微型计算机原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:298

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出版时间:2009-9

价格:32.00元

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isbn号码:9787115211095

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• 微型计算机
• 计算机原理
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• 单片机

《数字电路与逻辑设计基础》 内容简介 本书旨在为读者提供一个系统、深入的学习平台，掌握数字电路和逻辑设计的核心理论与实践技术。我们将从最基本的逻辑门和布尔代数出发，逐步构建起复杂数字系统的基石，最终触及现代电子系统设计中的关键概念。本书的编写遵循由浅入深、由简到繁的原则，力求在概念的清晰阐释、原理的严谨推导以及实际应用的衔接上做到尽善尽美。 第一部分：数字电路基础 本部分将带领读者走进数字世界的殿堂，理解数字信号与模拟信号的本质区别，以及它们在现代电子设备中的作用。 绪论：数字世界概览 我们将首先探讨数字技术发展的历史脉络，认识数字信号相对于模拟信号的优势，例如抗干扰能力强、信息存储和传输精度高等。 简要介绍数字电路在各个领域的广泛应用，从消费电子产品到通信系统，再到工业自动化和人工智能。 强调理解数字电路基本原理对于后续更高级电子系统学习的重要性。 数制与编码 二进制： 深入理解二进制数制的原理，包括位权、进位和借位等概念，以及二进制数与十进制数之间的相互转换。 其他数制： 介绍八进制和十六进制数制，并说明它们在计算机领域中作为二进制简化表示的实用性，以及它们与二进制之间的转换方法。 编码： 详细讲解各种常用的编码方式，包括： 无符号数和带符号数表示： 原码、反码、补码的表示方法及其在计算机算术运算中的重要性。 BCD码（二进制编码的十进制数）： 介绍其特点和应用，尤其是在需要直接显示十进制数的情况下。 ASCII码： 探讨用于表示文本字符的标准编码。 海明码： 介绍其纠错和检错能力，为数据传输的可靠性打下基础。 布尔代数与逻辑门 布尔代数基础： 引入布尔代数的基本公理和定理，例如交换律、结合律、分配律、吸收律、德摩根定律等。通过这些定律，我们将学习如何化简复杂的逻辑表达式。 基本逻辑门： 详细介绍最基本的逻辑门电路： 与门（AND）： 理解其输入输出关系，以及在数学上的乘法对应。 或门（OR）： 理解其输入输出关系，以及在数学上的加法对应。 非门（NOT）： 理解其反转功能。 组合逻辑门： 介绍由基本逻辑门组合而成的逻辑门： 与非门（NAND）： 介绍其作为“通用门”的特性，以及如何用其构造其他逻辑门。 或非门（NOR）： 介绍其“通用门”的特性。 异或门（XOR）： 理解其“不同为真”的特性，及其在奇偶校验等方面的应用。 同或门（XNOR）： 理解其“相同为真”的特性。 逻辑函数的表示方法： 介绍真值表、逻辑图和逻辑表达式三种表示方法，并讲解它们之间的相互转换。 第二部分：组合逻辑电路设计 在掌握了基本的逻辑门和布尔代数后，本部分将引导读者学习如何设计和分析实现特定逻辑功能的组合逻辑电路。 组合逻辑电路的分析与设计 电路分析： 学习如何根据给定的组合逻辑电路图，推导出其逻辑表达式和真值表，从而理解其功能。 逻辑化简： 卡诺图（Karnaugh Map）： 详细介绍卡诺图的绘制和使用方法，学习如何通过圈选相邻的1来化简逻辑表达式，从而设计出最简逻辑电路。 奎-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）算法： 介绍一种系统性的代数化简方法，尤其适用于逻辑变量较多的情况。 基本组合逻辑模块设计： 译码器（Decoder）： 介绍其功能，即根据n个输入信号选择2^n个输出中的一个，并设计常用的译码器（如3-to-8译码器）。 编码器（Encoder）： 介绍其功能，即根据2^n个输入信号输出n个二进制码，并设计常用的编码器（如8-to-3编码器）。 多路选择器（Multiplexer, MUX）： 介绍其功能，即根据选择信号从多个输入中选择一个输出，并设计常用的多路选择器（如4-to-1 MUX）。 多路分配器（Demultiplexer, DEMUX）： 介绍其功能，即根据选择信号将一个输入信号分配到多个输出中的一个。 加法器（Adder）： 半加器（Half Adder）： 实现两位二进制数的相加。 全加器（Full Adder）： 实现三位二进制数的相加（包含低位的进位）。 行波进位加法器（Ripple Carry Adder）： 通过连接多个全加器实现多位二进制数的相加。 超前进位加法器（Lookahead Carry Adder）： 介绍其提高加法速度的原理。 