讯、项目实施、项目评价与总结等步骤完成项目的教学，每个项目后都附有练习与提高，用于知识的巩固和能力的提高。

　　《数字电子技术项目教程》既可作为高职高专电子信息技术、通信技术、应用电子技术、自动控制等专业教材使用，又可作为职业技能的培训教材，还可供从事电子信息技术工作的有关人员参考。

目录

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出版说明

前言

绪论

项目1 逻辑状态测试笔的制作

1.1 项目描述

1.1.1 项目目标

1.1.2 项目说明

1.2 项目资讯

1.2.1 基本逻辑运算

1.2.2 分立元器件门电路

1.2.3 集成门电路

1.2.4 集成门电路的使用

1.3 技能训练

1.3.1 集成逻辑门电路的逻辑功能测试

1.3.2 集电极开路门（OC）和三态输出门（TSL）的应用

1.4 项目实施

1.4.1 项目分析

1.4.2 项目制作

1.5 项目评价与总结

1.5.1 项目评价

1.5.2 项目总结

练习与提高

项目2 多数表决器电路的设计与制作

2.1 项目描述

2.1.1 项目目标

2.1.2 项目说明

2.2 项目资讯

2.2.1 基本逻辑运算

2.2.2 公式法化简逻辑函数

2.2.3 卡诺图法化简逻辑函数

2.2.4 组合逻辑门电路

2.3 技能训练 组合逻辑电路的功能测试

2.4 项目实施

2.4.1 项目设计

2.4.2 项目制作

2.5 项目评价与总结

2.5.1 项目评价

2.5.2 项目总结

练习与提高

项目3 数字显示器的制作

3.1 项目描述

3.1.1 项目目标

3.1.2 项目说明

3.2 项目资讯

3.2.1 编码器

3.2.2 译码器

3.2.3 数据分配器

3.2.4 数据选择器

3.3 技能训练 译码器和数码显示器的逻辑功能测试

3.4 项目实施

3.4.1 项目分析

3.4.2 项目制作

3.5 项目评价与总结

3.5.1 项目评价

3.5.2 项目总结

练习与提高

项目4 4位二进制数加法数码显示电路的制作

4.1 项目描述

4.1.1 项目目标

4.1.2 项目说明

4.2 项目资讯

4.2.1 数制与码制

4.2.2 加法器

4.2.3 数值比较器

4.3 技能训练

4.3.1 全加器逻辑功能验证

4.3.2 数值比较器逻辑功能验证

4.4 项目实施

4.4.1 项目分析

4.4.2 项目制作

4.5 项目评价与总结

4.5.1 项目评价

4.5.2 项目总结

练习与提高

项目5 智力竞赛抢答器的制作

5.1 项目描述

5.1.1 项目目标

5.1.2 项目说明

5.2 项目资讯

5.2.1 触发器概述

5.2.2 RS触发器

5.2.3 JK触发器

5.2.4 D触发器

5.2.5 T触发器和T′触发器

5.3 技能训练 触发器的功能测试

5.4 项目实施

5.4.1 项目分析

5.4.2 项目制作

5.5 项目评价与总结

5.5.1 项目评价

5.5.2 项目总结

练习与提高

项目6 数字钟的设计与制作

6.1 项目描述

6.1.1 项目目标

6.1.2 项目说明

6.2 项目资讯

6.2.1 时序逻辑电路的分析

6.2.2 计数器

6.2.3 N进制计数器

6.2.4 寄存器

6.3 技能训练 集成计数器的功能及应用测试

6.4 项目实施

6.4.1 项目分析

6.4.2 项目制作

6.5 项目评价与总结

6.5.1 项目评价

6.5.2 项目总结

练习与提高

项目7 防盗报警器的设计与制作

7.1 项目描述

7.1.1 项目目标

7.1.2 项目说明

7.2 项目资讯

7.2.1 脉冲信号及其参数

7.2.2 多谐振荡器

7.2.3 单稳态触发器

7.2.4 施密特触发器

