具体描述
《零起步轻松学:数字电路(第2版)》是一本介绍数字电路的图书，共分8章，主要内容包括门电路，数制、编码与逻辑代数，组合逻辑电路，时序逻辑电路，脉冲电路，D/A转换器和A/D转换器，半导体存储器。为了帮助初学者轻松掌握书中的内容，《零起步轻松学:数字电路(第2版)》在每章的首页列出本章知识结构图，对书中的重点内容采用黑体显示，同时在每一章后附习题，以帮助读者检验学习效果。
《零起步轻松学:数字电路(第2版)》起点低、通俗易懂，内容结构安排符合学习认知规律，适合作电子技术初学者的自学读物，也适合作职业院校电类专业的教材和教学参考用书。
探索数字世界的基础：从逻辑门到集成电路的奇妙之旅 本书旨在为所有对数字技术怀有好奇心的人们打开一扇通往数字电路奥秘的大门。无论你是一位对电子工程初露兴趣的学生，一位希望拓展技术视野的工程师，还是一位对智能设备背后原理感到好奇的爱好者，这里都将是你开启数字电路学习的理想起点。我们坚信，理解数字电路并非高不可攀的科学，而是可以通过循序渐进、深入浅出的方式掌握的知识。本书将带领你一步步走出“零”的起点，轻松领略数字逻辑的魅力，最终触摸到构成现代科技基石的集成电路。 第一章：数字世界的基石——二进制与逻辑门 在深入探索电路之前，我们需要建立起对数字世界最基本语言的理解。本章将带你认识计算机和其他数字设备之所以能够运作的根本——二进制。你将了解为什么只需要0和1这两个简单的数字就能表达如此复杂的信息，并学习如何进行二进制数的运算。 接着，我们将引入构成数字电路的“积木块”——逻辑门。逻辑门是实现基本逻辑功能的电子器件，也是所有更复杂数字电路的基础。我们会详细介绍最核心的逻辑门，包括： 与门 (AND gate): 它的输出只有在所有输入都为高电平时才为高。我们将通过生活中的类比来解释它的工作原理，例如，只有当“开灯”和“拉窗帘”两个条件都满足时，房间才能真正明亮。 或门 (OR gate): 只要有任何一个输入为高电平，它的输出就为高。想象一下，只要按下“A键”或“B键”中的任意一个，游戏角色就能跳跃。 非门 (NOT gate): 它的输出与输入相反。输入高电平时输出低电平，输入低电平时输出高电平。这就像一个“反转器”，将信号颠倒过来。 除了这三种基本门电路，我们还会介绍它们组合而成的更强大的逻辑门： 与非门 (NAND gate): 它是“与门”和“非门”的组合，输出只有在所有输入都为高电平时才为低。它的重要性不容忽视，因为理论上，仅凭与非门就可以构建出所有其他的逻辑门。 或非门 (NOR gate): 它是“或门”和“非门”的组合，输出只有在所有输入都为低电平时才为高。与与非门类似，或非门也具有足够的通用性。 异或门 (XOR gate): 它的输出在两个输入不同时为高，在两个输入相同时为低。这在进行数据比较和错误检测中非常有用，比如，只有当两个灯泡的状态不一致时，警报才会响起。 我们将通过清晰的真值表和逻辑符号来阐述每种逻辑门的特性，并提供简单的电路图示例，让你直观地理解它们是如何工作的。通过本章的学习，你将能够理解最基本的数字逻辑运算是如何实现的。 第二章：从门电路到组合逻辑——构建更复杂的系统 了解了基本的逻辑门之后，我们就可以开始将它们组合起来，构建更强大的功能单元了。本章将深入探讨如何利用逻辑门搭建“组合逻辑电路”。组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入，不受历史状态的影响。 我们将从最基础的组合逻辑功能开始： 编码器 (Encoder): 它的作用是将多个输入信号转换成一个唯一的输出编码。例如，一个键盘编码器可以将按下某个键的信号转换成对应的二进制码。 译码器 (Decoder): 它是编码器的逆向操作，将输入的二进制码转换成一个唯一的输出信号。一个常见的例子是七段数码管译码器，它将二进制数字转换成控制数码管显示对应数字的信号。 多路选择器 (Multiplexer, MUX): 也称为数据选择器，它能够从多个数据输入中选择一个，并将其输出。就像一个“交通枢纽”，根据选择信号决定哪个数据流通过。 数据分配器 (Demultiplexer, DEMUX): 它是多路选择器的逆向操作，它将一个输入数据分配给多个输出中的一个。 我们将详细讲解这些组合逻辑电路的设计原理和应用场景。你将学习如何使用逻辑门来构建这些功能单元，理解它们在数据处理、信号路由等方面的重要性。通过本章的学习，你将能够理解如何将分散的逻辑门组织起来，形成能够执行特定任务的更复杂的数字电路模块。 第三章：记忆的奥秘——时序逻辑电路 与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还依赖于过去的输入状态。这是因为时序逻辑电路引入了“记忆”的功能，它能够存储信息。