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出品人:

頁數:371

译者:

出版時間:2010-2

價格:33.00元

裝幀:

isbn號碼:9787302214069

叢書系列:

圖書標籤:

• K
• 數字電路
• 數字設計
• FPGA
• Verilog
• VHDL
• 計算機組成原理
• 邏輯設計
• 電子工程
• 嵌入式係統
• 數字係統設計

《數字設計基礎與應用》是一本旨在為讀者係統性地介紹數字邏輯設計核心概念、方法與實踐的書籍。它將引導讀者從最基礎的邏輯門電路齣發，逐步深入到組閤邏輯和時序邏輯電路的設計與分析，最終觸及復雜的數字係統構建。本書內容涵蓋瞭從理論推導到實際應用的全過程，力求讓讀者不僅理解“是什麼”，更能掌握“怎麼做”。 第一部分：數字邏輯的基礎 在數字世界的基石部分，本書將首先帶您領略二進製的魅力。您將理解二進製數係的錶示方法，學習二進製數的算術運算，例如加法、減法、乘法和除法，以及它們在計算機內部如何實現。更為重要的是，本書將深入講解各種二進製編碼，包括格雷碼、BCD碼、ASCII碼等，並分析它們在不同場景下的優勢與適用性。 隨後，我們將聚焦於數字邏輯的靈魂——邏輯門。本書將詳細介紹最基本的三種邏輯門：AND門、OR門和NOT門，闡述它們的邏輯功能、真值錶以及在電路中的符號錶示。在此基礎上，我們將引齣其他重要的邏輯門，如NAND門、NOR門、XOR門和XNOR門，深入剖析它們的邏輯關係以及與其他門之間的相互轉換。理解這些基本邏輯門的工作原理，是掌握後續所有數字設計內容的前提。 第二部分：布爾代數與邏輯化簡 一旦熟悉瞭邏輯門，我們便進入瞭抽象而強大的布爾代數世界。本書將詳細介紹布爾代數的公理和定理，例如交換律、結閤律、分配律、德摩根定律等。這些定律不僅是邏輯運算的理論基礎，更是進行邏輯化簡的利器。讀者將學習如何運用這些定理來簡化復雜的邏輯錶達式，從而降低電路的復雜度和成本。 邏輯化簡是數字設計中的一項核心技能，本書將提供多種方法來達到這一目的。我們將介紹代數化簡法，通過熟練運用布爾代數定理進行推導。更直觀且高效的方法是卡諾圖（Karnaugh Map）。本書將詳細講解如何繪製和使用卡諾圖，通過圖形化的方式找到邏輯函數的最小項和最大項，並進行化簡。對於更復雜的邏輯函數，還將介紹奎恩-麥剋拉斯基（Quine-McCluskey）算法，一種係統化的、可用於計算機求解的化簡方法。掌握這些化簡技巧，將使您能夠設計齣效率更高、性能更優的數字電路。 第三部分：組閤邏輯電路設計 組閤邏輯電路的特點是輸齣僅取決於當前的輸入，不受過去輸入的影響。本書將深入探討各類組閤邏輯電路的設計與應用。 我們將從最基礎的邏輯功能單元開始，例如譯碼器（Decoder）和編碼器（Encoder）。您將學習如何設計一個N到2^N的譯碼器，實現地址解碼和數據選擇等功能，以及如何設計一個M到N的編碼器，實現信號的優先級編碼和數據轉換。 隨後，本書將重點介紹數據選擇器（Multiplexer，簡稱MUX）和數據分配器（Demultiplexer，簡稱DEMUX）。您將理解數據選擇器如何根據選擇信號從多個輸入中選擇一個送往輸齣，以及它在信號路由、數據復用等方麵的廣泛應用。數據分配器則與數據選擇器功能相反，將一個輸入信號分發到多個輸齣中的一個。 加法器（Adder）是組閤邏輯電路中非常重要的一類電路。本書將詳細介紹半加器（Half Adder）和全加器（Full Adder）的設計原理，並在此基礎上講解如何構建多位加法器，如行波進位加法器（Ripple Carry Adder）和超前進位加法器（Carry Lookahead Adder），分析它們在處理二進製數加法時的效率差異。本書還將介紹減法器的實現，通常通過加法的補碼形式完成。 此外，本書還會涵蓋其他重要的組閤邏輯電路，如比較器（Comparator），用於比較兩個二進製數的大小；奇偶校驗發生器（Parity Generator）和檢測器（Checker），用於數據傳輸中的錯誤檢測。 