数字逻辑电路设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

张玉茹，赵明，李云 编

图书标签:

• 数字逻辑
• 逻辑电路
• 电路设计
• 数字电路
• 计算机组成原理
• 电子技术
• 高等教育
• 教材
• 工程技术
• 嵌入式系统

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560356433

版次：1

商品编码：11882592

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：2016-02-01

用纸：胶版纸

页数：278

字数：454000

正文语种：中文

内容简介

　　“数字逻辑电路设计”是电类专业必修的一门专业基础课。
　　《数字逻辑电路设计》主要介绍数字电路及逻辑设计的基本知识、分析与设计的基本方法及常用集成芯片的使用方法等。全书共分9章，基础理论部分深入浅出，简要、透彻；数字逻辑电路的分析与设计部分注重实践性；常用集成芯片的选型考虑实用性。书中备有大量例题和习题，部分章节后附带实验内容，书末一章给出数字系统设计案例。
　　《数字逻辑电路设计》定位于本科层次，既可作为高等院校数字逻辑电路教学用书，也可作为教师、科技人员和有关专业学生的参考用书。

内页插图

目录

第1章 数制与代码
1．1 概述
1．1．1 模拟信号和数字信号
1．1．2 数字电路的发展
1．2 常用数制
1．2．1 常用数制
1．2．2 数制间转换
1．2．3 无符号二进制数运算
1．3 带符号数表示法
1．3．1 原码表示法
1．3．2 反码表示法
1．3．3 补码表示法
1．3．4 带符号数的补码运算
1．4 常用编码
1．4．1 BCD码
1．4．2 ASCII码
1．4．3 奇偶校验码
1．4．4 格雷码
本章小结
习题

第2章 逻辑代数基础
2．1 逻辑代数的基本运算
2．1．1 逻辑变量及基本逻辑运算
2．1．2 复合逻辑运算
2．1．3 逻辑函数及逻辑函数相等
2．2 逻辑代数的基本定律和运算规则
2．2．1 逻辑代数基本定律
2．2．2 逻辑代数运算规则
2．2．3 逻辑代数运算优先级别
2．3 逻辑函数的描述方法
2．3．1 真值表描述法
2．3．2 代数式描述法
2．3．3 逻辑图描述法
2．3．4 卡诺图描述法
2．3．5 波形图描述法
2．3．6 描述方法之间的转换
2．4 逻辑函数的化简方法
2．4．1 逻辑函数的化简依据和最简标准
2．4．2 代数化简法
2．4．3 卡诺图化简法
2．4．4 含有任意项的逻辑函数化简
本章小结
习题

第3章 小规模组合逻辑电路
3．1 集成逻辑门
3．1．1 集成逻辑门的主要参数
3．1．2 三极管反相器
3．1．3 TTL逻辑门
3．1．4 CMOS逻辑门
3．1．5 集成逻辑门系列简介
3．2 小规模组合逻辑电路的分析与设计
3．2．1 小规模组合逻辑电路分析
3．2．2 小规模组合逻辑电路设计
3．3 组合逻辑电路中的竞争与冒险
3．3．1 竞争与冒险的分析
3．3．2 冒险的消除
3．4 小规模组合逻辑电路的分析与设计实验
3．4．1 实验目的和意义
3．4．2 实验预习要求Il
3．4．3 实验仪器与器件
3．4．4 实验注意事项
3．4．5 实验内容
3．4．6 实验思考题
本章小结
习题
……

第4章 模块级组合逻辑电路的分析与设计
第5章 触发器级时序逻辑电路的分析与设计
第6章 模块级时序逻辑电路的分析与设计
第7章 脉冲信号的产生与变换电路
第8章 数/模与模/数转换
第9章 数字系统设计实例

