數字電子技術實驗與課程設計（第2版） 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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尤佳 著

圖書標籤:

• 數字電子技術
• 實驗教學
• 課程設計
• 電子工程
• 高等教育
• 教材
• 電子電路
• 邏輯電路
• 數字係統
• 模擬電路

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111577782

版次：2

商品編碼：12198573

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十三五”電工電子基礎課程規劃教材

開本：16開

齣版時間：2017-09-01

用紙：膠版紙

頁數：203

內容簡介

本教材是根據高等院校電類專業數字電子技術課程教學大綱，結閤編者的教學實踐與應用編寫而成。本書按不同的實驗教學平颱構建相關內容，包括：使用麵包闆和元器件搭建的基礎實驗，采用EDA實驗箱下載的綜閤設計型實驗，和更加靈活實用的係統課程設計。附錄中給齣瞭VerilogHDL和兩款常用可編程邏輯開發軟件的使用方法。

目錄

前　言
第1 章　概述 1
1. 1　實驗與課程設計的目的及意義 1
1. 1. 1　數字電子技術實驗的目的及
意義 1
1. 1. 2　數字電子技術課程設計的目的及
意義 1
1. 2　實驗的要求與規範 2
1. 2. 1　實驗守則 2
1. 2. 2　數電實驗的基本步驟 3
1. 3　課程設計的要求與規範 4
1. 3. 1　課程設計的基本要求 4
1. 3. 2　課程設計的一般過程與規範 5
1. 4　故障檢測與診斷 6
1. 4. 1　産生故障的原因 7
1. 4. 2　故障的查找和分析 8
1. 4. 3　故障的診斷與排除 9
第2 章　基礎實驗 11
2. 1　ＴＴＬ 及ＣＭＯＳ 集成電路邏輯功能及
參數測試 11
2. 1. 1　ＴＴＬ 門電路邏輯功能測試 11
2. 1. 2　ＴＴＬ 與非門電路參數測試 17
2. 1. 3　ＣＭＯＳ 門電路邏輯功能及參數
測試 25
2. 2　組閤邏輯電路基本實驗 31
2. 2. 1　組閤邏輯電路設計與測試 31
2. 2. 2　譯碼器及其應用電路 37
2. 2. 3　數據選擇器及其應用電路 41
2. 2. 4　顯示譯碼器電路 45
2. 3　觸發器邏輯功能測試及其應用 51
2. 3. 1　觸發器邏輯功能測試 51
2. 3. 2　觸發器基本應用電路 57
2. 4　時序邏輯電路基本實驗 61
2. 4. 1　觸發器設計計數器 61
2. 4. 2　集成計數器及其應用 65
2. 4. 3　移位寄存器及其應用 71
2. 5　555 定時器的功能及應用 75
2. 6　Ｄ￣Ａ 轉換器和Ａ￣Ｄ 轉換器 81
2. 6. 1　Ｄ￣Ａ 轉換器 81
2. 6. 2　Ａ￣Ｄ 轉換器 82
第3 章　綜閤設計型實驗 87
3. 1　組閤邏輯電路的設計與實現 87
3. 1. 1　代碼轉換電路的實現 87
3. 1. 2　病房呼叫係統設計 88
3. 1. 3　十進製加法器的設計 89
3. 2　時序邏輯電路的設計與實現 90
3. 2. 1　序列檢測電路 90
3. 2. 2　數字頻率計 91
3. 2. 3　可控脈衝發生器 92
3. 3　實用電路 93
3. 3. 1　琴鍵控製電路的設計與實現 93
3. 3. 2　數字鍾的設計與實現 95
第4 章　數字係統課程設計 97
4. 1　數字係統認識 97
4. 2　數字係統設計及調試方法 97
4. 3　數字係統設計舉例 98
4. 3. 1　人行橫道交通信號燈控製係統
設計 98
4. 3. 2　簡易自動售飲料機 104
4. 4　數字係統設計任務 108
4. 4. 1　汽車尾燈控製電路 108
4. 4. 2　智能風扇控製係統 109
4. 4. 3　洗衣機控製係統 111
4. 4. 4　齣租車自動計費器 112
4. 4. 5　電子拔河遊戲機 113
4. 4. 6　兩人乒乓球遊戲機設計 114
4. 4. 7　打地鼠遊戲 116
4. 4. 8　反應時間測試電路 117
4. 4. 9　變步長計數器 118
4. 4. 10　智力測驗定時搶答器 118
4. 5　電路仿真及實現舉例 119
4. 5. 1　Ｍｕｌｔｉｓｉｍ 軟件簡介 119
4. 5. 2　仿真設計實現舉例 122
4. 6　課程設計報告模闆 127
附錄 129
附錄Ａ　Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ 語言簡介 129
Ａ. 1　Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ 的特點 129
Ａ. 2　Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ 的語法要點 130
Ａ. 3　簡單的Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ 模塊 139
Ａ. 4　Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ 的開發流程 146
附錄Ｂ　ＭＡＸ ＋ ｐｌｕｓ ＩＩ 軟件使用簡介 147
Ｂ. 1　工程創建 148
Ｂ. 2　邏輯設計輸入及工程編譯 150
Ｂ. 3　激勵設計輸入及工程仿真 155
Ｂ. 4　邏輯資源分配及二次編譯 163
Ｂ. 5　器件編程及功能驗證 167
附錄Ｃ　Ｑｕａｒｔｕｓ ＩＩ 軟件使用簡介 171
Ｃ. 1　工程創建 173
Ｃ. 2　邏輯設計輸入及工程編譯 178
Ｃ. 3　激勵設計輸入及工程仿真 183
Ｃ. 4　邏輯資源分配及二次編譯 192
Ｃ. 5　器件編程及功能驗證 195
參考文獻 204

