数字电路与逻辑设计/高等学校应用型特色规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张雪平，赵娟，曾菊容，杨欣，邹云峰 著

图书标签:

• 数字电路
• 逻辑设计
• 应用型
• 教材
• 高等教育
• 电子技术
• 电路分析
• 数字系统
• 计算机基础
• 嵌入式系统

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302438564

版次：1

商品编码：11967550

包装：平装

丛书名： 高等学校应用型特色规划教材

开本：16开

出版时间：2016-06-01

用纸：胶版纸

页数：372

字数：561000

正文语种：中文

编辑推荐

　　本书具有以下几个特点。
　　(1)突出方法，适应发展。本书体现了近期教改成果，重点介绍通用集成电路的基本原理及特性，略去其内部复杂电路及分析，侧重器件的逻辑功能及输入、输出电气特性，增强了CPLD、FPGA等新型可编程逻辑器件的内容，使学生以此进行实际工程设计与应用的初步训练。
　　(2)书中引入了EDA技术的基础知识，在介绍VHDL语言和Multisim10.0软件的基础上，对主要章节的电路采用VHDL语言描述并用Multisim10.0软件仿真，使学生能够在微机上对典型电路进行功能验证，加深对数字电路的认识，也为后续数字系统设计课程的学习打下必要的基础。考虑到不同学校的需要，这部分作为选学内容，以"*"号标出。
　　(3)本书以"神奇的集成电路"为主线，用读物的形式在各章最后分别介绍电子管、晶体管溯源，集成电路的发明，硅谷的故事，半导体的奥秘，巧夺天工的集成电路制造工艺，用计算机设计集成电路，腾飞的中国芯，微电子技术新领域，未来畅想曲等内容供学生选读，让学生了解相关知识的背景。
　　(4)为便于读者加深理解，书中针对重点、难点内容都设有相应的例题，每章均安排有小结、思考题、习题、读物，力求做到通俗易懂，便于教学。
　　(5)书中各部分内容均从基本概念入手，提供学习数字电路的分析方法和设计方法，通过具体电路系统加以归纳和总结，从而培养学生分析问题、解决问题的能力。

内容简介

　　本书是根据教育部高等学校电子类本科指导性专业规范的要求，结合电类专业人才培养新模式的需求而编写的。本书共分9章，系统地介绍了数字电路的基础知识，包括逻辑代数基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、存储器与可编程逻辑器件、脉冲产生和整形电路、数/模和模/数转换电路、EDA技术基础、数字系统设计基础等。另外，本书还介绍了集成电路的产生、发展过程，当前技术水平，未来发展方向等相关知识的背景，以激发学生的求知欲望。
　　本书概念清楚，内容先进，体系合理，在系统介绍基础知识的基础上，突出逻辑器件的功能及应用，用VHDL语言描述基本逻辑电路并采用Multisim软件仿真。每章均安排有小结、思考题、习题、读物，力求做到通俗易懂，便于使用。
　　本书可作为高等院校电气信息类、电子信息类、仪器仪表类及其他相近专业的本科生教材或教学参考书，也可供有关工程技术人员参考。