第四部分：時序邏輯電路設計 與組閤邏輯電路不同，時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前輸入，還取決於電路過去的狀態，這引入瞭“記憶”的概念。本書將詳細講解時序邏輯電路的核心組成部分——觸發器（Flip-Flop）。 我們將從最基本的SR觸發器（Set-Reset Flip-Flop）開始，分析其工作原理、狀態轉移圖和時序圖。隨後，我們將引入更實用和常用的觸發器類型，例如D觸發器（Data Flip-Flop）、JK觸發器（Jack Kilby Flip-Flop）和T觸發器（Toggle Flip-Flop）。本書將深入探討這些觸發器的結構、激發（clocking）機製（如上升沿觸發、下降沿觸發）以及它們之間的相互轉換。 基於觸發器，我們將構建各種時序邏輯電路。本書將詳細講解寄存器（Register）的設計，包括並行加載寄存器、移位寄存器（Shift Register）等，理解它們在數據存儲和轉移中的作用。 計數器（Counter）是另一類重要的時序邏輯電路。我們將介紹同步計數器（Synchronous Counter）和異步計數器（Asynchronous Counter），講解如何設計二進製計數器、十進製計數器（BCD Counter）以及任意模數計數器。您還將學習如何實現各種計數序列，例如加法計數、減法計數，以及帶有預置值和清零功能的計數器。 最後，本書還將介紹有限狀態機（Finite State Machine，FSM）。我們將詳細講解米利型（Mealy）和摩爾型（Moore）兩種類型的有限狀態機模型，包括狀態轉移圖、狀態錶的設計，以及如何將其轉化為實際的邏輯電路。有限狀態機是設計控製器、序列發生器以及其他復雜順序邏輯係統的強大工具。 第五部分：半導體存儲器與邏輯係列 數字係統離不開數據的存儲，本書將對半導體存儲器的基本原理進行介紹。我們將探討隨機訪問存儲器（RAM）和隻讀存儲器（ROM）的基本概念，包括RAM的讀寫操作、ROM的尋址和數據讀取。在此基礎上，我們將介紹不同類型的RAM，如靜態RAM（SRAM）和動態RAM（DRAM），以及不同類型的ROM，如掩膜ROM（Mask ROM）、PROM、EPROM和EEPROM，並分析它們的特點和應用場景。 同時，本書還將簡要介紹數字邏輯電路的實現技術，例如TTL（Transistor-Transistor Logic）和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）邏輯係列。您將瞭解這些邏輯係列的基本工作原理、電壓和電流特性、功耗以及它們在選擇不同集成電路時的考慮因素。 第六部分：現代數字設計流程與實踐 為瞭與時俱進，本書將引入現代數字設計所使用的工具和流程。我們將簡要介紹硬件描述語言（HDL），如Verilog或VHDL，以及它們在描述和仿真數字電路中的作用。讀者將瞭解如何使用HDL來設計更復雜的數字係統，並通過仿真驗證其正確性。 此外，本書還將概述FPGA（Field-Programmable Gate Array）和ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）等可編程邏輯器件和專用集成電路的基本概念。瞭解這些先進的製造和設計技術，將有助於讀者對數字設計的未來發展趨勢有更深入的認識。 結論 《數字設計基礎與應用》旨在為讀者建立起一套紮實的數字邏輯設計知識體係。從最基本的邏輯門到復雜的時序邏輯係統，從理論推導到實踐應用，本書層層遞進，邏輯清晰。通過對本書的學習，讀者將能夠獨立地進行數字電路的設計、分析和化簡，為進一步深入學習數字信號處理、微處理器設計、嵌入式係統等相關領域打下堅實的基礎。本書的編寫風格力求通俗易懂，配以豐富的圖示和示例，幫助讀者更直觀地理解抽象的邏輯概念，從而激發對數字設計領域的興趣和熱情。

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