附录 常用元器件一览表
参考文献

前言/序言

《数字逻辑电路设计》—— 开启逻辑世界的基石 本书旨在为读者构建坚实的数字逻辑电路设计理论基础，深入浅出地剖析数字系统的核心原理与实现技术。从最基本的逻辑门电路出发，逐步引导读者理解组合逻辑电路与时序逻辑电路的设计方法，直至掌握现代数字系统设计中常用的高级技术。本书内容翔实，案例丰富，理论与实践并重，是初学者入门、工程师进阶的理想读物。 第一部分：数字系统基础与逻辑运算 在信息时代，数字技术无处不在，从微小的芯片到庞大的超级计算机，其核心都离不开数字逻辑电路。要理解这些复杂系统的工作原理，首先需要掌握数字世界的基本语言——二进制。 二进制数及其运算： 本部分将详细介绍二进制数系统，包括其表示方法、与十进制、八进制、十六进制之间的转换。读者将学习二进制的加、减、乘、除等基本运算，以及计算机中常用的补码、原码、反码等编码方式，为后续的逻辑运算打下坚实基础。理解这些，如同学习一门新语言的字母表和基础语法，是通往数字逻辑世界的第一步。 逻辑门电路： 逻辑门是数字电路最基本的构建单元，它们执行着最简单的逻辑判断。本书将逐一介绍并分析最核心的逻辑门电路： 与门 (AND Gate)： 只有当所有输入均为高电平时，输出才为高电平。它实现了“与”的逻辑关系。 或门 (OR Gate)： 只要有任何一个输入为高电平，输出就为高电平。它实现了“或”的逻辑关系。 非门 (NOT Gate)： 输入为高电平时，输出为低电平；输入为低电平时，输出为高电平。它实现了“非”的逻辑关系，对输入信号进行反转。 与非门 (NAND Gate)： 与门的反向，只有当所有输入均为高电平时，输出才为低电平；否则输出为高电平。 或非门 (NOR Gate)： 或门的反向，只有当所有输入均为低电平时，输出才为高电平；否则输出为低电平。 异或门 (XOR Gate)： 当输入信号不同时，输出为高电平；当输入信号相同时，输出为低电平。它实现了“异或”的逻辑关系。 同或门 (XNOR Gate)： 异或门的反向，当输入信号相同时，输出为高电平；当输入信号不同时，输出为低电平。它实现了“同或”的逻辑关系。 本书不仅会介绍这些逻辑门的符号和功能，还会深入讲解它们的工作原理，并提供实际电路图示例。通过对这些基本逻辑门的掌握，读者将能理解如何用最简单的电子元件实现复杂的逻辑功能。 布尔代数与逻辑表达式： 为了更系统地描述和分析数字逻辑电路，我们需要一套数学工具——布尔代数。本书将详细介绍布尔代数的基本公理、定理和规则，例如： 交换律、结合律、分配律： 确保逻辑表达式可以进行各种形式的化简和重组。 互补律、同一律、零律、幂等律： 简化逻辑表达式，消除冗余。 吸收律、德摩根定理： 强大的逻辑化简工具，用于转换与非、或非门的表达式。 读者将学习如何将逻辑门电路转化为布尔表达式，以及如何利用布尔代数对复杂的逻辑表达式进行化简，从而设计出更简洁、高效的电路。理解布尔代数，就像掌握了逻辑世界的“方程”，能够精确地描述和优化电路行为。 真值表与逻辑简化： 真值表是表示逻辑函数输入输出关系的表格。本书将引导读者如何根据需求创建真值表，并从中推导出布尔表达式。在此基础上，将引入两种主要的逻辑简化方法： 卡诺图 (Karnaugh Map, K-map)： 一种图形化的代数化简方法，通过将输入变量的状态在二维网格中进行排列，方便地识别和合并相邻的“1”项，从而获得最简的逻辑表达式。本书将详细讲解不同变量个数的卡诺图的绘制和应用技巧。 奎恩-麦克拉斯基 (Quine-McCluskey) 方法： 一种系统化的代数化简方法，尤其适用于变量较多的情况，通过表格法寻找并选择满足条件的最小项，最终得到最简析取范式或最简合取范式。 掌握这些化简技术，意味着读者能够从繁杂的逻辑设计中提炼出最精炼、最优化的电路结构，减少元器件数量，降低功耗，提高电路性能。 第二部分：组合逻辑电路设计 组合逻辑电路由一系列逻辑门组成，其输出仅取决于当前的输入状态，没有记忆功能。