内页插图

目录

绪论 1
第1章　逻辑代数基础 5
1.1　概述 5
1.2　数制和码制 6
1.2.1　数制 6
1.2.2　几种常用数制之间的转换 8
1.2.3　码制 11
1.2.4　算术运算和逻辑运算 17
1.3　逻辑代数基础 19
1.3.1　基本逻辑运算 19
1.3.2　逻辑代数的基本公式 25
1.3.3　逻辑代数的基本规则 28
1.3.4　逻辑函数的表示方法 30
1.3.5　逻辑函数的公式化简法 35
1.3.6　逻辑函数的卡诺图化简法 38
1.3.7　具有无关项的逻辑函数
及其化简 47
小结 49
思考题 49
习题 50
读物：神奇的集成电路1--电子管、
晶体管溯源 52
第2章　逻辑门电路 60
2.1　概述 60
2.2　逻辑门电路中的开关器件 62
2.2.1　二极管及其开关特性 62
2.2.2　三极管及其开关特性 62
2.2.3　MOS管及其开关特性 63
2.3　分立元件门电路 64
2.3.1　二极管与门和或门 64
2.3.2　三极管非门 66
2.3.3　MOS管非门 66
2.4　TTL门电路 66
2.4.1　TTL反相器的电路结构
和工作原理 66
2.4.2　TTL反相器的动态特性 72
2.4.3　其他类型的TTL门电路 73
2.4.4　TTL数字集成电路系列 78
2.5　CMOS门电路 82
2.5.1　CMOS反相器的电路结构
和工作原理 82
2.5.2　CMOS与非门和或非门 84
2.5.3　CMOS传输门 85
2.5.4　CMOS三态门和漏极开路门 85
2.5.5　CMOS数字集成电路系列 87
小结 88
思考题 88
习题 89
读物：神奇的集成电路2--集成电路的
发明 94
第3章　组合逻辑电路 97
3.1　概述 97
3.2　组合逻辑电路的分析和设计方法 98
3.2.1　组合逻辑电路的分析方法 98
3.2.2　组合逻辑电路的设计方法 101
3.3　常用组合逻辑器件及应用 103
3.3.1　编码器和译码器 104
3.3.2　数据选择器和数据分配器 116
3.3.3　加法器和数值比较器 119
3.3.4　中规模集成电路实现组合
逻辑函数 123
3.4　组合逻辑电路中的竞争与冒险 126
3.4.1　代数法 127
3.4.2　卡诺图法 128
3.4.3 冒险现象的清除 129
小结 130
思考题 131
习题 132
读物：神奇的集成电路3--硅谷的
故事 135
第4章　时序逻辑电路 141
4.1　概述 141
4.1.1　时序逻辑电路的一般模型
和结构特点 141
4.1.2　时序逻辑电路的类型 142
4.2　触发器 142
4.2.1　基本触发器 143
4.2.2　同步触发器 145
4.2.3　边沿触发器 147
4.2.4　触发器的逻辑功能及其描述
方法 149
4.3　时序逻辑电路的分析方法 155
4.3.1 时序逻辑电路状态的描述 155
4.3.2 时序逻辑电路的分析步骤 158
4.3.3 时序逻辑电路的分析举例 159
4.4　时序逻辑电路的设计方法 162
4.4.1　时序逻辑电路的设计步骤 163
4.4.2　时序逻辑电路的设计举例 165
4.5　时序逻辑电路的竞争与冒险 170
4.5.1 触发器的竞争-冒险 171
4.5.2　时序逻辑电路竞争与冒险的
处理方法 173
4.6　常用时序逻辑器件及应用 173
4.6.1　寄存器和移位寄存器 174
4.6.2　计数器 180
4.6.3　顺序脉冲发生器 196
4.6.4 常用时序逻辑器件的应用 199
小结 203
思考题 204
习题 205
读物：神奇的集成电路4--半导体的
奥秘 211
第5章　存储器与可编程逻辑器件 215
5.1　概述 215
5.2　可编程逻辑器件的结构和表示
方法 216
5.2.1　可编程逻辑器件的结构 216
5.2.2　可编程逻辑器件的表示
方法 217
5.3　存储器 218
5.3.1　只读存储器 218
5.3.2　随机存储器 222
5.3.3　存储器的扩展 223
5.4　可编程逻辑器件 224
5.5　可编程逻辑器件的开发流程 225
小结 227
思考题 228
习题 228
读物：神奇的集成电路5--巧夺天工的
集成电路制造工艺 230
第6章　脉冲产生和整形电路 232
6.1　概述 232
6.2　555定时器 233
6.2.1　555定时器的电路结构 233
6.2.2　555定时器的基本功能 234
6.3　施密特触发器 235
6.3.1　555定时器构成的施密特
触发器 235
6.3.2　集成施密特触发器 237
6.3.3　施密特触发器的应用 239
6.4　单稳态触发器 241
6.4.1　555定时器构成的单稳态
触发器 241
6.4.2　集成单稳态触发器 243
6.4.3　单稳态触发器的应用 246
6.5　多谐振荡器 247
6.5.1　555定时器构成的多谐
振荡器 247
6.5.2　石英晶体多谐振荡器 250
6.5.3　多谐振荡器的应用 251
小结 252
思考题 253
习题 253
读物：神奇的集成电路6--用计算机设计
集成电路 257
第7章　数/模和模/数转换电路 261
7.1　概述 261
7.2　D/A转换电路 262
7.2.1　倒T形电阻网络D/A
转换器 262
7.2.2　权电流型D/A转换器 263
7.2.3　双极性输出D/A转换器 266
7.2.4　D/A转换器的转换精度
和转换速度 268
7.3　A/D转换电路 271
7.3.1　A/D转换器的基本原理 271
7.3.2　并联比较型A/D转换器 272
7.3.3　反馈比较型A/D转换器 274
7.3.4　双积分型A/D转换器 276
7.3.5　A/D转换器的转换精度
和转换速度 279
小结 280
思考题 280
习题 281
读物：神奇的集成电路7--腾飞的
中国芯 284
*第8章　EDA技术基础 287
8.1　EDA技术简介 287
8.2　Multisim 10.0软件简介 287
8.2.1　Multisim 10.0 287
8.2.2　Multisim 10.0的操作界面 287
8.2.3　Multisim 10.0操作界面的
设置 289
8.2.4　Multisim 10.0绘制电路的
常用操作 294
8.2.5 Multisim 10.0虚拟仪器 301
8.2.6　Multisim 10.0数字电路应用
举例 307
8.3 VHDL语言基础 312
8.3.1 可编程逻辑器件与硬件描述
语言 312

