数字电子技术实验教程/普通高等教育“十二五”创新型规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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房国志 编

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• 数字电子技术
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• 创新规划
• 电路分析
• 逻辑电路
• 数字系统
• 模拟电路

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560341675

版次：1

商品编码：11312970

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十二五”创新型规划教材

开本：16开

出版时间：2013-07-01

用纸：胶版纸

页数：139

字数：229000

正文语种：中文

内容简介

　　《数字电子技术实验教程/普通高等教育“十二五”创新型规划教材》是按照高等学校电子技术实验和课程设计的教学要求，结合作者多年的实践教学经验和研究成果编写而成。《数字电子技术实验教程/普通高等教育“十二五”创新型规划教材》共4章，包括：绪论、基础实验、设计型实验和综合型实验。通过基础型、设计型和综合型三个层次的实验，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，掌握科学研究与工程实践的基本方法，旨在提高学生的实践和创新能力。
　　《数字电子技术实验教程/普通高等教育“十二五”创新型规划教材》可作为普通高等学校电气、电子、通信和计算机等电类各专业电子技术实验和课程设计的教材或教学参考书，也可作为工程技术人员的参考用书。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 数字电路实验基本知识
1.2 常用门电路和触发器使用规则
1.3 数字电路测试及故障查找、排除
1.4 常用TTL与CMOS功能相同芯片对照

第2章 基础型实验
2.1 实验一TTL集成逻辑门的逻辑功能测试
2.2 实验二CMOS门电路测试及接口
2.3 实验三TTL集电极开路门与三态门的应用
2.4 实验四用门电路设计加法器和四人表决电路
2.5 实验五译码器及其应用
2.6 实验六数据选择器及其应用
2.7 实验七集成触发器功能测试及相互转换
2.8 实验八用集成触发器构成计数器
2.9 实验九中规模集成计数器的功能测试
2.1 0实验十移位寄存器及其应用
2.1 1实验十一顺序脉冲发生器及其应用
2.1 2实验十二集成定时器555
2.1 3实验十三D／A、A／D转换器

第3章 设计型实验
3.1 实验一用与非门设计1位全加器
3.2 实验二用集成译码器设计1位全减器
3.3 实验三用集成数据选择器设计交通灯故障报警电路
3.4 实验四用集成触发器设计同步计数器
3.5 实验五用集成触发器设计异步计数器
3.6 实验六任意进制计数器的设计（一）
3.7 实验七任意进制计数器的设计（二）
3.8 实验八单稳态触发器和施密特触发器设计
……

精彩书摘

　　1．1 数字电路实验基本知识
　　1．1．1 实验须知
　　（1）数字电路的输出通常只有高电平“1”与低电平“0”两种取值，所以通常可以使用直观的显示器件——逻辑显示灯测试其结果，正逻辑下，显示灯亮为“l”，不亮为“0”。因此测试过程简单、方便。
　　（2）万用表在测试输入输出传输特性时必须使用，其他情况如测试线路通断时使用万用表也比较方便。
　　（3）测试触发器及时序逻辑电路时输入的触发脉冲如果是单脉冲，需要注意其“抖动”会对电路结果产生影响。
　　（4）应养成良好的操作习惯，断电情况下接线，以防止损坏元器件。
　　（5）普通电路测试时通常使用标准的5 V电源即可。
　　（6）做复杂实验用到的器件、芯片较多，应注意所有芯片都要接电源及公用“地”。
　　（7）实验中应特别注意芯片多余输入端的处理。普通门电路等器件的输出端绝对不允许并联到一起。
　　（8）如果在实验中由于操作不当或其他原因而出现异常情况，如数码管显示不稳、闪烁、芯片发烫等，首先立即断电，然后报告老师。切忌忽视现象，继续实验。另外，不要将逻辑电平输出模块的输出直接接共阴极或共阳极数码管。
　　1．1．2 数字集成电路封装
　　中、小规模数字IC中最常用的是TTL电路和CMOS电路。TTL器件型号以74（或54）作为前缀，称为74／54系列，如74LSlO、74F181、54S86等。中、小规模CMOS数字集成电路主要是4XXX／45XX（X代表O一9的数字）系列，高速CMOS电路HC（74HC系列）和与TTL兼容的高速CMOS电路HCT（74HCT系列）。TTL电路与CMOS电路各有优缺点：TTL电路速度高；CMOS电路功耗小、电源范围大和抗干扰能力强。由于TrL在世界范围内应用极广，在数字电路教学实验中主要使用TTL74系列器件。
　　数字IC器件有多种封装形式，为了便于教学，实验中所用的74系列器件封装选用双列直插式。双列直插式封装有以下特点：
　　（1）从正面（上面）看，器件一端有一个半圆的缺口，这是正方向的标志。
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前言/序言

