具体描述
《数字逻辑设计与应用》 内容概要 本书旨在全面系统地介绍数字逻辑电路的基础理论、设计方法以及在现代电子系统中的实际应用。内容涵盖从最基本的逻辑门电路、布尔代数，到组合逻辑电路和时序逻辑电路的深入分析与设计，并拓展至可编程逻辑器件（PLD）和常用集成电路（IC）系列的应用实践。本书力求理论深度与工程实践相结合，使读者能够熟练掌握现代数字系统设计所需的关键技能。 第一部分：数字逻辑基础 第1章：数字系统与数制 本章首先引入数字系统与模拟系统的基本概念差异，强调数字技术在可靠性、精确性和易于存储方面的优势。详细阐述常用的数制系统，包括二进制、八进制、十六进制以及它们之间的相互转换。重点讲解补码、原码和反码等带符号数表示法，这是后续进行算术运算和计算机数据表示的基础。同时，介绍常用的编码标准，如 BCD 码、格雷码（Gray Code）和七段显示译码，分析其各自的特点和适用场景。 第2章：布尔代数与逻辑门电路 本章是数字逻辑设计的基石。系统回顾布尔代数的五个基本定律和定理，包括德摩根定理、分配律等。通过布尔代数的化简，读者将学习如何用最简洁的数学表达式来描述逻辑功能。随后，详细介绍基本逻辑门——与门、或门、非门，以及派生的 NAND 门、NOR 门和异或门（XOR/XNOR）。重点讲解利用通用门（如 NAND 或 NOR）实现任意逻辑功能的能力，体现设计的灵活性和成本优化潜力。 第3章：逻辑函数化简 本章专注于将复杂的逻辑表达式简化为最简形式，以减少硬件成本和提高电路速度。详细介绍两种主要的代数化简方法——布尔代数定理推导和卡诺图（Karnaugh Map, K-map）法。K-map 部分将涵盖两位到五位变量的化简，包括素蕴含项（Prime Implicant）的识别和用最小项覆盖。此外，还将引入更适用于多变量和计算机辅助设计的奎因-麦克拉斯基（Quine-McCluskey, Q-M）方法，确保读者掌握在不同规模设计中选择最优化简工具的能力。 第二部分：组合逻辑电路 第4章：组合逻辑电路设计与分析 本章将理论与实践结合，介绍如何将布尔表达式转化为实际的逻辑电路图。深入分析组合逻辑电路的特性，如组合延迟和关键路径的概念。重点讲解多路选择器（Multiplexer, MUX）和译码器（Decoder）的结构与应用，展示它们如何作为构建复杂数据选择和地址译码电路的核心组件。同时，介绍数据分配器（Demultiplexer, DEMUX）和编码器（Encoder）的设计。 第5章：算术逻辑电路 本章聚焦于数字电路中的核心功能——数据的算术运算。详细分析半加器和全加器的原理，并由此扩展到串行加法器和并行加法器（如快速进位加法器 Carry Lookahead Adder）的设计，以解决运算速度问题。接着介绍减法器的实现（通常基于补码加法），以及乘法器和除法器的基本结构。最后，探讨专用算术单元如加减法器（Adder/Subtractor）和 ALU（算术逻辑单元）的设计要点。 第6章：可编程逻辑器件基础 本章介绍使用可编程器件实现复杂逻辑功能的现代方法。首先讲解基本的只读存储器（ROM）作为函数发生器的原理。随后，深入介绍可编程逻辑阵列（PLA）和可编程阵列逻辑（PAL）器件的结构、编程方式和设计流程，对比它们在速度、复杂度限制和灵活性方面的优劣。为后续的 HDL 学习奠定硬件基础。 第三部分：时序逻辑电路 第7章：锁存器与触发器 时序逻辑电路引入了“记忆”的概念，这是构建状态机和存储器的基础。本章从最基本的双稳态锁存器（Latch）开始，分析其电平触发的固有缺陷。随后，系统介绍主流的边沿触发式触发器：SR 触发器、D 触发器和 JK 触发器。重点分析时钟信号对电路操作的影响，并详细讨论建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）等关键时序参数对电路稳定性的制约。 第8章：寄存器与移位寄存器 本章探讨由多个触发器构成的存储单元。详细介绍各种工作模式下的移位寄存器，包括串入并出（SIPO）、并入串出（PISO）、串入串出（SISO）和并行移位寄存器。阐述它们在数据格式转换、数据缓冲和序列生成中的重要作用。同时，介绍并行加载和保持功能的实现。 第9章：计数器设计与应用 计数器是时序逻辑中应用最广泛的电路之一。本章分类讲解异步（Ripple）计数器和同步计数器的工作原理。详细分析同步计数器的设计步骤，包括状态转移图、状态表和状态方程的推导。覆盖加法计数器、减法计数器、环形计数器和Johnson 计数器的具体设计实例。最后，探讨如何通过逻辑门电路对计数器进行模数（Mod-N）控制。 第10章：有限状态机（FSM）设计 有限状态机是数字系统控制逻辑的核心。本章采用米利（Mealy）模型和摩尔（Moore）模型，系统地教授FSM的设计方法论。步骤包括：定义系统需求、绘制状态图、状态编码（如独热码、二进制编码）、推导触发器输入方程和输出方程。通过若干实际案例（如序列检测器、交通灯控制器），帮助读者熟练掌握从抽象需求到具体硬件实现的转换过程。 第四部分：同步与高级主题 第11章：同步时序系统与时序分析 本章强调在复杂系统中实现时序电路的可靠性。深入探讨系统时钟的设计与分配，包括时钟抖动（Jitter）和毛刺（Glitch）对系统性能的影响。引入时序分析的概念，特别是对系统最大工作频率的确定，涉及对组合逻辑路径延迟和触发器延迟的精确计算。讲解如何使用时序约束来优化和验证设计。 第12章：存储器基础与总线结构 本章简要介绍数字系统中存储器的工作原理。区分静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的基本单元结构和读写时序。讨论多端口存储器的概念。在此基础上，介绍存储器与CPU之间数据交换的系统总线的基本架构，包括地址总线、数据总线和控制总线的仲裁与时序配合。 附录 常用 TTL 和 CMOS 逻辑系列芯片参数参考 常见逻辑函数的真值表和简化规则速查表 实验指导：基于 FPGA 平台（如 VHDL/Verilog 基础）的简单数字电路实现入门 适用对象 本书适合高等院校电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术等专业本科生及研究生作为教材或参考书。同时，对希望系统学习数字电路设计，并具备一定电子学基础的工程技术人员也是一份实用的参考资料。通过本书的学习，读者将能够独立完成中小型数字系统的逻辑设计与实现。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.wenda123.org All Rights Reserved. 图书目录大全 版权所有