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出版者:高等教育齣版社

作者:杜德昌

出品人:

頁數:204

译者:

出版時間:2007-3

價格:19.20元

裝幀:

isbn號碼:9787040210347

叢書系列:

圖書標籤:

• 電工技術
• 電子技術
• 電路分析
• 電工電子應用
• 基礎電子學
• 電力係統
• 電子元件
• 傳感器技術
• 自動化控製
• 實訓指導

《數字電路與邏輯設計》 本書內容概覽 本書旨在為讀者提供數字電路與邏輯設計領域的係統性知識和實踐技能。內容涵蓋數字信號的基礎概念、邏輯門電路的工作原理、組閤邏輯電路和時序邏輯電路的設計方法，以及常用的數字集成電路及其應用。全書結構清晰，由淺入深，理論與實踐相結閤，旨在幫助讀者掌握數字係統設計的基本原理和關鍵技術，為進一步學習和從事相關領域的工作奠定堅實基礎。 第一章 數字信號與數製 數字信號基礎： 模擬信號與數字信號的定義、特點與區彆。 數字信號的采樣、量化與編碼過程。 數字信號的優勢，如抗乾擾能力強、易於存儲和處理、精度高等。 電平與邏輯狀態：高電平、低電平，邏輯“1”與邏輯“0”的錶示。 時序波形的概念與解讀。 數製與編碼： 二進製、八進製、十進製、十六進製等常用數製的錶示方法。 不同數製之間的相互轉換。 二進製數的算術運算：加法、減法、乘法、除法。 原碼、反碼、補碼錶示法及其相互轉換，重點講解補碼在計算機中的應用。 BCD碼（二進製編碼的十進製碼）的錶示與應用。 其他常用編碼：ASCII碼、格雷碼等，及其特點和應用場景。 第二章 邏輯門電路 基本邏輯門： AND門、OR門、NOT門（反相器）的邏輯功能、邏輯符號、真值錶。 基本邏輯運算的數學錶達式（布爾代數）。 CMOS技術與TTL技術在基本邏輯門實現上的區彆與特點。 通用邏輯門： NAND門（非與門）、NOR門（非或門）的邏輯功能、邏輯符號、真值錶、布爾錶達式。 NAND門和NOR門作為萬能門的重要性：僅用NAND門或NOR門即可實現所有其他邏輯功能。 XOR門（異或門）、XNOR門（同或門）的邏輯功能、邏輯符號、真值錶、布爾錶達式。 XOR門在奇偶校驗、算術運算等方麵的應用。 集成邏輯門電路： TTL係列和CMOS係列邏輯門集成電路的基本介紹。 集成電路的封裝形式、引腳功能。 集成邏輯門電路的電氣特性：電源電壓、輸入輸齣電平、功耗、傳播延遲等。 邏輯門電路的實際應用示例：開關控製、信號隔離等。 第三章 組閤邏輯電路 組閤邏輯電路概述： 組閤邏輯電路的定義：輸齣僅取決於當前輸入信號的組閤，無記憶性。 組閤邏輯電路的設計步驟：需求分析、邏輯函數錶達式、邏輯圖繪製。 布爾代數與邏輯化簡： 布爾代數的基本定律與定理：交換律、結閤律、分配律、互補律、同一律、零律、吸收律、德摩根定理等。 卡諾圖（Karnaugh Map）化簡法：二維、三維、四維卡諾圖的繪製與應用，如何從中提取最簡乘積和或和最簡或積錶達式。 Quine-McCluskey方法（簡稱QM法）：一種係統化的邏輯化簡方法，適用於更復雜的邏輯函數。 常用組閤邏輯電路： 譯碼器（Decoder）： 功能：將n位二進製輸入譯成2^n個唯一的輸齣信號。 分類：1-of-2^n譯碼器、BCD-7段譯碼器。 應用：指令譯碼、存儲器地址選擇、LED顯示控製等。 編碼器（Encoder）： 功能：將2^n個輸入信號轉換為n位二進製輸齣。 優先級編碼器（Priority Encoder）：處理輸入信號並非隻有一個有效的情況。 應用：鍵盤輸入編碼、狀態編碼等。 數據選擇器（Multiplexer，MUX）： 功能：根據選擇控製信號，從多路輸入信號中選擇一路送往輸齣端。 分類：2-to-1, 4-to-1, 8-to-1等。 應用：數據通路選擇、邏輯函數實現、並行-串行轉換等。 數據分配器（Demultiplexer，DEMUX）： 功能：將一路輸入信號，根據選擇控製信號，送到多路輸齣中的某一路。 應用：數據分發、多路輸齣控製等。 加法器（Adder）： 半加器（Half Adder）：實現一位二進製數的相加。 全加器（Full Adder）：實現三位二進製數的相加（包含低位進位）。 串行加法器、並行加法器（行波進位加法器、超前進位加法器）。 應用：算術邏輯單元（ALU）的核心組件。 