数字电路设计与实践 本书内容概述 本书旨在为读者提供一个全面、深入的数字电子技术学习体验，涵盖了从基础概念到高级应用的广泛内容。我们将引导您理解数字信号的本质，掌握构建和分析数字逻辑电路的原理，并最终能够独立设计和实现复杂的数字系统。本书的特点在于理论与实践的高度结合，通过丰富的实验案例，您将有机会将所学知识付诸实践，培养解决实际问题的能力。 第一部分：数字电路基础 1. 数字信号与逻辑电平 数字信号的定义与特点：我们将首先探讨数字信号与模拟信号的区别，重点讲解数字信号的离散性、量化性和编码特性。理解数字信号的优点，如抗干扰能力强、信息传输精度高、易于存储和处理等，为后续学习奠定基础。 高低电平与逻辑状态：深入讲解数字电路中的两个基本逻辑状态——“0”和“1”，以及它们在电路中对应的电平范围（高电平与低电平）。分析不同逻辑家族（如 TTL、CMOS）在电平定义上的差异，以及电平转换电路的设计原理。 数字信号的表示方法：介绍数字信号在时域上的波形表示，以及二进制、十进制、十六进制等不同数制之间的转换。讲解位、字节、字等基本单位的概念，为理解数据表示和处理打下基础。 2. 基本逻辑门电路 与门 (AND)：讲解与门的逻辑功能、真值表、逻辑符号和电路实现。分析与门在组合逻辑电路中的应用，如条件判断、信号选通等。 或门 (OR)：讲解或门的逻辑功能、真值表、逻辑符号和电路实现。分析或门在组合逻辑电路中的应用，如信号合并、优先级判断等。 非门 (NOT)：讲解非门的逻辑功能、真值表、逻辑符号和电路实现。分析非门在信号翻转、反相缓冲等方面的作用。 与非门 (NAND)：讲解与非门的逻辑功能、真值表、逻辑符号和电路实现。强调与非门作为“万能门”的重要性，以及如何用与非门实现其他基本逻辑门。 或非门 (NOR)：讲解或非门的逻辑功能、真值表、逻辑符号和电路实现。强调或非门作为“万能门”的重要性，以及如何用或非门实现其他基本逻辑门。 异或门 (XOR)：讲解异或门的逻辑功能、真值表、逻辑符号和电路实现。分析异或门在奇偶校验、数据比较等方面的应用。 同或门 (XNOR)：讲解同或门的逻辑功能、真值表、逻辑符号和电路实现。分析同或门在数据相等检测等方面的应用。 逻辑门电路的集成应用：通过简单的组合逻辑电路实例，展示如何将多个基本逻辑门组合起来实现更复杂的逻辑功能。 3. 布尔代数与逻辑表达式化简 布尔代数的基本公理与定理：系统介绍布尔代数中的基本公理（如交换律、结合律、分配律、互补律、同一律、零律、吸收律等）和重要定理（如德摩根定理、重叠定理、反演定理等）。 逻辑表达式的化简方法： 代数法：运用布尔代数定理对逻辑表达式进行推导和化简，重点掌握变量提取、合并同类项、消除冗余项等技巧。 卡诺图法 (Karnaugh Map)：详细讲解卡诺图的绘制、分组和读取方法。通过不同变量数（2变量、3变量、4变量、5变量）的卡诺图实例，演示如何快速化简逻辑表达式，并化简得到最简或最简范式。 奎恩-麦克拉斯基法 (Quine-McCluskey)：介绍一种更系统化的代数化简方法，适用于变量较多的情况。讲解如何通过求和项的最小项组合来获得最简析取范式。 最小项和最大项：理解最小项和最大项的概念，以及它们与逻辑函数的对应关系。学习如何由真值表写出最小项表达式和最大项表达式，以及如何进行相互转换。 最简析取范式和最简合取范式：理解这两种逻辑表达式形式的含义，以及它们在电路设计中的重要性。 第二部分：组合逻辑电路 1. 编码器与译码器 编码器：讲解普通编码器（如十进制转二进制）、优先级编码器（如8线-3线优先级编码器）的原理、结构和应用。分析优先级编码器如何解决输入信号冲突的问题。 译码器：讲解通用译码器（如3线-8线译码器）、BCD码译码器（如74LS47）、驱动显示器的译码器（如数码管驱动电路）的原理、结构和应用。重点介绍译码器在地址选择、功能控制等方面的作用。 2. 数据选择器与数据分配器 数据选择器 (Multiplexer, MUX)：讲解数据选择器的功能（“多路开关”）、工作原理、结构和控制线的作用。介绍不同类型的数据选择器（如2选1、4选1、8选1等）。分析数据选择器在信号路由、逻辑功能实现等方面的应用。 数据分配器 (Demultiplexer, DEMUX)：讲解数据分配器的功能（“一路多路分配”）、工作原理、结构和控制线的作用。分析数据分配器在信号分发、数据传输等方面的应用。 3. 加法器与减法器 半加器与全加器：讲解半加器和全加器的逻辑功能、真值表、电路实现，以及它们作为构建更复杂加法器的基础。 串行加法器与并行加法器：介绍串行加法器和并行加法器的工作原理、结构特点和性能比较。 