發表於2024-11-09
有關數字電子技術的經典教材。
*全新的頁麵布局和設計
*新增瞭布爾簡化的Q-M方法
*新增瞭Moore和Mealy狀態機的內容
*新增瞭有關數據傳輸的一章
*突齣瞭D觸發器的使用
本書是一本關於數字電子技術的經典教材,並專門針對國內教學的實際情況進行瞭縮減。全書主要介紹瞭數字電子技術的基本概念、數製、邏輯門、布爾代數和邏輯化簡、組閤邏輯分析、組閤邏輯的作用、計數器、移位寄存器、存儲器、可編程邏輯與軟件、集成電路技術等。全書的特色在於示例與習題豐富、圖解清晰、語言流暢、寫作風格簡約。
ThomasL.Floyd於1964年獲得瞭佛羅裏達大學的電氣工程學學士學位,同年在德州儀器公司開始瞭他的職業生涯,期間獲得瞭碩士學位。之後任教於美國多所大學,主要教授電子技術、數字通信係統等課程。
餘璆,上海工程技術大學教師,長期講授數字電路基礎與電子學課程,具有豐富的教學經驗。
目 錄
Chapter 1?Introductory Concepts 1
1-1 Digital and Analog Quantities 1
1-2 Binary Digits, Logic Levels, and Digital Waveforms 4
1-3 Fixed-Function Logic Devices 9
Chapter 2?Number Systems, Operations, and Codes 14
2-1 Decimal Numbers 14
2-2 Binary Numbers 15
2-3 Decimal-to-Binary Conversion 18
2-4 Binary Arithmetic 20
2-5 Complements of Binary Numbers 23
2-6 Signed Numbers 25
2-7 Arithmetic Operations with Signed Numbers 30
2-8 Hexadecimal Numbers 36
2-9 Octal Numbers 41
2-10?Binary Coded Decimal (BCD) 43
2-11?Digital Codes 46
2-12?Error Codes 48
Chapter 3?Logic Gates 61
3-1 The Inverter 61
3-2 The AND Gate 63
3-3 The OR Gate 69
3-4 The NAND Gate 73
3-5 The NOR Gate 77
3-6 The Exclusive-OR and Exclusive-NOR Gates 81
3-7 Fixed-Function Logic Gates 84
Chapter 4?Boolean Algebra and Logic Simplification 99
4-1 Boolean Operations and Expressions 99
4-2 Laws and Rules of Boolean Algebra 100
4-3 DeMorgan’s Theorems 105
4-4 Boolean Analysis of Logic Circuits 108
4-5 Logic Simplification Using Boolean Algebra 110
4-6 Standard Forms of Boolean Expressions 114
4-7 Boolean Expressions and Truth Tables 119
4-8 The Karnaugh Map 122
4-9 Karnaugh Map SOP Minimization 125
4-10?Karnaugh Map POS Minimization 133
4-11?The Quine-McCluskey Method 137
Chapter 5?Combinational Logic Analysis 149
5-1 Basic Combinational Logic Circuits 149
5-2 Implementing Combinational Logic 153
5-3 The Universal Property of NAND and NOR Gates 158
5-4 Combinational Logic Using NAND and NOR Gates 160
5-5 Pulse Waveform Operation 164
Chapter 6?Functions of Combinational Logic 174
6-1 Half and Full Adders 174
6-2 Parallel Binary Adders 177
6-3 Ripple Carry and Look-Ahead Carry Adders 183
6-4 Comparators 186
6-5 Decoders 189
6-6 Encoders 195
6-7 Code Converters 198
6-8 Multiplexers (Data Selectors) 201
6-9 Demultiplexers 207
6-10?Parity Generators/Checkers 209
Chapter 7?Latches, Flip-Flops, and Timers 221
7-1 Latches 221
7-2 Flip-Flops 227
7-3 Flip-Flop Operating Characteristics 236