本章将带你走进时序逻辑的世界。 我们将重点介绍构成时序逻辑电路的基础单元： 触发器 (Flip-flop): 触发器是存储单个二进制位的基本单元，是构成存储器和其他时序电路的核心。我们将介绍几种重要的触发器类型，如SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器，并详细讲解它们的工作原理、状态转换和时钟信号的作用。你将了解到，触发器就像一个可以被“设定”或“复位”的小开关，能够记住当前的状态。 寄存器 (Register): 寄存器是由多个触发器组成的，用于存储多个二进制位的数据。例如，一个8位寄存器可以存储一个字节的数据。我们将介绍移位寄存器，它能够将存储的数据进行串行或并行的移动，在数据传输和处理中发挥关键作用。 计数器 (Counter): 计数器是一种能够按照一定顺序计数的时序逻辑电路。它通常由触发器和一些逻辑门组成，用于对时钟脉冲进行计数。我们将介绍异步计数器和同步计数器，以及它们在频率分频、定时控制等方面的应用。 本章的学习将帮助你理解数字电路如何能够“记住”信息，并根据时间序列来改变其输出。这将为我们理解更复杂的存储器、微处理器等高级数字系统打下坚实的基础。 第四章：数字电路的实现——逻辑家族与集成电路 前面几章我们主要关注的是逻辑功能的设计和实现，但实际的电路是如何制造出来的呢？本章将带你了解构成数字电路的物理实现方式。 逻辑家族 (Logic Families): 我们将介绍几种主要的数字集成电路逻辑家族，例如： TTL (Transistor-Transistor Logic) 晶体管-晶体管逻辑: 曾经非常流行，具有良好的速度和驱动能力。 CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 互补金属氧化物半导体: 目前最主流的逻辑技术，功耗低，集成度高。 ECL (Emitter-Coupled Logic) 发射极耦合逻辑: 速度极快，但功耗也较高。 我们将讨论不同逻辑家族的特点，如功耗、速度、抗干扰能力和驱动能力，以及它们在不同应用中的优缺点。 集成电路 (Integrated Circuit, IC): 你将了解集成电路是如何将数百万甚至数十亿个晶体管、电阻、电容等电子元件集成在一块小小的硅片上。我们将简要介绍集成电路的制造过程，以及不同类型的集成电路，如： 通用逻辑芯片 (Standard Logic ICs): 如74系列和4000系列，包含了各种逻辑门、触发器、计数器等基本功能模块。 微处理器 (Microprocessors): 集成电路的“大脑”，能够执行复杂的指令。 存储器芯片 (Memory Chips): 如RAM和ROM，用于存储数据和程序。 可编程逻辑器件 (Programmable Logic Devices, PLD): 如CPLD和FPGA，允许用户根据需求配置逻辑功能。 本章的目的是让你对数字电路的物理基础有一个初步的认识，并理解现代电子设备中集成电路的强大和多样性。 第五章：实践出真知——简单的数字电路设计与应用 理论的学习最终需要通过实践来巩固。本章将引导你将所学知识应用于一些简单的数字电路设计和应用。 布尔代数基础: 我们将介绍布尔代数，这是数字逻辑设计的数学工具。你将学习如何使用布尔代数来简化逻辑表达式，从而优化电路设计，减少元件数量，提高性能。 卡诺图 (Karnaugh Map): 卡诺图是一种用于简化布尔表达式的图形化方法，本章将详细讲解如何使用卡诺图来设计和优化组合逻辑电路。 实例分析: 我们将通过一些实际的例子，展示如何将前面学到的知识应用于实际的电路设计中，例如： 设计一个简单的报警系统。 构建一个多功能开关控制器。 实现一个简单的数码显示系统。 电路仿真工具简介: 为了让你能够更方便地进行设计和验证，我们将简要介绍一些常用的电路仿真软件，例如Logisim，它是一个免费且易于使用的逻辑电路设计和仿真工具，可以帮助你在计算机上模拟和测试你的电路设计。 本章旨在激发你的动手能力，让你体验从理论到实践的乐趣。通过完成这些小项目，你将对数字电路的设计流程和实际应用有一个更深刻的理解。 结语：开启你的数字探索之旅 通过本书的学习，你将掌握数字电路的基础理论和核心概念，具备分析和设计简单数字电路的能力。这仅仅是你数字世界探索之旅的开始。随着你对数字电路理解的深入，你将能够更好地理解计算机、手机、智能家居等现代科技设备的工作原理，甚至为未来的创新奠定基础。我们鼓励你继续深入学习，探索更复杂的数字系统，如微控制器、数字信号处理器等，去发现更多数字技术的奇妙之处。愿本书成为你开启数字电路学习之路的精彩起点！
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