这类电路在数据处理、信号选择、算术运算等领域有着广泛应用。 基本组合逻辑模块： 本部分将深入探讨几种重要的组合逻辑电路模块： 编码器 (Encoder)： 将多个输入信号转换为二进制代码，例如优先编码器，能够识别最高优先级的输入。 译码器 (Decoder)： 将二进制代码转换为特定的输出信号，例如BCD转七段码译码器，用于数码显示。 多路选择器 (Multiplexer, MUX)： 根据选择信号，从多个输入信号中选择一个作为输出。本书将介绍不同位宽和通道数的多路选择器设计。 多路分配器 (Demultiplexer, DEMUX)： 将一个输入信号通过选择信号送到多个输出中的一个。 通过这些模块的学习，读者将理解如何构建能够处理、转换和路由数字信号的复杂功能单元。 算术逻辑单元 (Arithmetic Logic Unit, ALU)： ALU是数字计算机中最核心的部件之一，负责执行算术运算（如加、减、乘、除）和逻辑运算（如与、或、非、异或）。本书将详细介绍ALU的设计，从最基础的加法器、减法器开始，逐步构建能够执行多种运算的ALU。 半加器与全加器： 构建二进制加法器的基本单元。 串行加法器与并行加法器： 比较不同实现方式的加法器，分析其速度和复杂度。 减法器实现： 通常通过加法器加上补码来实现。 更复杂的算术运算： 探讨乘法和除法的逻辑实现思路。 掌握ALU的设计，意味着读者已经触及到计算机处理数据能力的核心。 其他组合逻辑电路： 比较器 (Comparator)： 比较两个二进制数的大小，输出相应的比较结果。 奇偶校验发生器/检测器 (Parity Generator/Checker)： 用于检测数据传输中的错误。 这些模块的设计将进一步巩固读者对组合逻辑电路设计方法的理解。 第三部分：时序逻辑电路设计 时序逻辑电路与组合逻辑电路不同，其输出不仅取决于当前的输入，还与电路 past 状态（即存储在其中的信息）有关。这类电路具备“记忆”能力，是构建状态机、寄存器、计数器等存储单元的基础。 触发器 (Flip-Flop)： 触发器是构成时序逻辑电路的基本存储单元，能够存储一位二进制信息。本书将重点介绍几种主要的触发器类型： SR触发器 (Set-Reset Flip-Flop)： 最基本的触发器，具有置位和复位输入。 JK触发器 (JK Flip-Flop)： JK触发器是对SR触发器的改进，能够实现翻转功能。 D触发器 (Data Flip-Flop)： 存储输入数据D。 T触发器 (Toggle Flip-Flop)： 每次时钟脉冲到来时，输出翻转（翻转功能）。 主从触发器： 克服了透明触发器的时钟毛刺问题。 边沿触发器： 响应时钟信号的上升沿或下降沿。 读者将学习触发器的逻辑符号、真值表、时序图以及它们之间的转换方法。 寄存器 (Register)： 寄存器是由若干个触发器并联组成，用于存储多位二进制数。本书将介绍不同类型的寄存器： 并行输入/输出寄存器： 最常见的寄存器类型。 移位寄存器 (Shift Register)： 能够将数据逐位左移或右移，常用于数据串并转换、移位运算等。将详细介绍SISO、SIPO、PISO、PIPO等移位寄存器。 通过对寄存器的学习，读者将理解如何构建数据的临时存储单元，这是CPU和内存工作的关键。 计数器 (Counter)： 计数器是一种能够记录时钟脉冲数量的电路，其状态会随着时钟脉冲的到来而依次变化。本书将详细介绍各种计数器： 同步计数器 (Synchronous Counter)： 所有触发器的时钟输入连接在一起，具有统一的时钟信号，设计时需要考虑状态转移的逻辑。 异步计数器 (Asynchronous Counter)： 触发器的时钟信号相互连接，前一个触发器的输出作为后一个触发器的时钟输入，设计相对简单，但速度较慢。 加法计数器与减法计数器： 能够实现递增或递减计数。 可预置计数器： 可以在任意时刻将计数器设置为指定值。 