二进制减法器：讲解二进制减法的原理，以及如何通过“加补码”的方式实现减法。介绍各种减法器的实现方式，如借位减法器。 ALU (算术逻辑单元) 简介：初步介绍ALU的功能，了解其如何集成加法、减法等算术运算和逻辑运算。 4. 比较器与奇偶校验电路 数字比较器：讲解一位比较器和多位比较器的逻辑功能、电路实现，以及它们如何判断两个二进制数的大小关系（大于、小于、等于）。 奇偶校验电路：介绍偶校验和奇校验的概念，讲解生成奇偶校验位的电路（异或门实现）和检测奇偶校验位的电路。分析奇偶校验在数据传输中的错误检测作用。 第三部分：时序逻辑电路 1. 触发器 基本概念：介绍触发器的定义、状态、翻转和时钟信号的作用。理解触发器作为时序逻辑电路的基本存储单元。 SR 触发器：讲解基本SR触发器、带置位/复位端SR触发器（带异步控制）的原理、真值表、状态图和电路实现。分析其潜在的约束条件（如输入端同时为1）。 D 触发器：讲解D触发器的逻辑功能、真值表、状态图和电路实现。理解D触发器作为数据存储单元的特点。 JK 触发器：讲解JK触发器的逻辑功能、真值表、状态图和电路实现。分析JK触发器的丰富功能，以及如何通过JK触发器实现T触发器。 T 触发器：讲解T触发器的逻辑功能、真值表、状态图和电路实现。分析T触发器在计数器中的应用。 主从触发器与边沿触发器：讲解主从触发器的结构和工作原理，如何避免亚稳态。介绍上升沿触发器和下降沿触发器的概念。 2. 寄存器 基本寄存器：讲解由D触发器构成的基本寄存器，实现数据的并行存储。 移位寄存器： 串入串出 (SISO)：讲解其工作原理和电路结构。 串入并出 (SIPO)：讲解其工作原理和电路结构，及其在并行输出中的应用。 并入串出 (PISO)：讲解其工作原理和电路结构，及其在串行输入中的应用。 并入并出 (PIPO)：讲解其工作原理和电路结构，实现数据的并行输入和并行输出。 移位寄存器的应用：介绍移位寄存器在串并转换、数字延迟、波形生成等方面的应用。 3. 计数器 同步计数器： 异步计数器 (行波计数器)：讲解其工作原理，以及时钟信号的传递方式。分析异步计数器在进位传播延迟方面的不足。 同步计数器：讲解其工作原理，所有触发器的时钟信号统一。介绍同步加法计数器、同步减法计数器、同步加减计数器（可预置数）。 计数器的分类：介绍按进制分类（二进制、十进制）、按计数方向分类（加法、减法、可逆）。 应用：介绍计数器在分频、定时、数字显示、频率测量等方面的应用。 4. 状态机设计 有限状态机 (FSM)：介绍有限状态机的基本模型，包括状态、输入、输出、状态转移和输出逻辑。 摩尔型和米利型状态机：讲解这两种状态机的区别和特点。 状态机设计步骤：从需求分析出发，绘制状态转换图，建立状态转移表，化简状态，分配状态编码，设计组合逻辑输出和触发器。 应用实例：通过实际例子，如交通灯控制器、序列检测器等，展示状态机设计的过程和能力。 第四部分：存储器与接口技术 1. 半导体存储器 RAM (随机存取存储器)： SRAM (静态随机存取存储器)：讲解其工作原理，以及使用触发器实现存储单元的特点。 DRAM (动态随机存取存储器)：讲解其工作原理，以及使用电容存储的特点，并介绍刷新机制。 ROM (只读存储器)： PROM (可编程只读存储器)：介绍其特点。 EPROM (可擦写可编程只读存储器)：介绍其特点。 EEPROM (电可擦写可编程只读存储器)：介绍其特点。 Flash 存储器：介绍其特点和广泛应用。 存储器接口：讲解存储器的地址线、数据线、控制线（读/写信号、片选信号）的功能，以及如何通过存储器控制器与CPU进行交互。 2. 数字电路的接口技术 I/O 接口：讲解通用I/O接口的功能，以及并行接口和串行接口的区别。 中断技术：介绍中断的概念，中断请求、中断响应、中断服务程序的工作流程。 DMA (直接内存访问)：介绍DMA的原理，以及它如何减轻CPU的负担。 通信接口：介绍常见的通信接口标准（如UART、SPI、I2C），以及它们在设备间通信中的作用。 第五部分：实际应用与进阶 1. 集成电路基础 TTL 和 CMOS 逻辑系列：对比介绍TTL和CMOS逻辑系列芯片的特点、工作电压、功耗、速度等方面的差异。 数字集成电路的选用：讲解在设计中如何根据性能、功耗、成本等因素选择合适的集成电路。 PCB 设计基础：简要介绍数字电路PCB设计中的一些基本原则，如信号完整性、电源分配、布局布线等。 2. 数字系统设计实例 多功能数字时钟：综合运用计数器、译码器、数码管驱动等知识，设计一个具有时、分、秒显示的数字时钟。 简易计算器：集成算术逻辑单元、按键输入、显示驱动等模块，设计一个基本的四则运算计算器。 