7.2.5 555定时器

7.3 技能训练 555定时器的功能及应用

7.4 项目实施

7.4.1 项目分析

7.4.2 项目制作

7.5 项目评价与总结

7.5.1 项目评价

7.5.2 项目总结

练习与提高

项目8 数字电压表的设计与制作

8.1 项目描述

8.1.1 项目目标

8.1.2 项目说明

8.2 项目资讯

8.2.1 D/A转换器

8.2.2 A/D转换器

8.2.3 常用的集成ADC简介

8.3 技能训练 D/A转换器的功能测试

8.4 项目实施

8.4.1 项目分析

8.4.2 项目制作

8.5 项目评价与总结

8.5.1 项目评价

8.5.2 项目总结

练习与提高

部分习题参考答案

参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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数字电子技术项目教程：一本面向实践的学习指南 前言 数字电子技术是现代电子工程的基石，它渗透于我们生活的方方面面，从智能手机、电脑到复杂的工业控制系统和通信设备，无一不依赖于数字电子技术的进步。掌握数字电子技术，意味着能够理解并构建这些神奇的设备，洞察其工作原理，并在此基础上进行创新。 然而，许多初学者在学习数字电子技术时，常常会感到理论与实践脱节。教科书中的逻辑门、时序电路、微处理器等概念虽然重要，但若缺乏实际操作的经验，理解往往会变得抽象而困难。本书的诞生，正是为了弥合这一鸿沟，旨在为广大电子爱好者、在校学生以及渴望提升实践技能的工程师提供一本真正落地、充满挑战的学习教程。 本书并非一本枯燥的理论书籍，而是将学习过程设计成一系列精心挑选的、具有代表性的实际项目。每一个项目都围绕着数字电子技术的核心概念展开，从基础的逻辑运算到复杂的嵌入式系统设计，循序渐进，引导读者在动手实践中深入理解理论知识。我们相信，通过“做中学”，学习效率将得到显著提升，学习过程也将充满乐趣和成就感。 本书特色与内容概览 本书将带领您穿越数字电子技术丰富而迷人的世界，通过一系列引人入胜的项目，将理论知识转化为生动的实践体验。我们将聚焦于数字电路的核心构成与应用，确保您在掌握基本原理的同时，能够构建出功能丰富、实用性强的电子系统。 第一部分：数字电路基础的基石——逻辑门与组合逻辑电路 在数字电子世界的探索之旅，我们首先从最基本的构建单元——逻辑门开始。您将了解AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR以及XNOR等基本逻辑门的原理、符号和真值表。这些看似简单的开关，却是构成所有数字电路的基石。 项目一：简易信号灯控制器 目标： 理解AND、OR、NOT逻辑门的工作原理，并将其应用于设计一个简单的交通信号灯控制逻辑。 内容： 学习如何利用基本逻辑门组合，根据不同的输入信号（例如，模拟车辆流量），输出控制不同灯光（红、黄、绿）的信号。您将学习布尔代数的基本运算，以及如何将其转化为实际的逻辑电路图。 实践： 使用面包板和基础逻辑门IC（如74LS系列）搭建原型。通过改变输入信号，观察并验证信号灯的切换逻辑是否符合预期。 延伸： 讨论如何扩展该系统，增加行人过马路按钮、延时功能等，初步接触组合逻辑电路的设计思路。 项目二：多路选择器与译码器应用 目标： 深入理解组合逻辑电路的结构，掌握多路选择器（Multiplexer）和译码器（Decoder）的功能及其在数据选择与信号解码中的作用。 内容： 学习多路选择器如何根据选择信号从多个输入中选择一个输出，以及译码器如何将二进制编码转换为独热码（One-hot code）等。您将了解这些通用逻辑模块在各种数字系统中的广泛应用，例如CPU指令译码、存储器地址选择等。 实践： 构建一个4选1的数据选择器，用于从四个不同的输入信号中选择一个传递到输出。同时，设计并实现一个3-to-8译码器，将其用于控制8个LED的亮灭，模拟数码管的段选逻辑。 