前言/序言

本書的第1 版已齣版使用3 年多. 在教學中發揮瞭很好的作用. 第2 版結閤理論與實踐教學的經驗. 規範瞭一些元器件的引腳和邏輯符號的畫法. 修正瞭部分字詞上的錯誤和疏漏. 調整修改瞭幾個章節的內容和順序. 補充介紹瞭Quartus II 軟件平颱的使用方法. 本書修訂後能更好地指導數字電子技術實驗和課程設計的教學.本書內容分4 章和3 個附錄. 其中第1 章概述由尤佳編寫整理. 第2 章基礎實驗的2.. 1 ~2.. 4 節由李春雷編寫整理. 2. 5、2..6 節由楊淑華編寫整理. 第3 章綜閤設計型實驗的3.1 節由楊淑華編寫整理. 3.2 節由尤佳編寫整理. 3. 3 節由李春雷編寫整理. 第4 章數字係統課程設計主要由伍春洪編寫整理. 附錄A 由尤佳編寫整理. 附錄B 和附錄C 由李春雷編寫整理. 全書的統稿由尤佳負責.本書的編寫得到瞭北京科技大學“十三五” 規劃教材建設經費的資助. 也得到瞭很多同仁的指導與幫助. 並藉鑒瞭部分往屆學生的實踐成果. 在此. 我們深錶感謝.由於水平有限. 書中難免有不妥之處. 衷心希望使用本書的老師和同學們能予以批評指正.編　者

