数字电路及其实际操作技能问答 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:269

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出版时间:2009-8

价格:24.00元

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isbn号码:9787111277170

丛书系列:

图书标签:

• 数字电路
• 电路分析
• 实践技能
• 问答
• 电子技术
• 电路设计
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• 技能提升

《数字逻辑基础与设计实战》 导言： 步入信息时代的洪流，数字技术已成为驱动社会进步的核心引擎。从智能手机的便捷操作到大数据分析的深度挖掘，从人工智能的蓬勃发展到物联网的广泛连接，一切都离不开数字电路的基石。理解数字电路的工作原理，掌握其设计与应用方法，不仅是电子信息类专业学生必备的核心技能，更是对现代科技发展脉络的深刻洞察。本书旨在为读者构建一座坚实的数字逻辑知识桥梁，并引导其将理论知识转化为实践能力，为投身数字技术领域或相关研究奠定坚实基础。 内容梗概： 本书并非一本泛泛而谈的数字电路理论书籍，而是力求在深入浅出地讲解核心概念的同时，更注重理论与实践的紧密结合。我们将从最基础的数字信号与逻辑门开始，循序渐进地引导读者理解复杂的数字系统是如何由简单的逻辑单元搭建而成的。全书内容涵盖数字逻辑设计的核心知识体系，并通过大量的实例分析和设计练习，让读者在动手实践中真正掌握数字电路的设计精髓。 第一部分：数字电路的基石——逻辑运算与门电路 本部分将带领读者从最原始的二进制世界出发，理解数字信号的本质以及计算机语言的构成。我们将详细介绍： 二进制数制及其运算： 深入剖析二进制、八进制、十进制、十六进制之间的相互转换，以及二进制的加、减、乘、除运算。理解补码表示法对于计算机内部运算的重要性，为后续学习打下基础。 逻辑代数基础： 学习布尔代数的公理、定理与基本逻辑运算（与、或、非）。理解逻辑变量和逻辑函数的概念，掌握使用逻辑代数简化逻辑表达式的方法，这是设计高效逻辑电路的关键。 基本逻辑门电路： 详细介绍与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门等基本逻辑门的功能、符号、真值表和时序特性。通过这些最基本的构建块，理解它们如何实现逻辑运算。 集成电路（IC）基础： 简要介绍集成电路的基本概念、分类以及常见的逻辑系列（如TTL、CMOS）。理解集成电路的封装形式和引脚定义，为后续实际操作打下基础。 第二部分：组合逻辑电路的设计与分析 在掌握了基本的逻辑门之后，我们将进入组合逻辑电路的学习。组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入，不包含记忆功能，是构成数字系统的基本单元。 组合逻辑电路的设计流程： 详细介绍从需求分析、逻辑函数表达式提取、真值表列出、简化逻辑表达式（卡诺图、奎因-麦克拉斯基方法）、逻辑图绘制到最终电路实现的完整流程。 卡诺图（Karnaugh Map）： 深入讲解卡诺图的绘制方法、相邻规则以及如何使用卡诺图进行逻辑函数的最小化。通过大量的图示和例题，让读者熟练掌握这一重要的简化工具。 常用组合逻辑电路： 译码器与编码器： 理解它们在地址选择、数据选择等方面的作用，并学习其设计方法。 数据选择器（Multiplexer, MUX）： 学习其作为数据流控制的关键组件，掌握其多路复用功能的设计与应用。 加法器与减法器： 学习半加器、全加器、多位加法器、借位减法器等核心算术电路的设计，理解数字计算的实现原理。 比较器： 学习如何设计比较器来判断两个数字的大小关系。 奇偶校验电路： 理解其在数据传输中的纠错作用，并学习其设计。 组合逻辑电路的分析： 掌握如何根据给定的组合逻辑电路图，推导出其逻辑功能和真值表。 第三部分：时序逻辑电路的设计与分析 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输入，还与电路的过去状态（即存储在其中的信息）有关。这部分是理解和设计更复杂的数字系统（如微处理器、存储器）的关键。 触发器（Flip-Flop）： 基本触发器： 详细介绍SR触发器、JK触发器、D触发器、T触发器等基本触发器的结构、工作原理、状态转移图和时序图。 同步与异步触发器： 理解时钟信号在同步触发器中的作用，以及异步触发器的工作特性。 