延伸： 探讨如何利用译码器实现更复杂的控制功能，如状态机中的状态译码。 项目三：加法器与减法器电路设计 目标： 学习如何构建执行算术运算的数字电路，理解半加器（Half Adder）和全加器（Full Adder）的工作原理，并设计一个多位加法器/减法器。 内容： 深入分析二进制加法和减法的过程，以及如何将其分解为逻辑门操作。您将学习如何级联全加器以实现多位二进制数的加法，并掌握利用二进制补码（Two's Complement）实现减法的方法。 实践： 使用逻辑门构建一个4位二进制加法器，并通过LED显示加法结果。进一步扩展，实现一个4位二进制减法器，展示其执行减法运算的能力。 延伸： 讨论如何将加法器/减法器集成到更复杂的算术逻辑单元（ALU）中，为后续学习算术逻辑单元打下基础。 第二部分：数字电路的记忆与时序——触发器与时序逻辑电路 组合逻辑电路能够处理即时输入，但要构建具有记忆功能的数字系统，则需要引入时序逻辑电路。这一部分将带您进入触发器和寄存器的世界，理解它们如何存储信息，以及如何利用时钟信号实现同步操作。 项目四：RS触发器与D触发器构建 目标： 理解基本的存储单元——触发器的工作原理，掌握RS触发器和D触发器的构建方法及其状态变化特性。 内容： 学习RS触发器（Set-Reset Flip-Flop）的异步工作方式，以及它可能出现的“无效”状态。重点掌握D触发器（Delay Flip-Flop）的同步工作原理，它能够根据时钟信号存储输入的数据，是构成寄存器的基础。 实践： 使用NAND或NOR门构建一个基本的SR触发器，并观察其置位（Set）和复位（Reset）功能。接着，使用D触发器构建一个简单的1位数据存储单元，通过时钟信号控制数据的写入和读取。 延伸： 讨论触发器在存储信息、构建计数器等时序电路中的关键作用。 项目五：移位寄存器与流水线数据传输 目标： 学习如何使用触发器构建移位寄存器，理解其在数据串并转换、序列生成等方面的应用。 内容： 掌握SISO（Serial-In, Serial-Out）、SIPO（Serial-In, Parallel-Out）、PISO（Parallel-In, Serial-Out）以及PIPO（Parallel-In, Parallel-Out）等不同类型的移位寄存器结构。理解数据如何在寄存器中逐位移动，以及其在数据传输和处理中的效率优势。 实践： 构建一个4位SIPO移位寄存器，实现将串行数据输入，然后并行输出。反之，构建一个4位PISO移位寄存器，实现并行数据输入，然后串行输出。 延伸： 探讨移位寄存器在LED点阵显示驱动、SPI通信协议中的应用。 项目六：计数器与频率分频 目标： 学习如何利用触发器构建各种类型的计数器，实现数字信号的计数和频率分频功能。 内容： 掌握同步计数器（如二进制加法计数器、减法计数器）和异步计数器（行波计数器）的工作原理。理解模N计数器的设计思想，以及如何利用计数器实现精确的频率分频。 实践： 构建一个4位二进制同步加法计数器，并通过LED显示计数值。实现一个简单的频率分频器，将输入时钟信号的频率降低到预设值（例如，1/2，1/4，1/8）。 延伸： 讨论计数器在数字时钟、定时器、频率合成器等系统中的应用。 第三部分：构建更复杂的数字系统——状态机与微控制器基础 在掌握了基本的逻辑门、触发器和时序电路后，我们将进一步探索如何将这些单元组合起来，构建更复杂、功能更强大的数字系统。这一部分将介绍状态机和微控制器，它们是现代数字系统设计的核心。 项目七：有限状态机（FSM）设计与实现 目标： 理解有限状态机的概念，学会设计和实现Mealy型和Moore型状态机，解决需要根据输入和当前状态决定输出的复杂逻辑问题。 内容： 学习状态转移图（State Transition Diagram）和状态表（State Table）的绘制方法，以及如何将其转化为硬件逻辑。掌握使用组合逻辑和触发器构建状态机的方法。 