数字电路与数字逻辑

数字电路与数字逻辑 教材名称: 数字电路与数字逻辑
ISBN号: 978-7-89535-349-7 作者: 佟向坤
字数: 300千字 规格:
印制时间: 2025-02-01 出版日期: 2025-02-01
定价: 38 元 样章下载: 数字电路与数字逻辑.pdf
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随着信息技术的飞速发展,各行各业对信息学科人才的需求越来越大。如何为信息领域培养更多的具有创新能力和解决实际问题能力的高素质人才,是目前高等教育的重要任务之一。
《数字电路与数字逻辑》作为高等院校电子信息类、计算机科学以及众多相关学科的专业技术基础课,其重要性不言而喻。本课程的主要目的是为学生构建一个全面而深入的数字系统设计和分析的知识体系。在这门课程中,学生将学习到数字电路与数字逻辑的基本原理、基本概念和基本分析方法,掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路等核心内容。通过一系列的实验和案例分析,学生将学会如何应用所学知识进行数字电路的设计、分析和测试,从而培养实践能力和动手能力。此外,本课程还注重培养学生的问题解决能力和创新思维,鼓励学生尝试新的设计方法、优化现有电路、提出创新性的解决方案,以激发他们的创新意识和创新能力,推动数字电路和数字逻辑领域的发展。
本教材严格遵循普通高等院校电子信息类本科层次的教学指导原则,并紧密贴合《数字电路与数字逻辑》的课程标准。立足于传统知识的积淀,同时着眼于学生能力的培养,紧密结合本课程的核心特点、关键要点和潜在难点,力求全面、系统、深入地阐述数字电路与数字逻辑的基本概念、基本原理和基本方法,旨在为读者奠定坚实的理论基础。全教材特别强调理论与实践的相互融合,在逻辑电路的分析与设计过程中,巧妙地运用Proteus仿真软件,实现从理论构思到实际电路设计,再到仿真验证的全程连贯,从而确保知识的实践应用与理论学习的无缝对接。
本教材在编撰过程中,力求确保内容的全面性和实用性,论述方式深入浅出,语言通俗易懂,旨在方便读者轻松掌握和理解。全教材划分为8个章节和2个附录。第1章和第2章旨在为读者奠定数字系统逻辑设计的基础知识和理论体系;第3~6章侧重在基本逻辑器件的详尽介绍,并基于中、小规模的集成电路,对组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析与设计方法进行了深入探讨;第7章进一步引入了大规模可编程逻辑器件及其在逻辑设计中的广泛应用,涵盖低密度和高密度可编程逻辑器件等多个方面;第8章结合本课程所学知识,设计了实验指导和课程设计实践,通过具体的应用问题设计实例,旨在帮助学生将理论知识与实际应用紧密结合,实现知识的有效转化和应用。此外,附录部分提供了各章节习题的参考解答,以全面培养学生的思维能力和实践能力。
参与本教材编写的人员有着丰富的教学经验和科研经历,第1、2章由吴阳编写,第3章由朱小满编写,第4章由姜丽编写,第5章由鑑美玉编写,第6章由佟向坤编写,第7章由谢恒编写,第8章由陈晓聪编写。全教材由佟向坤担任主编,并负责全教材的策划;全教材统稿、审校由鑑美玉、朱小满完成。
本教材在编写过程中,得到了校内教师和学校教务处的大力支持和帮助,在此表示诚挚的谢意。虽经多次讨论、修改,但因时间仓促及作者水平有限,不当之处在所难免,敬请广大读者批评指正。
 