比較器（Comparator）： 功能：比較兩個二進製數的大小。 一位比較器、多位比較器。 應用：數據排序、條件判斷等。 代碼轉換器（Code Converter）： 如BCD轉7段顯示碼，二進製轉格雷碼等。 應用：數碼顯示、數據傳輸等。 第四章 時序邏輯電路 時序邏輯電路概述： 定義：輸齣不僅取決於當前輸入，還取決於電路的存儲狀態（曆史信息）。 構成：組閤邏輯電路和存儲電路（觸發器）的結閤。 時鍾信號：同步時序邏輯電路的核心，驅動狀態的同步變化。 觸發器（Flip-Flop）： 基本概念：具有兩種穩定狀態，能夠存儲一位二進製信息。 SR觸發器： S置位、R復位，結構、真值錶、狀態方程。 D觸發器（數據觸發器）： D輸入，透傳特性，用於數據存儲和延遲。 JK觸發器： J置位、K復位，功能完備，可模擬SR和T觸發器。 T觸發器（翻轉觸發器）： T輸入，翻轉狀態。 主從觸發器： 剋服主觸發器的冒險信號問題，保證輸齣的穩定性。 邊沿觸發器： 對時鍾信號的上升沿或下降沿敏感，提高電路的運行速度和穩定性。 觸發器的狀態轉換圖與狀態錶。 寄存器（Register）： 功能：存儲多位二進製信息，通常由多個觸發器組成。 並行輸入/並行輸齣寄存器。 移位寄存器（Shift Register）： 串入/串齣、串入/並齣、並入/串齣、並入/並齣。 SISO, SIPO, PISO, PIPO。 應用：串-並轉換、移位運算、延時等。 計數器（Counter）： 功能：對輸入時鍾脈衝的個數進行計數。 異步計數器（行波計數器）： 各級觸發器的時鍾由前級觸發器的輸齣驅動，存在延遲纍積。 同步計數器： 所有觸發器的時鍾由同一外部時鍾信號驅動，速度快，結構相對復雜。 進製計數器： 二進製計數器（模2計數器）。 十進製計數器（BCD計數器）：由多個觸發器構成，但模數是10。 加法計數器與減法計數器。 任意進製計數器。 應用：頻率測量、分頻、定時、順序控製等。 狀態機（State Machine）： 有限狀態機（Finite State Machine, FSM）： 摩爾（Moore）模型：輸齣隻取決於當前狀態。 米利（Mealy）模型：輸齣取決於當前狀態和當前輸入。 狀態圖與狀態錶的設計。 狀態機的實現：利用觸發器存儲狀態，利用組閤邏輯電路産生下一狀態和輸齣。 應用：序列檢測、控製器設計、通信協議實現等。 第五章 數字集成電路及其應用 數字集成電路的分類： 小規模集成電路（SSI）、中規模集成電路（MSI）、大規模集成電路（LSI）、超大規模集成電路（VLSI）。 TTL係列、CMOS係列、ECL係列等主要集成電路係列的技術特點、功耗、速度、抗乾擾能力等對比。 常用數字集成電路芯片： 邏輯門芯片（如74LS00係列 NAND門）。 譯碼器/編碼器芯片（如74LS138 3-to-8譯碼器）。 數據選擇器/分配器芯片（如74LS157 四路2-to-1數據選擇器）。 觸發器/寄存器芯片（如74LS174 六D觸發器）。 計數器芯片（如74LS161 四位同步二進製計數器）。 專用集成電路（ASIC）與現場可編程門陣列（FPGA）的概念介紹。 集成電路的應用： 嵌入式係統： 簡單微控製器、邏輯控製單元的設計。 工業自動化： 傳感器信號處理、執行器控製、PLC（可編程邏輯控製器）基礎。 通信設備： 信號編碼/解碼、數據傳輸控製。 數字顯示： LED、LCD驅動電路設計。 測試與測量儀器： 信號生成、數據采集、計數與顯示。 簡單的數字係統設計示例： 如交通燈控製器、數字密碼鎖等。 實驗與實踐 本書的每個章節後都附帶相應的實驗項目，引導讀者在實際操作中鞏固理論知識。實驗內容涵蓋使用邏輯門搭建基本邏輯電路，利用麵包闆或實驗箱設計和驗證組閤邏輯電路（如譯碼器、加法器），搭建和調試時序邏輯電路（如觸發器、寄存器、計數器），以及利用通用邏輯芯片實現簡單的數字係統。通過動手實踐，讀者能夠更深入地理解數字電路的工作原理，提升解決實際問題的能力。 總結 《數字電路與邏輯設計》為讀者提供瞭一個堅實的數字電路設計基礎。本書內容全麵，邏輯嚴謹，語言生動，注重概念的清晰講解和實際應用的結閤。通過學習本書，讀者將能夠獨立分析和設計各種數字邏輯電路，為進一步深入學習微處理器、微控製器、數字信號處理以及其他相關領域的知識打下堅實基礎。

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