实践： 设计并实现一个简单的序列检测器，例如检测输入序列“101”。同时，设计一个交通灯控制状态机，能够根据不同情况（如行人按钮按下）进行更智能的控制。 延伸： 探讨状态机在协议解析、控制器设计、游戏逻辑等领域的广泛应用。 项目八：简单微控制器实验平台搭建与基础编程 目标： 初步接触微控制器的概念，理解微控制器在数字系统中的作用，并通过简单的实验搭建一个基础的微控制器应用平台。 内容： 了解微控制器的基本结构，包括CPU、内存、I/O接口等。学习如何使用集成开发环境（IDE）和简单的编程语言（如C语言）为微控制器编写程序。 实践： 选择一款易于上手的微控制器开发板（如Arduino或STM32入门级开发板）。实现基础的LED闪烁、按键输入读取、串口通信等实验。 延伸： 介绍微控制器在嵌入式系统中的核心地位，以及如何利用其强大的处理能力和丰富的接口实现各种复杂的应用。 第四部分：高级应用与项目实践 在本系列的最后部分，我们将整合前面学到的知识，进行一些更具挑战性、更贴近实际应用的项目，让您体验数字电子技术的强大魅力。 项目九：简易数码管显示驱动器 目标： 学习如何驱动7段数码管显示数字，并结合计数器和译码器实现一个简易的数字显示系统。 内容： 了解7段数码管的驱动原理，掌握如何通过发送特定的段选信号来点亮数码管的各个段。学习如何将计数器的输出转换为驱动数码管所需的BCD码（Binary-Coded Decimal），并使用BCD-to-7-Segment译码器来控制数码管的显示。 实践： 构建一个两位数的计数器，并用两个7段数码管显示计数值。您将深入体会数字信号如何转化为直观的视觉信息。 延伸： 讨论如何扩展到多位数码管显示，以及在实际产品中的应用，如时钟、计数器显示等。 项目十：简单数字滤波器的实现（选讲） 目标： （可选项目，旨在初步接触数字信号处理的概念）理解数字滤波器的基本原理，并尝试实现一个简单的数字滤波器。 内容： 简要介绍数字信号处理（DSP）的基本概念。学习如何利用数字电路实现简单的移动平均滤波器，用于平滑噪声信号。 实践： （此项目可能需要更高级的硬件或仿真环境）利用微控制器或FPGA，尝试读取模拟信号（通过ADC），然后对其进行简单的数字滤波处理，再输出滤波后的信号（通过DAC或直接在软件中观察）。 延伸： 介绍更复杂的数字滤波器类型（如FIR、IIR），以及它们在音频处理、图像处理等领域的应用。 学习方法与建议 本书的设计宗旨是“学以致用”。因此，我们强烈建议您在阅读每一章节时，积极动手实践。 1. 理论与实践相结合： 不要只停留在阅读和理解理论概念，务必动手搭建电路，编写代码。实际操作中遇到的问题，往往能加深对理论知识的理解。 2. 循序渐进，打好基础： 每个项目都是在前一个项目的基础上发展的。确保您充分理解了基础概念，再进入更复杂的项目。 3. 善用仿真工具： 在实际搭建电路之前，可以利用Logisim、Multisim等逻辑电路仿真软件进行模拟。这不仅可以帮助您验证设计思路，还能在节省硬件资源的同时，快速迭代和调试。 4. 解决问题，深入思考： 在实践过程中，您一定会遇到各种各样的问题。这是学习过程中最宝贵的财富。尝试独立思考，查阅资料，寻找解决方案。这个过程将极大地锻炼您的分析和解决问题的能力。 5. 探索与创新： 当您掌握了项目的基础功能后，不妨尝试对其进行扩展和改进，加入新的功能，使其更加完善。鼓励您发挥创造力，设计属于自己的数字电子项目。 6. 社区与交流： 如果遇到实在无法解决的问题，不要气馁。积极参与相关的技术论坛、社群，与其他爱好者交流学习经验，您将收获意想不到的帮助。 结语 数字电子技术是一个充满活力和无限可能的领域。通过本书的学习，您将不仅仅是掌握了一系列技术知识，更重要的是培养了一种“用数字逻辑解决问题”的思维方式。我们希望本书能够成为您探索数字电子世界的一盏明灯，激发您对电子技术的浓厚兴趣，并最终助您在数字电子技术的道路上行稳致远，创造出属于您的精彩。 愿您在本书的陪伴下，享受数字电子技术带来的创造之乐！