环形计数器与约翰逊计数器： 一类特殊的移位寄存器构成的计数器。 计数器的应用非常广泛，从数字显示到定时器，再到频率分频器。 有限状态机 (Finite State Machine, FSM)： 有限状态机是描述和设计复杂时序逻辑电路的强大模型。本书将深入介绍有限状态机的设计原理： 摩尔 (Moore) 型状态机： 输出只取决于当前状态。 米利 (Mealy) 型状态机： 输出取决于当前状态和当前输入。 状态图 (State Diagram)： 图形化表示状态机的工作流程。 状态转移表 (State Transition Table)： 列出状态转移的逻辑。 状态分配 (State Assignment)： 将状态分配给触发器输出，以简化逻辑。 状态机的实现： 如何根据状态转移表和输出逻辑，设计出相应的组合逻辑和时序逻辑电路。 通过状态机的学习，读者将能够设计出能够根据一系列输入信号执行复杂控制逻辑的系统，例如交通灯控制器、序列检测器等。 第四部分：数字系统设计的高级主题与实践 在掌握了基本的数字逻辑电路设计原理后，本书将进一步探讨一些高级主题，并引导读者了解实际的数字系统设计流程。 硬件描述语言 (Hardware Description Language, HDL)： 现代数字系统设计离不开硬件描述语言，如Verilog和VHDL。本书将简要介绍HDL的基本语法和常用语句，以及如何使用HDL来描述组合逻辑和时序逻辑电路。这将为读者接触到实际的FPGA和ASIC设计打下基础。 HDL的基本结构： 模块、端口、信号、变量等。 组合逻辑的HDL描述： `assign`语句，`always @()`块。 时序逻辑的HDL描述： `always @(posedge clk or negedge rst)`块。 HDL综合： HDL代码如何被综合工具转化为实际的门级电路。 存储器 (Memory)： 存储器是数字系统的核心组成部分，用于存储大量数据。本书将介绍几种常见的存储器类型： 只读存储器 (ROM)： 一旦写入，内容就不会改变。 随机存取存储器 (RAM)： 可以随时进行读写操作。 SRAM 与 DRAM： 静态随机存取存储器和动态随机存取存储器。 存储器的基本结构与接口： 地址线、数据线、读写控制信号。 半导体存储器的基本工作原理： 简要介绍不同存储器单元（如SRAM的锁存器结构，DRAM的电容存储）的工作原理，让读者对存储器的内部构成有更深的理解。 数字系统设计的流程： 介绍从需求分析、规格定义、逻辑设计、仿真验证、综合、布局布线到最终实现的整个数字系统设计流程，让读者对实际项目开发有一个宏观的认识。 实际应用案例分析： 通过一些典型的数字电路设计实例，例如简易计算机的CPU控制器、数码显示的时钟、简单的通信协议接口等，将理论知识应用于实践，加深读者的理解和掌握。 总结 《数字逻辑电路设计》是一本系统全面、深入浅出的数字逻辑电路设计教材。通过本书的学习，读者将能够： 1. 深刻理解 二进制数、逻辑门、布尔代数等数字系统的基础概念。 2. 熟练掌握 组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法。 3. 学会 使用卡诺图、奎恩-麦克拉斯基方法等工具进行逻辑化简。 4. 理解 触发器、寄存器、计数器、状态机等基本时序逻辑模块的工作原理。 5. 初步了解 硬件描述语言在现代数字系统设计中的应用。 6. 具备 分析和设计简单数字电路的能力，为进一步学习更复杂的数字系统打下坚实基础。 本书的编写力求严谨性和易读性相结合，理论讲解清晰，配以大量的图例和实例，能够帮助读者一步步构建起完整的数字逻辑电路知识体系。无论您是电子工程、计算机科学专业的学生，还是对数字技术充满兴趣的爱好者，亦或是希望提升自身技能的工程师，本书都将是您探索数字逻辑电路世界的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