《精通數字邏輯：原理、設計與實踐》 簡介 本書是一本全麵深入探討數字邏輯理論、設計方法及實際應用的著作。它不僅係統闡述瞭數字電路的基礎概念，更聚焦於如何將這些理論知識轉化為實際可行的設計方案，並引領讀者掌握在現代電子工程領域中不可或缺的數字係統設計能力。本書適閤電子信息工程、自動化、計算機科學與技術等相關專業的本科生、研究生，以及從事數字電路設計、嵌入式係統開發、FPGA/ASIC設計等工作的工程師閱讀。 第一部分：數字電路基礎 本部分為讀者打下堅實的數字邏輯理論基礎，循序漸進地介紹數字係統的核心構成和運作原理。 緒論：數字世界的基石 數字信號與模擬信號的辨析： 詳細闡述數字信號和模擬信號在信息錶示、傳輸和處理上的本質區彆，以及為何現代電子係統普遍轉嚮數字技術。 數字係統概述： 介紹數字係統的基本組成部分，如控製器、存儲器、運算器等，以及它們之間如何協同工作，完成復雜的功能。 數字電子技術的發展曆程與趨勢： 迴顧數字電子技術從早期集成電路到超大規模集成電路，再到如今的SoC（System on Chip）的發展脈絡，展望未來發展方嚮，如人工智能芯片、低功耗設計等。 二進製數製係統： 深入解析二進製數的錶示方法，包括無符號數和帶符號數的錶示（原碼、反碼、補碼），以及不同進製（十進製、八進製、十六進製）之間的相互轉換，這是進行數字邏輯運算的基礎。 二進製運算： 詳細講解二進製的加法、減法、乘法和除法運算，以及如何利用邏輯門實現這些運算。特彆關注補碼運算在計算機減法中的重要性。 邏輯門電路：數字世界的基本磚塊 基本邏輯門： 詳細介紹AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR等基本邏輯門的功能、邏輯符號、邏輯錶達式和真值錶。通過圖示和通俗易懂的語言，幫助讀者理解每種邏輯門的工作原理。 組閤邏輯電路： 布爾代數基礎： 引入布爾代數的公理和定理，例如交換律、結閤律、分配律、德摩根定律等，以及如何利用這些定律對邏輯錶達式進行化簡，優化電路設計。 邏輯函數的最小項與最大項： 講解如何將邏輯函數錶示為最小項之和（SOP）或最大項之積（POS）的形式，這是卡諾圖化簡和Quine-McCluskey算法的基礎。 卡諾圖（Karnaugh Map）： 詳細介紹卡諾圖的繪製方法和圈圖技巧，演示如何利用卡諾圖快速、直觀地化簡邏輯函數，從而設計齣最簡化的組閤邏輯電路。 組閤邏輯電路的設計實例： 通過實際案例，如編碼器（Encoder）、譯碼器（Decoder）、數據選擇器（Multiplexer）、加法器（Adder，包括半加器、全加器、多位加法器）、減法器、比較器（Comparator）等的設計過程，展示如何應用布爾代數和卡諾圖進行設計。 時序邏輯電路： 觸發器（Flip-Flop）： 詳細介紹各類觸發器的原理和特性，包括SR觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器，以及它們的主從型和邊沿觸發型。強調觸發器作為存儲單元在數字係統中的關鍵作用。 寄存器（Register）： 講解如何由觸發器構成寄存器，用於存儲一組二進製數據，並介紹移位寄存器（左移、右移、雙嚮移位）的功能和應用。 計數器（Counter）： 介紹同步計數器和異步計數器（行波進位計數器）的設計原理，包括加法計數器、減法計數器、可預置計數器、移位寄存計數器等。通過設計模N計數器來加深理解。 時序邏輯電路的狀態圖與狀態錶： 講解如何使用狀態圖和狀態錶來描述和設計復雜的時序邏輯電路，包括米利型（Mealy）和摩爾型（Moore）狀態機的區彆與設計方法。 時序邏輯電路的時序問題： 討論亞穩態（Metastability）的産生原因、危害以及如何解決，分析時鍾抖動（Clock Jitter）和建立/保持時間（Setup/Hold Time）等關鍵時序參數對電路穩定性的影響。 第二部分：現代數字設計方法與工具 本部分將視角從基礎電路轉移到現代數字設計流程，介紹如何利用先進的工具和方法進行復雜數字係統的設計與驗證。 硬件描述語言（HDL）：描述數字係統的通用語言 Verilog HDL： 詳細介紹Verilog HDL的語法結構，包括模塊（module）、端口（port）、數據類型（reg, wire, integer）、運算符、賦值語句（blocking, non-blocking）、過程塊（always, initial）、生成語句（generate）等。通過大量實例，演示如何用Verilog描述組閤邏輯和時序邏輯電路，以及如何進行行為級建模和數據流建模。 VHDL（可選或簡述）： （根據內容可以簡要介紹VHDL，或將其作為Verilog的補充，強調其在某些行業或地區的應用。） HDL仿真與綜閤： 講解如何使用仿真工具（如ModelSim, QuestaSim, VCS等）對HDL代碼進行功能驗證，並介紹邏輯綜閤工具（如Synopsys Design Compiler, Cadence Genus等）如何將HDL代碼轉化為門級網錶。 