评分☆☆☆☆☆

从内容的广度来看，这本书非常扎实地覆盖了数字系统的基础骨架，但令人惊喜的是，它并没有固步自封于传统的TTL/CMOS逻辑系列，而是巧妙地引入了现代嵌入式系统中经常涉及的一些概念。例如，在讨论存储器结构时，它不仅讲解了SRAM和DRAM的基本单元，还简要介绍了缓存（Cache）的工作原理及其在系统性能中的作用。这种前瞻性的内容组织，使得读者在掌握了“如何搭建”之后，还能对“如何优化”有一个初步的认知。它成功地架设了一座从纯粹的逻辑设计到系统级性能考量的桥梁，让读者在学习基础知识的同时，也能感受到整个数字电子技术领域的发展脉络和未来方向，这对于希望在专业领域走得更远的人来说，无疑是极大的助益。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图文配合堪称典范，这对于需要大量视觉辅助的电子技术学习来说至关重要。我注意到，作者在介绍复杂的译码器或多路选择器时，使用的不仅仅是标准的逻辑符号，还会辅以大量的真值表和状态图，并且这些图表的设计考虑了打印输出的效果，线条清晰，层次分明。尤其令人称道的是，当讲解到基于VHDL或Verilog的硬件描述语言部分时，代码的注释规范且富有启发性，它不像有些教程那样只是简单地翻译电路功能，而是解释了为什么选用这种特定的描述方式能更好地映射到实际的硬件结构上。这种对视觉和逻辑结构的双重优化，大大减轻了阅读的认知负荷，让复杂概念的吸收过程变得更为流畅和自然。

评分☆☆☆☆☆

这本书在项目实践的引导上，展现出一种罕见的务实态度。许多教材往往把理论讲得天花乱坠，但一旦涉及到实际动手操作，便含糊其辞，留给读者一堆需要自行摸索的空白。然而，这本书的不同之处在于，它仿佛一位经验丰富的老工程师在你旁边手把手地教导。例如，在设计一个简单的8位计数器时，它不仅给出了原理图，还细致地说明了元器件选型时需要考虑的参数（比如芯片的封装、工作电压范围），以及在面包板上进行原型验证时容易出现的焊接错误和干扰问题。更难能可贵的是，它没有止步于仿真结果，而是将理论设计与实际的调试过程紧密结合起来，让你明白理论计算与实际测量值之间存在的微小偏差是如何产生的，以及如何通过调整参数来优化性能。这种将“做”和“知”完美结合的编排，极大地增强了学习的成就感和解决实际问题的信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述方式简直就像是邀请你走进一个数字电路的迷宫，但幸运的是，作者似乎非常清楚每一个转角的意义。我特别欣赏它在基础概念讲解上的深度，不是那种浮于表面的罗列公式，而是真正深入到晶体管层面，去解释为什么MOS管会表现出那样的特性。当你第一次接触到CMOS反相器的工作原理时，那种由浅入深，层层递进的讲解，真的让人有豁然开朗的感觉。它没有直接抛出一个复杂的电路图让你望而却步，而是先搭好逻辑门的基础，再逐步叠加应用，这对于我这种非科班出身，但对电子技术抱有浓厚兴趣的读者来说，是极其友好的。特别是关于时序逻辑和组合逻辑的区分与设计案例，作者给出的图例非常直观，甚至连竞争冒险这种让人头疼的问题，都被拆解成了可以理解的步骤。读完这部分内容，我感觉自己不再是简单地记住书本上的标准电路结构，而是真正理解了它们的设计哲学。

评分☆☆☆☆☆

我必须强调这本书在特定主题上的处理手法，它对脉冲与时钟信号的探讨达到了近乎苛刻的细致程度。在许多教材中，时钟信号往往被简单地视为一个理想的方波源，但这本书却花了大量篇幅来剖析时钟抖动、上升沿和下降沿的非对称性对系统稳定性的影响。作者通过分析高速系统中，不同路径之间的时钟延迟差异（Skew）如何导致亚稳态的产生，并提出了几种有效的时钟同步和去耦方法。这些内容在传统的入门读物中是极少提及的，它们触及了现代数字系统设计的核心难点。阅读这些章节时，我能感觉到作者在力求构建一个“零缺陷”的数字系统认知框架，这种对细节的执着，使得这本书的价值远远超过了一般的教程范畴，更像是一本高级工程师的实践备忘录。