主从触发器与边沿触发器： 讲解它们如何解决触发器的竞争冒险问题，确保电路的稳定性。 寄存器（Register）： 学习如何将多个触发器组合起来构成寄存器，实现数据的存储和并行传输。 计数器（Counter）： 移位寄存器： 介绍其串入串出、串入并出、并入串出、并入并出等工作模式，及其在移位、生成延时信号等方面的应用。 同步计数器与异步计数器： 学习它们的结构特点和设计方法。 加法计数器、减法计数器、可逆计数器、任意进制计数器： 掌握设计各种功能计数器的技巧。 时序逻辑电路的状态图与状态表： 学习如何使用状态图和状态表来描述和分析复杂时序逻辑电路的工作流程。 时序逻辑电路的设计流程： 讲解从需求分析、状态图绘制、状态表生成、状态编码、转换表编写、逻辑图绘制到最终电路实现的完整流程。 有限状态机（Finite State Machine, FSM）： 介绍Mealy型和Moore型有限状态机的区别与联系，以及如何设计和实现它们。 第四部分：数字系统设计进阶与实例应用 本部分将理论知识升华，引入更宏观的视角，并结合实际应用场景，让读者体会数字电路的强大力量。 存储器基础： 随机存取存储器（RAM）： 介绍静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）的基本原理、结构和读写操作。 只读存储器（ROM）： 介绍PROM、EPROM、EEPROM和Flash ROM等存储器的特点及其应用。 数字系统设计方法： 可编程逻辑器件（PLD）： 介绍CPLD和FPGA等可编程逻辑器件的基本结构和工作原理，以及如何使用硬件描述语言（HDL，如Verilog或VHDL）进行设计。 硬件描述语言（HDL）入门： 简要介绍HDL的基本语法和设计流程，为读者进一步学习提供指引。 常见数字系统实例分析： 微处理器基础架构： 简要介绍CPU的基本组成（ALU、控制器、寄存器组）以及其工作原理，帮助读者理解更复杂的数字系统。 简单数据通路设计： 通过实例展示如何构建简单的数据通路，实现数据的传输和处理。 时序控制器设计： 演示如何设计时序控制器来协调数字系统的各项操作。 实际操作技能培养（实践导向）： 电路仿真软件的应用： 介绍常用的电路仿真软件（如Logisim、Multisim、Proteus等）的基本操作，让读者能够模拟设计好的电路，进行功能验证和调试。 FPGA开发板入门（选讲）： 简要介绍FPGA开发板的硬件组成和基本的使用方法，为读者提供将设计固化到实际硬件上的可能性。 调试技巧： 分享数字电路调试中的常见问题和有效的排查方法。 第五部分：常见问题解答与拓展 本部分将汇集数字电路学习过程中可能遇到的典型问题，并给出详尽的解答，帮助读者巩固理解，解决疑难。同时，也将对一些前沿的数字技术领域进行简要介绍，激发读者的学习兴趣和探索精神。 典型概念辨析： 对易混淆的概念进行深入剖析，如“竞争冒险”与“毛刺”、“时钟沿触发”与“电平触发”等。 设计常见错误分析： 总结实际设计中容易出现的错误，并提供避免和纠正的方法。 性能优化思路： 探讨如何优化逻辑电路的性能，如降低功耗、提高速度、减少器件数量等。 拓展阅读与学习资源推荐： 提供进一步深入学习数字电路及相关领域的建议和资源。 本书特色： 循序渐进，逻辑清晰： 从最基础的二进制和逻辑门开始，逐步深入到复杂的时序逻辑和系统设计，知识体系结构严谨。 理论联系实际： 强调理论知识在实际应用中的价值，通过大量工程化实例，帮助读者理解如何将抽象的理论转化为可操作的设计。 重在能力培养： 不仅传授知识，更注重培养读者的逻辑思维能力、分析问题能力和解决问题能力，鼓励读者动手实践。 图文并茂，易于理解： 配以大量的电路图、真值表、时序图和卡诺图，力求以最直观的方式呈现复杂的概念。 问答形式贯穿： 在知识讲解过程中，适时引入“问答”环节，以提问的方式引导读者思考，并解答实际操作中可能遇到的疑问，使学习过程更加主动和高效。 本书目标读者： 高等院校电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术、自动化等相关专业本科生和研究生。 从事数字电路设计、嵌入式系统开发、FPGA开发等相关工作的工程师。 对数字逻辑和数字系统设计感兴趣的业余爱好者。 希望系统学习数字电路基础知识，为进一步学习更高级的课程（如微处理器体系结构、数字信号处理、集成电路设计等）打下坚实基础的学习者。 通过阅读本书，您将不仅掌握数字电路的核心理论知识，更能培养起扎实的动手实践能力，为在日新月异的数字技术领域中乘风破浪奠定坚实的基础。

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