可編程邏輯器件（PLD）：實現靈活數字設計的平颱 CPLD（Complex Programmable Logic Device）： 介紹CPLD的結構特點、工作原理以及與FPGA的區彆，探討其在小規模邏輯設計中的優勢。 FPGA（Field Programmable Gate Array）： FPGA的基本結構： 深入剖析FPGA的核心組成部分，包括可配置邏輯塊（CLB）、可編程輸入/輸齣塊（IOB）、片內存儲器（Block RAM）、DSP Slice、時鍾管理單元（MMCM/PLL）等。 FPGA的設計流程： 詳細闡述從HDL代碼編寫、綜閤、布局布綫（Place and Route）到比特流生成、硬件下載和闆級調試的完整FPGA設計流程。 FPGA開發工具鏈： 介紹主流FPGA廠商（如Xilinx, Intel/Altera）提供的開發軟件（如Vivado, Quartus Prime），以及它們在項目管理、仿真、綜閤、實現和調試中的作用。 FPGA應用實例： 通過具體項目，如簡單的數字信號處理模塊、自定義IP核、嵌入式係統接口等，展示FPGA在實際應用中的強大能力。 數字係統設計進階 高級時序設計技術： 探討更復雜時序問題，如多時鍾域（Clock Domain Crossing, CDC）的處理，同步與異步FIFO的設計，以及如何利用時序約束（Timing Constraints）優化設計性能。 低功耗數字設計： 介紹各種降低數字電路功耗的技術，如時鍾門控（Clock Gating）、電源門控（Power Gating）、動態電壓頻率調整（DVFS）等，以及其在移動設備和嵌入式係統中的重要性。 驗證方法學： 強調驗證在現代數字設計中的重要性，介紹結構化驗證方法，如驗證計劃、測試平颱（Testbench）的構建、約束隨機驗證（Constrained Random Verification, CRV）、斷言（Assertions）的應用等。 第三部分：綜閤應用與實踐 本部分將理論與實踐相結閤，通過豐富的案例研究和設計項目，引導讀者將所學知識應用於解決實際問題。 經典數字係統設計案例 數據通路設計： 如何設計一個簡單的數據通路，包括ALU、寄存器堆、多路選擇器等，並用HDL實現。 控製器設計： 設計一個狀態機控製器，例如一個交通燈控製器、一個簡易的微處理器控製器等，並分析其時序行為。 存儲器接口設計： 學習如何設計與外部存儲器（如SRAM, SDRAM）進行通信的接口邏輯。 數字信號處理（DSP）模塊設計： 介紹如何設計一些基礎的DSP模塊，如FIR濾波器、FFT（快速傅裏葉變換）模塊等，並探討FPGA在DSP領域的應用。 微處理器與嵌入式係統基礎 CPU結構與工作原理： 介紹經典CPU的結構，如指令集架構（ISA）、流水綫（Pipeline）、緩存（Cache）等，並簡述RISC和CISC的區彆。 基於FPGA的簡易CPU設計： 引導讀者嘗試設計一個簡單的RISC-V或MIPS處理器核，並將其部署在FPGA上運行。 嵌入式係統開發流程： 簡述嵌入式係統的軟硬件協同開發流程，包括硬件平颱選擇、嵌入式Linux/RTOS移植、應用程序開發等。 現代電子設計趨勢與前沿 SoC（System on Chip）設計： 介紹SoC的構成，包括CPU、GPU、DSP、外設控製器等，以及如何集成到單個芯片上。 ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）與FPGA的比較： 分析ASIC和FPGA在成本、性能、功耗、上市時間等方麵的權衡，以及它們各自適用的場景。 片上網絡（Network on Chip, NoC）： 介紹NoC技術在解決多核處理器通信瓶頸中的作用。 人工智能與FPGA/ASIC： 探討AI芯片的發展，以及FPGA和ASIC在加速AI計算中的獨特優勢。 本書特色 理論與實踐並重： 緊密結閤理論知識與實際工程應用，通過豐富的示例和設計項目，幫助讀者將抽象概念轉化為具體解決方案。 循序漸進的學習路徑： 從最基礎的邏輯門原理，逐步深入到復雜的係統設計，適閤不同知識背景的讀者。 強調現代設計工具的應用： 重點介紹硬件描述語言（Verilog）、FPGA設計流程及主流開發工具，培養讀者掌握當前行業主流的設計技能。 內容全麵且前沿： 涵蓋瞭數字邏輯設計的核心內容，並適當引入瞭SoC、AI芯片等前沿技術，為讀者未來的學習和職業發展打下基礎。 豐富的圖示與例證： 配以大量清晰的電路圖、邏輯圖、波形圖和設計流程圖，直觀易懂，加深讀者理解。 通過學習本書，讀者將能夠深刻理解數字電子技術的精髓，掌握現代數字係統設計的方法和工具，具備獨立進行數字電路設計、FPGA開發和嵌入式係統實現的能力，為在飛速發展的電子信息領域中取得成功奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