交通信号灯控制器：运用状态机设计原理，实现一个包含红、绿、黄灯的交通信号灯控制系统。 3. 可编程逻辑器件 (PLD) 简介 CPLD (复杂可编程逻辑器件)：介绍其结构和工作原理。 FPGA (现场可编程门阵列)：介绍其结构和工作原理，以及在现代数字系统设计中的重要地位。 硬件描述语言 (HDL)：简要介绍Verilog或VHDL语言，以及它们在PLD/FPGA设计中的作用。 实验环节 本书的实验部分将与理论内容紧密结合，每个章节都配有相应的实验项目。实验内容从简单到复杂，涵盖了基本逻辑门电路的验证、组合逻辑电路的实现、时序逻辑电路的设计与调试等。实验平台将提供常用数字集成电路芯片、面包板、电源、信号发生器、逻辑分析仪等必要的实验器材。通过亲手搭建和调试电路，读者将能更深刻地理解理论知识，并熟练掌握实际操作技能。 学习建议 理论与实践并重：认真学习理论知识，同时务必积极参与实验。理论是基础，实践是检验。 多动手：不要怕犯错，大胆尝试。每一次电路的连接、每一次程序的调试，都是宝贵的学习经验。 善于思考：在设计和调试过程中，多问“为什么”，尝试分析问题出现的根本原因。 参考资料：在遇到困难时，及时查阅相关技术资料、芯片手册，并与其他学习者交流讨论。 通过本书的学习，您将建立起扎实的数字电子技术基础，掌握分析和设计数字电路的方法，为未来在电子信息、自动化、计算机等相关领域的学习和工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字电子技术实验教程》真的给我带来了很多惊喜！作为一个对电子工程充满好奇但又有些基础薄弱的学生，我一直觉得理论知识虽然重要，但脱离了实践总感觉隔靴搔痒。这本书恰好弥补了我的这一遗憾。从最基础的二极管、三极管的特性曲线测量，到复杂的组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计与验证，每一个实验都安排得循序渐进，逻辑清晰。特别是初期的实验，老师们会非常细致地讲解每一个元器件的原理、操作方法，以及可能遇到的问题和注意事项。我记得第一次做二极管的伏安特性曲线实验时，生怕接错线烧坏元件，但跟着教程一步步来，从搭好电路、到数据记录、再到曲线绘制，整个过程都感觉掌控之中。更让我觉得贴心的是，书中不仅仅是给出了实验步骤，还会在每个实验的开头或结尾，点拨一下这个实验背后的核心概念，比如为什么我们需要测量这个曲线，它又和二极管的什么特性相关。这种理论与实践的结合，让我不再是机械地操作，而是真正理解了每一个步骤的意义。而且，书中的一些插图和示意图也非常清晰，比如电路原理图、元件引脚图，甚至是实验现象的示意图，都帮助我快速地理解和操作，大大减少了摸索的时间。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点之一，在于它并没有止步于“照猫画虎”式的实验演示，而是鼓励读者进行更深层次的思考和探索。很多实验在完成基础功能搭建之后，都提供了“思考与拓展”的栏目。比如在学习了基本触发器之后，书中会引导你去思考如何利用它们构建更复杂的寄存器，甚至是一个简单的微处理器的雏形。这种开放性的设计，极大地激发了我的学习兴趣和创新思维。我记得在做一个LED流水灯实验时，完成基本的左移右移功能后，我尝试按照拓展部分的思路，加入了闪烁模式和随机模式，虽然花费了更多的时间，但看着自己设计的程序在硬件上实现，那种喜悦感是无与伦比的。而且，这本书在讲解一些实验时，还巧妙地引入了一些实际应用场景，比如在讲解译码器时，就联系到了数码管的驱动，让我更能感受到所学知识的实用性。这不仅仅是一本实验教材，更像是一位循循善诱的良师益友，引导我们从基础走向应用，从理论走向创造。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排逻辑和内容深度，对于我这样的非电子专业背景但想深入了解数字电子技术的人来说，简直是量身定制。它从最基础的逻辑门开始，逐步过渡到复杂的组合逻辑和时序逻辑电路，每一个概念的引入都非常自然，不至于让初学者感到突兀。而且，书中大量的实验案例，都选取得非常有代表性，能够很好地巩固和加深对理论知识的理解。比如在学习JK触发器时，书里就通过一个简单的交通灯控制器实验，生动地展示了触发器在状态转换中的作用。我特别喜欢书中对每一个实验的“实验目的”和“实验重点”的明确界定，让我能够在一开始就把握住学习的重心。同时，书中提供的电路图都非常规范，易于识别，而且在一些关键节点，还会用箭头或文字标注，方便理解电流的流向和信号的传递。这对于我这种需要反复对照电路图进行操作的人来说，真是帮了大忙。