最近读到一本关于工程原理的著作，虽然名字与我期望的略有偏差，但内容本身还是相当扎实的。这本书深入浅出地讲解了许多基础的物理定律和工程学概念，例如牛顿力学中的惯性、动量守恒，以及热力学中的能量转化和熵增原理。作者在阐述这些抽象概念时，非常注重结合实际的工程应用，比如通过分析桥梁的受力结构来解释应力与形变的关系，或者通过描述内燃机的循环来演示热效率的极限。书中还引用了大量的历史案例，从古希腊的建筑奇迹到工业革命时期的发明创造，都为我们理解工程技术的演进提供了生动的视角。读完后，我感觉自己对“如何让事物运转”有了更深层次的理解，虽然它并不是我最初想找的那种具体技术手册，但这种宏观的工程思维训练，反而让我对其他技术领域有了更广阔的视野。我尤其欣赏作者在解释复杂概念时所使用的类比，它们非常贴切，能够帮助我这个非专业人士快速抓住核心要点，从而更容易地将理论知识与实际问题联系起来。总的来说，这是一本适合对工程原理感兴趣的读者阅读的书籍，它能帮助你构建起一套完整的工程思维框架。

评分☆☆☆☆☆

我最近接触到一本探讨创新思维的书籍，它的视角非常独特，将创新与人类的心理和社会因素紧密结合。作者并没有局限于传统的“头脑风暴”或“设计思维”的框架，而是深入挖掘了影响创新产生的深层原因。书中对“思维定势”的分析尤其深刻，它解释了我们为何会固步自封，以及如何打破这些无形的障碍。作者还引入了一些心理学理论，例如“认知失调”和“好奇心驱动”，来解释个体和群体创新的动力机制。我印象最深刻的是书中关于“失败的价值”的论述，作者认为许多伟大的创新都是在经历了无数次失败后才诞生的，关键在于如何从失败中学习并调整方向。这本书并没有提供一套固定的创新方法论，而是更侧重于培养一种开放、好奇、勇于尝试的心态。它让我意识到，创新并非少数人的天赋，而是可以通过有意识的训练和环境的营造来实现的。这本书让我对“如何产生新的想法”有了全新的认识，不再仅仅把它看作是灵光一闪，而是更复杂、更系统化的过程。

评分☆☆☆☆☆

这本书的写作风格非常独特，仿佛是一位经验丰富的设计师在与读者进行一次深入的交流。它并没有直接提供“如何做”的步骤，而是更侧重于“为何如此”。作者通过大量的图示和精心设计的案例研究，引导读者思考设计过程中的核心问题和潜在挑战。例如，在讨论用户体验设计时，他并没有罗列各种UI/UX的原则，而是通过分析不同用户群体在特定场景下的行为模式，来揭示直观易用的界面设计背后的逻辑。书中穿插了许多关于“权衡”的讨论，强调在设计中总会面临各种妥协，如何识别最关键的因素并做出明智的选择，是作者着重探讨的。我特别喜欢其中关于“隐性知识”的部分，作者认为许多设计的精髓并非写在书本上，而是蕴含在设计者的经验和直觉之中，并鼓励读者通过实践去体悟。虽然这本书没有直接教我制作某个产品，但它极大地启发了我思考“问题本身”以及“为谁设计”的重要性，这对于我后续的学习和工作都非常有指导意义。它更像是一本哲学性质的设计指南，让我们学会用更深刻的视角去审视设计。

评分☆☆☆☆☆

这是一本关于数据分析的入门读物，它的叙述方式非常现代化，融合了许多有趣的案例和可视化图表。作者巧妙地将枯燥的数据处理和统计学概念，转化成了一系列引人入胜的故事。我最喜欢的部分是书中关于“如何从数据中发现故事”的章节，作者展示了如何通过简单的图表和指标，揭示隐藏在海量信息背后的趋势和洞察。例如，他用一个零售商的销售数据为例，展示了如何通过分析顾客购买习惯，来优化商品陈列和营销策略，最终提升销售额。书中还强调了数据清洗和验证的重要性，并提供了一些实用的技巧来识别和处理数据中的异常值和错误。虽然它没有直接教授复杂的算法，但对于理解数据分析的基本流程和核心思想非常有帮助。这本书让我意识到，数据不仅仅是数字的堆砌，更是能够讲述故事的载体。通过这本书，我学会了如何用一种更批判性的眼光去看待数据，并尝试从中提取有价值的信息。它的语言非常平实，没有过多的专业术语，对于初学者来说非常友好。

评分☆☆☆☆☆

这是一本关于时间管理的实践指南，它的内容非常务实，每一章都提供了具体可行的方法和工具。作者以一种非常贴近生活的方式，解释了时间管理的核心理念，并针对现代人在工作和生活中遇到的各种时间冲突，提供了有效的解决方案。我最受益的部分是关于“优先级排序”的章节，作者提出的“重要且紧急”、“重要不紧急”等四象限法则，让我能够更清晰地识别任务的优先级，并合理分配时间和精力。书中还详细介绍了如何克服拖延症，包括识别拖延的根源，以及采用各种策略来应对。此外，作者还分享了许多关于高效会议、邮件处理、信息筛选的技巧，这些细节的优化能够极大地提升工作效率。这本书没有讲什么高深的理论，而是专注于“如何做得更好”，并且它的建议都是可以立即付诸实践的。读完这本书，我感觉自己对时间的掌控能力有了显著提升，不再感到手忙脚乱，而是能够更有条理地安排自己的生活和工作。它是一本真正能帮助你“节省时间”的书。