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好的，这是一份关于《数字逻辑电路》的图书简介，内容详尽，不含任何多余的说明性文字： --- 《数字逻辑电路：从基础原理到现代应用》 内容概述 本书是一部全面深入探讨数字逻辑电路设计、分析与实现技术的专业教材。它旨在为电子工程、计算机科学、自动化以及相关领域的学生、工程师和技术人员提供一个坚实而系统的理论基础和丰富的实践指导。全书结构严谨，逻辑清晰，从最基本的二进制表示法入手，逐步引导读者掌握复杂集成电路的设计与应用。 第一部分：逻辑基础与组合电路 本书的开篇聚焦于数字系统的基石——数制系统与布尔代数。我们详细阐述了二进制、八进制、十六进制之间的转换，并引入了二进制编码，如BCD码、格雷码和ASCII码，为后续的逻辑运算打下基础。 布尔代数作为数字逻辑的数学语言，被赋予了详尽的讲解。从基本公理、定理到德摩根定律、吸收律等，所有代数运算规则均辅以实例推导。随后，本书引入了数字逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的物理实现原理和逻辑功能。特别强调了万能门NAND和NOR在电路构建中的高效性。 组合逻辑电路的设计是本部分的核心。我们系统地介绍了逻辑函数的最小化方法。首先，通过真值表与逻辑图的转换，使读者理解函数与电路的对应关系。接着，重点讲解了卡诺图（Karnaugh Map, K-map）的化简技术，覆盖了二变量到六变量的K-map应用，包括素蕴含式（Prime Implicants）的识别和最优解的选取。对于更复杂的系统，本书引入了更强大的代数化简工具——Quine-McCluskey (QM) 方法，提供了一种系统化求解大型逻辑函数的方法。 在理论基础之上，本书深入探讨了实际应用中的组合电路模块，包括： 1. 编码器与译码器： 讲解了优先编码器、溢出（Enable）控制的译码器，及其在显示驱动和地址解码中的应用。 2. 数据选择器（MUX）与数据分配器（DEMUX）： 详细分析了它们如何实现多路信号选择和数据分发功能，并展示了它们作为通用逻辑函数的实现方式。 3. 加法器与算术单元： 从半加器、全加器开始，逐步构建串行加法器、并行加法器（如先行进位超前加法器），并扩展到减法器的实现（基于补码运算）。 第二部分：时序逻辑电路与状态机 与组合电路不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路过去的状态。本书对时序元件进行了彻底的剖析。 我们首先介绍了时序逻辑的基石——锁存器（Latches）与触发器（Flip-Flops）。详细分析了SR锁存器、D锁存器、JK触发器和T触发器的基本结构、特性表、激励表以及转换图，并区分了电平触发与边沿触发的根本区别。对主从结构和同步逻辑的设计规范进行了详尽阐述。 时序电路的分析与设计是本部分的核心挑战。本书提供了系统性的方法论： 1. 时序电路分析： 如何根据电路图推导出状态方程和输出方程，并使用状态转移图（State Transition Diagrams）来描述电路的动态行为。 2. 时序电路设计： 涵盖了从需求分析到状态图、状态表、状态简化（涉及与输入等效性的判断）以及最终电路图的完整流程。重点讲解了同步顺序电路的设计范式。 为了处理复杂的状态机，本书深入探讨了有限状态机（FSM）的两种主要模型： 米利（Mealy）模型： 输出依赖于当前状态和当前输入。 穆尔（Moore）模型： 输出仅依赖于当前状态。 通过大量的实际案例，如序列检测器、数据同步器和控制器设计，读者将掌握如何有效管理状态的冗余和避免锁定的问题。书中还包含了对异步时序电路中竞争与冒险现象的深入讨论，并提出了消除这些设计缺陷的实用技巧。 第三部分：存储器、可编程逻辑与半导体器件 本部分将理论与现代集成电路技术相结合。 首先，本书详细介绍了半导体存储器的结构和工作原理，包括SRAM（静态随机存取存储器）和DRAM（动态随机存取存储器）的单元结构、读写时序、容量扩展方法以及内存地址译码机制。 其次，重点介绍了可编程逻辑器件（PLD）。系统地讲解了包括PAL（可编程阵列逻辑）和GAL（通用阵列逻辑）在内的器件的内部结构、编程方式及其在快速原型设计中的优势。随后，本书迈向更现代化的FPGA（现场可编程门阵列）和CPLD（复杂可编程逻辑器件）的基础概念，解释了查找表（LUT）的工作原理和硬件描述语言（HDL）在配置这些器件中的核心作用。 此外，我们探讨了数字系统中最常见的时钟信号管理问题，包括时钟信号的分配、抖动（Jitter）对时序电路稳定性的影响，以及简单的同步器（Synchronizer）设计，以确保跨时钟域数据传输的可靠性。 第四部分：脉冲、计数器与数据转换 本部分关注数字电路中的时间控制与模拟-数字接口。 计数器（Counters）是时序逻辑的重要应用。从最基本的异步（Ripple）计数器，到结构更稳定、速度更快的同步计数器，本书逐一解析了设计方法。同时，讲解了可预设计数器、环形计数器和杜阿德（Johnson）计数器等特殊形式。 脉冲塑形与定时电路的讨论涵盖了单稳态触发器（One-Shot Multivibrator）和施密特触发器（Schmitt Trigger）在信号去耦、去毛刺和波形整形中的关键作用。 最后，本书提供了对数据转换器的全面概述，解释了模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的工作原理。重点分析了常见的ADC架构，如逐次逼近式（SAR）和双积分式，以及DAC的技术细节，使读者理解数字世界与模拟世界的接口是如何高效运作的。 全书特色 强调系统化设计流程： 每种电路设计都遵循从抽象到具体、从理论到实现的完整步骤。 丰富的图示与案例： 配有大量逻辑图、真值表、时序图和实际应用框图，帮助直观理解抽象概念。 实践导向： 穿插了大量工程实例和习题，部分章节配有使用VHDL/Verilog进行硬件描述的初步介绍（仅作概念引入，不深入HDL编程细节）。 通过系统学习本书内容，读者将能够熟练地分析、设计和调试任何基于离散逻辑门和标准集成电路的数字系统。
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