评分☆☆☆☆☆

翻阅这本《数字电子技术实验教程》，我最大的感受就是它的“系统性”和“前瞻性”。它并非零散的实验集合，而是围绕着数字电子技术的核心概念，构建了一个完整的知识体系。从最基础的布尔代数和逻辑门，到寄存器、计数器、状态机，再到一些简单的微处理器架构和接口技术，这本书都进行了相当全面且深入的讲解。我尤其欣赏书中在介绍复杂电路时，会先从其功能需求出发，然后逐步分解，直到最终的逻辑电路实现。这种自顶向下的设计思路，让我能够更好地理解整个系统的构成和各个模块之间的关系。而且，书中还涉及了一些现代数字设计中常用的概念，例如时序约束和时钟域处理，虽然只是点到为止，但已经足够让我对未来的学习方向有一个初步的了解。这本教材让我觉得，我不仅仅是在学习如何搭建电路，更是在学习一种解决问题的方法论，一种构建复杂数字系统的思维方式。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的设计理念非常“接地气”。我之前也翻阅过一些数字电子技术的书籍，有些过于理论化，看完一头雾水，有些又是简单堆砌的实验，缺乏深入的讲解。但《数字电子技术实验教程》在这两者之间找到了很好的平衡点。它的实验内容涵盖了数字电路的方方面面，从最基础的逻辑门电路，到各种触发器、寄存器、计数器，再到一些更高级的应用，比如模数转换和数模转换的简单实现。我尤其喜欢书中对每个实验的“设计思路”部分的阐述，它会引导你去思考如何从需求出发，一步步推导出电路的结构。比如在设计一个简单的电子琴时，它不会直接给你一个现成的电路图，而是会让你先分析需要哪些按键、哪些音调发生器，以及如何控制它们的组合。这种“授人以渔”的方式，让我觉得非常有成就感。而且，书中的实验器材清单也非常详细，方便我们提前做好准备。即使是实验过程中遇到的一些常见故障，比如虚焊、短路，书里也有相应的排查方法和建议，这对于初学者来说简直是福音。让我印象深刻的是，在做脉冲发生器实验时，我一度以为是自己搭错了，结果对照书中的故障排除章节，发现是某个电容的极性接反了，及时纠正了。