7-4 Flip-Flop Applications 238
7-5 One-Shots 242
7-6 The Astable Multivibrator 249
Chapter 8?Shift Registers 261
8-1 Shift Register Operations 261
8-2 Types of Shift Register Data I/Os 262
8-3 Bidirectional Shift Registers 270
8-4 Shift Register Counters 272
8-5 Shift Register Applications 275
8-6 Logic Symbols with Dependency Notation 282
Chapter 9?Counters 289
9-1 Finite State Machines 289
9-2 Asynchronous Counters 291
9-3 Synchronous Counters 297
9-4 Up/Down Synchronous Counters 303
9-5 Design of Synchronous Counters 306
9-6 Cascaded Counters 313
9-7 Counter Decoding 316
9-8 Counter Applications 319
9-9 Logic Symbols with Dependency Notation 323
Chapter 10?Data Storage 333
10-1 Semiconductor Memory Basics 333
10-2 The Random-Access Memory (RAM) 338
10-3 The Read-Only Memory (ROM) 350
10-4 Programmable ROMs 354
10-5 The Flash Memory 357
10-6 Memory Expansion 361
10-7 Special Types of Memories 366
10-8 Magnetic and Optical Storage 370
Chapter 11?Signal Conversion and Processing 382
11-1 Analog-to-Digital Conversion 382
11-2 Methods of Analog-to-Digital Conversion 388
11-3 Methods of Digital-to-Analog Conversion 397
11-4 Digital Signal Processing 404
Chapter 12?Data Transmission 411
12-1 Data Transmission Media 411
12-2 Methods and Modes of Data Transmission 415
12-3 Modulation of Analog Signals with Digital Data 420
12-4 Modulation of Digital Signals with Analog Data 423
12-5 Multiplexing and Demultiplexing 428
12-6 Bus Basics 433
12-7 Parallel Buses 437
12-8 The Universal Serial Bus (USB) 442
12-9 Other Serial Buses 445
12-10?Bus Interfacing 450
Answers to Odd-Numbered Problems 463
Glossary 481
Chapter 13 Integrated Circuit Technologies(On Website)
前言
Digital Fundamentals(即改編後的《數字電子技術》)的第十一版繼續秉承長期以來的傳統,側重於數字技術核心的基礎內容。本書通過豐富的插圖、舉例、練習和若乾應用幫助讀深入理解相關的基本概念。除此以外,本書也涉及瞭應用邏輯功能、功能的實現、集成電路技術,還涉及瞭信號轉換和處理、數據傳輸、處理和控製等一些特定主題。第十一版增加瞭一些新的內容和特點,許多原有的內容也得到瞭擴展。
書中涉及的知識旨在讓學生進一步學習更高層次或選修內容之前,掌握所有重要的基礎概念。涉及的內容範圍具有靈活性,以便適應各種課程的需求。例如,對於某些課程並不太適閤的設計性課題或者應用性課題,忽略或減少相關的內容不會影響書中基本概念的學習。半導體電路的背景知識並非本書必需的先修內容,集成電路技術(芯片內部電路)的知識則有選擇地提及一些。
第十一版的新內容
● 全新的頁麵布局和設計,視覺效果更好,容易使用,修改和改進瞭一些內容。
● 刪除瞭過時的設備。
● 新增瞭布爾簡化的Q-M(Quine-McCluskey)方法。
● 新增瞭Moore和Mealy狀態機的內容。
● 新增瞭有關數據傳輸的一章,包括標準總綫的全麵介紹。
● 突齣瞭D觸發器的使用。
本書的特性
● 基本核心內容和高層次的或外圍的內容不相混閤。
● InfoNotes(計算機小知識)以側邊欄的版麵給齣精煉的趣味短文。
● 每章都提示學生如何找到各種練習的答案。
● 每章中的各個小節都有檢查題,答案列在每章的最後。
● 給齣的每個例題都帶有相關的練習,答案列在每章的最後。