减法器（Subtractor）： 介绍如何利用加法器和编码器实现二进制减法。 比较器（Comparator）： 设计能够比较两个二进制数大小的电路。 第三部分：时序逻辑电路设计 本部分将进入更具动态性的时序逻辑电路领域，学习如何设计能够存储状态并对时钟信号做出响应的电路。 时序逻辑电路基础 触发器（Flip-Flop）： 基本触发器（SR Latch）： 介绍其基本结构和工作原理。 主从型触发器（Master-Slave Flip-Flop）： 介绍其解决了边沿触发的透明锁存问题。 边沿触发触发器（Edge-Triggered Flip-Flop）： 详细介绍JK触发器、D触发器和T触发器的工作原理，包括其输入、输出、时钟信号和触发条件。 异步触发器与同步触发器： 区分两者的概念和应用。 状态图和状态表： 学习如何用状态图和状态表来描述和分析时序逻辑电路的功能。 时序逻辑电路的设计与分析 移位寄存器（Shift Register）： SISO, SIPO, PISO, PIPO： 介绍各种类型的移位寄存器及其应用，例如数据串并转换、延时等。 通用移位寄存器： 介绍具备加载和移位功能的移位寄存器。 计数器（Counter）： 异步计数器（Ripple Counter）： 介绍其结构和工作原理，以及其缺点（进位延迟）。 同步计数器（Synchronous Counter）： 行波进位计数器： 介绍其克服异步计数器进位延迟的方法。 环形计数器（Ring Counter）与扭环计数器（Twisted Ring Counter）： 介绍其特殊的移位和计数模式。 通用同步计数器： 学习如何设计任意模数的同步计数器。 倍频器与分频器： 介绍计数器在频率生成和控制方面的应用。 有限状态机（Finite State Machine, FSM）： 穆尔（Mealy）型状态机和米利（Moore）型状态机： 区分两者的输出定义方式，并分析其各自的特点。 状态机设计流程： 学习如何从状态转换图出发，设计出功能完善的状态机电路。 状态最小化： 介绍如何通过合并等效状态来简化状态机设计。 第四部分：存储器与可编程逻辑器件 本部分将介绍构成现代电子系统的关键存储单元以及灵活可配置的逻辑器件。 存储器（Memory） 随机存取存储器（RAM）： 静态RAM（SRAM）： 介绍其结构和工作原理，以及其速度快的特点。 动态RAM（DRAM）： 介绍其结构和工作原理，以及其存储密度高、功耗低的特点，并说明其需要刷新操作。 只读存储器（ROM）： 掩膜ROM（MROM）： 介绍其制造工艺和特点。 可编程ROM（PROM）： 介绍其一次性编程的特点。 可擦写可编程ROM（EPROM）： 介绍其通过紫外线擦除的特点。 电可擦写可编程ROM（EEPROM）： 介绍其通过电信号擦除的特点。 闪存（Flash Memory）： 介绍其在现代存储设备中的广泛应用。 存储器的组织结构： 讲解存储器的地址线、数据线、读写控制线等，以及如何组织形成具有特定容量和位宽的存储器。 可编程逻辑器件（Programmable Logic Devices, PLDs） PLD概述： 介绍PLD的优势，如灵活性、缩短开发周期等。 可编程阵列逻辑（PAL）： 介绍其结构，AND阵列可编程，OR阵列固定。 通用阵列逻辑（GAL）： 介绍其作为PAL的改进型，具备可编程输出宏单元。 可编程逻辑阵列（PLA）： 介绍其AND阵列和OR阵列均可编程。 现场可编程门阵列（FPGA）： 介绍FPGA的体系结构，包括可配置逻辑块（CLB）、可编程互连资源和输入/输出块，以及其强大的可编程能力和广泛的应用前景。 复杂可编程逻辑器件（CPLD）： 介绍CPLD的结构，与FPGA的异同，以及其在系统内集成度上的特点。 硬件描述语言（HDL）： 简要介绍VHDL和Verilog等HDL语言在PLD设计中的应用。 第五部分：深入与实践 本部分将拓展读者的视野，使其了解更前沿的技术和实际应用。 微处理器结构概述（简要介绍） 介绍CPU的基本组成（运算器、控制器、寄存器）。 简述指令集和总线概念。 为后续学习打下初步认识基础。 模数混合电路简介 介绍模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的作用和基本原理。 理解数字世界与模拟世界之间的接口。 实际应用与案例分析 通过一些具体的实例，例如简单的电子计算器、数字时钟、交通信号灯控制器等，展示如何将所学的数字电路知识应用于实际设计。 鼓励读者进行动手实践，利用EDA工具进行电路仿真和设计。 本书的最终目标是使读者不仅能够理解数字电路的基本原理，更能掌握分析和设计组合与时序逻辑电路的方法，并对现代电子系统中使用的存储器和可编程逻辑器件有清晰的认识。通过系统的学习，读者将能够为进一步深入学习计算机体系结构、嵌入式系统、集成电路设计等相关领域奠定坚实的基础。

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