 
第1章数字逻辑基础知识1
1.1数字电路与数字逻辑的基本概念1
1.2数字电路与数字逻辑在现代科技中的应用2
1.3数字信号与模拟信号4
1.3.1模拟信号(Analog Signal)4
1.3.2数字信号(Digital Signal)4
1.3.3数字信号与模拟信号的转换5
1.4数制与编码6
1.4.1数制6
1.4.2常用进制7
1.4.3不同进制数的相互转换9
1.4.4二进制数的原码、反码及补码12
1.4.5常用的编码14
1.5本章小结17
习题17
第2章逻辑代数基础20
2.1逻辑变量与基本逻辑运算21
2.1.1与逻辑运算21
2.1.2或逻辑运算21
2.1.3非逻辑运算22
2.1.4与非逻辑运算22
2.1.5或非逻辑运算23
2.1.6异或逻辑运算23
2.1.7同或逻辑运算24
2.2逻辑函数及其表示方法25
2.2.1真值表25
2.2.2逻辑表达式25
2.2.3卡诺图25
2.2.4逻辑图26
2.3逻辑代数的基本公式26
2.4逻辑代数的基本定理28
2.4.1代入定理28
2.4.2反演定理28
2.4.3对偶定理28
2.5逻辑表达式的标准形式与变换29
2.5.1逻辑函数的最小项表达式29
2.5.2逻辑函数的最大项表达式29
2.5.3最小项和最大项的关系31
2.6逻辑代数化简32
2.7卡诺图化简34
2.7.1卡诺图的最小项表示34
2.7.2利用卡诺图的结构合并最小项34
2.7.3利用卡诺图化简逻辑函数35
2.8本章小结37
习题38
第3章逻辑门电路41
3.1基本门电路41
3.1.1与门41
3.1.2或门42
3.1.3非门42
3.2组合逻辑门43
3.2.1与非门43
3.2.2或非门43
3.2.3与或非门44
3.2.4异或门45
3.2.5同或门46
3.3逻辑函数不同表达式方法的转换46
3.3.1已知逻辑表达式求真值表、卡诺图和逻辑图46
3.3.2已知逻辑图求逻辑表达式48
3.4逻辑函数的实现49
3.4.1用与非门实现逻辑函数49
3.4.2用或非门实现逻辑函数50
3.5集成门电路51
3.5.1TTL集成门电路51
3.5.2常用的TTL集成门电路54
3.5.3CMOS集成门电路56
3.6逻辑门电路的性能参数58
3.7本章小结59
习题60
第4章组合逻辑电路62
4.1组合逻辑电路概述62
4.1.1组合逻辑电路的特点62
4.1.2组合逻辑电路的功能描述方法62
4.2组合逻辑电路分析63
4.3组合逻辑电路设计66
4.3.1组合逻辑电路的设计方法67
4.3.2包含无关项的组合逻辑电路设计69
4.4组合逻辑电路的险象70
4.4.1险象的产生71
4.4.2险象的判断72
4.4.3险象的消除73
4.5常用中规模组合逻辑电路及其应用74
4.5.1二进制并行加法器75
4.5.2编码器78
4.5.3译码器80
4.5.4多路选择器85
4.5.5多路分配器87
4.6本章小结88
习题88
第5章触发器91
5.1触发器概述91
5.1.1触发器的概念及特点91
5.1.2触发器逻辑功能的描述方法91
5.2基本RS触发器92
5.3同步RS触发器94
5.4集成触发器96
5.4.1D触发器97
5.4.2JK触发器98
5.4.3T触发器101
5.5集成触发器的应用102
5.5.1JK触发器构成的同步计数器102
5.5.2JK触发器构成的异步计数器103
5.6集成触发器的拓展103
5.6.1JK触发器的异步置位和异步复位103
5.6.2D触发器的异步置位和异步复位105
5.6.3常用的集成触发器芯片106
5.6.4集成触发器的逻辑功能转换106
5.6.5集成触发器的脉冲工作特性及主要参数107
5.7本章小结108
习题108
第6章时序逻辑电路110
6.1时序逻辑电路概述110
6.1.1时序逻辑电路概念110
6.1.2时序逻辑电路分类111
6.1.3时序逻辑电路的描述方法112
6.2同步时序逻辑电路分析113
6.3同步时序逻辑电路设计120
*6.4异步时序逻辑电路126
6.4.1异步时序逻辑电路分析126
6.4.2异步时序逻辑电路设计128
6.5常用时序逻辑器件130
6.5.1寄存器131
6.5.2计数器135
6.6本章小结143
习题144
第7章可编程逻辑器件147
7.1硬件描述语言基础147
7.2可编程逻辑器件介绍148
7.2.1可编程逻辑器件概述148
7.2.2可编程逻辑器件基本结构149
7.3半导体存储器的分类与特点150
7.3.1存储器的基本概念150
7.3.2可编程ROM的类型151
7.4简单可编程逻辑器件(SPLD)154
7.4.1可编程逻辑阵列器件154
7.4.2可编程阵列逻辑(PAL)155
7.4.3通用阵列逻辑(GAL)158
7.4.4SPLD主要编程步骤159
7.5复杂可编程逻辑器件(CPLD)160
7.6现场可编程门阵列(FPGA)161
7.7本章小结166
习题166
 
第8章综合实训项目设计168
8.1十字路交通信号灯设计168
8.1.1实训内容概述168
8.1.2功能描述168
8.1.3电路设计169
8.2数字电子钟设计171
8.2.1实训内容概述171
8.2.2功能描述172
8.2.3电路设计172
附录AASCII码表175
附录B电路符号对照表177
参考文献179
 
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