● 分散在各處的Hands-On Tips(實踐技巧)提供有用的實踐知識。
● 網站上的MultiSim文件提供書中選做的仿真參考電路。
● 每章最後的是非判斷題。
● 每章最後的單選自測題。
● 每章最後的分節習題在本書的最後給齣奇數題目的答案。
學生資源①
● 可選擇購買的實驗手冊(Experiments in Digital Fundamentals, Eleventh Edition),由Dave Buchla 和 Doug Joksch 撰寫。
● MultiSim電路。網站(www.pearsonhighered.com/careersresources.com)上的MultiSim文件,包含瞭書中選做的仿真參考電路,由圖P-1錶示。
● 在綫章節,“Intergrated Circuit Technologies”
● VHDL教程
● Verilog教程
● MultiSim教程
● Altera Quartus II教程
● Xilinx ISE教程
● 變量卡諾圖教程
● 漢明碼教程
● Q-M方法教程,等等
教師資源②
● 教師資源手冊,包含相關章節的習題解答,應用邏輯習題的解答,MultiSim仿真結果的總結,由Dave Buchla 和 Doug Joksch 撰寫的實驗手冊的實驗結果。
● 書中插圖的幻燈片文件。
一些專題的說明
檢查題 每個小節的結尾都有習題組成的復習部分,以加強這一小節主要概念的理解。這個特點如圖P-2所示。
圖P-2
檢查題的答案列在本章的結尾。
例題和相關的問題?書中給齣瞭豐富的例題,用以幫助對基本概念進行解釋。每個例題都配有相關的問題,通過讓學生解答和例題相似的題目來加強和拓寬所學知識。典型的例題和相關問題如圖P-3所示。
圖P-3
獻給學生
數字技術遍布於我們生活的方方麵麵。例如手機和其他類型的無綫通信,包括電視、收音機、過程控製、汽車電子、消費電子、飛機導航等,本書僅僅給齣瞭為數不多的依賴於數字電子的應用。具有堅實的數字技術基礎知識,會使您在將來得到技術含量很高的工作。最重要的事情,就是理解數字基礎的核心內容,這樣就可以深入到其他內容的學習。
獻給教師
通常,時間的限製或課程的側重點確定瞭本課程涉及的內容。為瞭滿足特定課程的特定內容,忽略或強調一些知識及改變某些內容的學習順序是很常見的。本教材為授課內容的選取提供瞭很大的靈活性。某些相關主題分散在不同的章節,如果忽略瞭某些知識點,則其他的內容不會受到影響。同樣,如果增加瞭某些知識點,它們和其餘的內容則可以無縫銜接。本書圍繞數字基礎的核心內容編寫,大部分內容對於數字課程來說都是必不可少的。圍繞本課程,可以增加或減少書中的內容,取決於課程的側重點和/或其他因素。即使是核心內容,也可以忽略一些選修的章節。
◆ 核心基礎內容。有關數字技術基礎的內容貫穿全書。對於圍繞核心內容的一些其他主題,依據課程的需要可以增加或刪除。本書涉及的內容在數字技術中是很重要的,但是圍繞核心內容的每塊主題可以根據特定的需要刪除,這不會影響核心的基礎內容的學習。
◆ 集成電路技術。本書提供一章在綫章節“Intergrated Circuit Technologies”。如果想討論電路的詳細特性,可以選讀這一章的部分或全部內容,以補充數字基礎電路的知識。忽略這一章不會影響本書其他內容的學習。
◆ 特殊主題。這些內容包括信號接口和處理、數據傳送、數據處理和控製,分散在第11章、第12章和其他章節的選讀內容中。這些內容對於課程也許是必需的,或者也可以在其他課程裏講授。例如,在基礎核心內容中,Q-M方法、循環冗餘碼、超前進位加法器或時序邏輯設計的相關知識都可以忽略。除此以外,貫穿全書的MultiSim(計算機仿真)內容可以作為選修內容。無論是僅選擇核心基礎內容,還是全部保留或介於兩者之間,本書都將滿足您的需要。
緻謝
Digital Fundamentals第十一版的修訂是許多人的工作和技術的成果。我認為我們已經完成瞭預期的工作,那是在本書已經很完善的基礎上的改進結果。這不僅僅是基礎內容的改善,還是最新和前沿技術的引入,使得它對學生和教師更為有用。
為瞭編寫讀者現在所看到的這本書,Pearson Education的人員進行瞭多個階段的工作,傾注瞭大量的時間、智慧和努力,纔使得本書得以完成,他們是Rex Davidson、Lindsey Gill和Vern Anthony,還有其他的許多人。Lois Porter還對手稿的編輯做齣瞭卓越的貢獻。Doug Joksch給齣瞭VHDL編程(參閱在綫資源)的相關內容。Gary Snyder修訂和升級瞭MultiSim電路文件(參閱在綫資源)。對於所有這些人和其他間接參與本書編輯的人,在此錶示我的感謝和感激之情。
在修訂本書和所有其他版本中,依靠瞭許多讀者和專傢的幫助。在此衷心感謝如下的審稿人,他們提齣瞭許多有價值的建議和建設性的意見:
Dr. Cuiling Gong,Texas Christian大學
Jonathan White,Harding大學
Zane Gastineau,Harding大學
Dr. Eric Bothur,Midlands技術學院
同樣感謝Pearson Education所有銷售人員的努力,是他們的幫助使得本書得以和廣大讀者見麵。此外,感謝所有選用本書作為教材的教師和個人讀者。我希望您會發現Digital Fundamentals的第十一版比以前的版本更好,它將繼續是學生學習的有價值的教材和參考資料。
Tom Floyd
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