翻開《數字電子技術實驗與課程設計（第2版）》，最先吸引我的是它那清晰的結構和豐富的插圖。作為一名有一定基礎但仍希望深入理解數字電路的學生，我發現這本書的優點在於它既沒有忽略基礎概念的講解，又大膽地引入瞭許多前沿的數字係統設計方法。書中的案例分析非常詳實，從簡單的加法器到復雜的微處理器構成，都進行瞭詳細的分解和闡述。我個人非常欣賞的是它對課程設計部分的側重，這不僅僅是理論的堆砌，而是真正引導讀者去思考如何將所學知識融會貫通，解決實際工程問題。其中關於FPGA在數字係統設計中的應用章節，我學習到瞭很多實用的技巧和方法，這對於我未來從事嵌入式係統開發很有幫助。而且，書中還涉及瞭一些常用的EDA工具的使用介紹，這讓我在理論學習的同時，也能接觸到行業內的主流工具，為日後的工作做好準備。總的來說，這本書為我提供瞭一個係統性的學習平颱，不僅提升瞭我的理論深度，更重要的是培養瞭我的工程實踐能力和解決問題的思路，讓我對數字電子技術有瞭更全麵、更深入的認識。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，最初選擇《數字電子技術實驗與課程設計（第2版）》是因為課程的需要，但我很快發現它遠超齣瞭課程要求的範疇。這本書的語言風格非常平實易懂，即使是第一次接觸數字電子技術的人，也能很快理解其中的概念。它沒有使用過多晦澀難懂的專業術語，而是用一種非常貼近實際的例子來解釋復雜的原理，這一點對於初學者來說至關重要。我印象最深刻的是書中關於數製轉換和邏輯代數的部分，講解得非常透徹，讓我一下子就掌握瞭這些基礎工具，為後續的學習打下瞭堅實的基礎。此外，書中的實驗項目設計得非常巧妙，能夠充分體現各種數字集成電路的功能和應用。我親自動手完成瞭一些實驗，發現書本上的理論知識在實際操作中得到瞭很好的驗證，而且通過實驗，我對數字電路的工作原理有瞭更直觀、更深刻的理解。這本書就像一位耐心細緻的老師，一步步地引導我走進數字電子技術的殿堂，讓我不再覺得這門學科枯燥乏味，而是充滿樂趣和挑戰。

評分☆☆☆☆☆

作為一名有幾年數字電路基礎的學習者，《數字電子技術實驗與課程設計（第2版）》帶給我的體驗是耳目一新的。這本書的亮點在於其對現代數字邏輯設計方法的深入探討，不僅僅停留在基礎的門電路層麵，而是將目光投嚮瞭更高級的抽象層次。我特彆喜歡它關於狀態機設計和有限自動機的講解，清晰地闡述瞭如何用抽象的模型來描述和設計復雜的數字係統。書中提供的課程設計題目，也很有挑戰性，能夠引導讀者進行係統性的思考和設計，這對於培養學生的工程素養非常有益。我曾嘗試過書中關於數據通路和控製單元設計的項目，過程中的調試和優化讓我受益匪淺，也讓我深刻體會到理論與實踐結閤的重要性。而且，書中對一些常用數字芯片的選型和應用也進行瞭介紹，這為我理解實際硬件設計提供瞭寶貴的參考。總的來說，這本書是一本兼具深度和廣度的教材，對於希望在數字電子技術領域有所建樹的學習者來說，是一份不可多得的參考資料。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對數字電子技術充滿好奇的在校大學生，《數字電子技術實驗與課程設計（第2版）》這本書給我的學習過程帶來瞭極大的幫助。這本書最大的特色在於它的實用性，它不僅僅是理論知識的講解，更注重培養動手能力。每一個實驗都緊密結閤瞭理論知識，讓我能夠通過實踐來加深理解。我特彆喜歡書中關於邏輯功能的實現和驗證的實驗，通過親手搭建電路，我能夠更清晰地看到不同邏輯門組閤起來是如何實現復雜功能的。而且，書中的課程設計部分，讓我有機會將所學知識應用到實際項目中，從需求分析到方案設計，再到最後的實現和測試，整個過程都充滿瞭挑戰和成就感。這本書的語言通俗易懂，即使是對於初學者來說，也不會感到難以理解。我覺得這本書最大的價值在於它能夠激發我的學習興趣，讓我對數字電子技術産生濃厚的興趣，並且願意花更多的時間去深入研究。這本書為我打開瞭數字電子技術的大門，讓我看到瞭這個領域無限的可能性。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《數字電子技術實驗與課程設計（第2版）》，我最深的感受就是它對於我這個數字電路的初學者來說，簡直是一場及時雨。這本書的內容編排非常巧妙，從最基礎的邏輯門電路，到後麵的組閤邏輯、時序邏輯，再到更復雜的集成電路應用，循序漸進，一點點地把我的知識體係建立起來。我尤其喜歡的是它在理論講解之後，緊跟著就是配套的實驗內容。不像我之前看過的很多書，理論講得很深，但具體動手操作起來卻一臉茫然。這本書的實驗設計非常有針對性，能夠很好地將書本上的理論知識轉化為實際操作能力。而且，實驗步驟清晰明瞭，每一步需要注意的地方都進行瞭強調，這對於我這種經常犯低級錯誤的新手來說，簡直是福音。完成每一個實驗，我都覺得自己的理解又加深瞭一層，對數字電路的認識也從抽象變得更加具象。書中提供的一些課後習題，也很有啓發性，能夠幫助我鞏固所學，並且開始嘗試自己去分析和解決一些小問題。總的來說，這本書讓我對數字電子技術産生瞭濃厚的興趣，並且具備瞭一定的動手實踐能力，這對我未來的學習和職業發展打下瞭堅實的基礎。