8.3.2 VHDL语言简介 312
8.3.3 VHDL程序基础 313
8.3.4　VHDL数字电路程序设计
实例 322
小结 324
思考题 325
习题 325
读物：神奇的集成电路8--微电子技术
新领域 326
第9章　数字系统设计基础 333
9.1　概述 333
9.2　数字系统设计方法 333
9.2.1　传统设计方法 333
9.2.2　现代设计方法 336
9.3　多路智力竞赛抢答器设计 338
9.3.1　抢答器的功能要求 338
9.3.2　抢答器的组成框图 339
9.3.3　抢答器的电路设计 340
9.4 多功能数字钟设计 344
9.4.1　数字钟的功能要求 344
9.4.2　数字钟电路系统的组成
框图 344
9.4.3　主体电路的设计与装调 345
9.4.4　功能扩展电路设计 348
小结 351
思考题 352
习题 352
读物：神奇的集成电路9--未来
畅想曲 353
附录1　基本逻辑单元图形符号
对照表 359
附录2　常用数字系统名词中英文
对照表 361
参考文献 363

精彩书摘

第2章　逻辑门电路

　　通过本章的学习，要求学生了解常用开关元器件--半导体(二极管、三极管)与场效应管的开关特性，在此基础上学习分立元件构成的基本逻辑门电路的结构和功能特点，掌握TTL和CMOS两大系列集成门电路的基本组成和基本原理；重点掌握门电路的外部特性和逻辑功能，以及门电路的使用方法和应用领域，为逻辑电路的分析和设计打下基础。

　　

　　本章先介绍三种常用开关元件，即二极管、三极管和MOS管的开关特性，然后给出利用三种开关元件组成的基本逻辑门电路及其结构特性和逻辑功能，最后介绍广泛使用的TTL门电路和CMOS门电路，重点讨论两种逻辑电路的工作原理和特性，系统讲述数字电路的基本逻辑单元--门电路，包括与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门、三态门、OC门、OD门等的基本特性。

2.1　概　　述

　　在数字电路中包含逻辑关系的电路即为逻辑电路。逻辑电路是以二进制为原理、实现数字离散信号的传递、逻辑运算和操作的电路。在数字电路中，所谓"门"就是只能实现基本逻辑关系的最基本的逻辑电路。最基本的逻辑关系有与逻辑、或逻辑和非逻辑，最基本的逻辑门有与门、或门和非门。其中，实现"与"运算的叫与门；实现"或"运算的叫或门；实现"非"运算的叫非门，也称为反相器。除此之外还有与非门、或非门、与或非门、异或门和同或门。这些门都是构成数字集成电路的基本组件。

　　目前数字系统中广泛使用数字集成电路。数字集成电路是采用外延生长、光刻、氧化物生成及离子注入等技术，将晶体管、电阻、电容等元件和内部电路连线一起做在一块半导体芯片上而制成的具有特定功能的数字逻辑电路或系统。

　　根据数字集成电路中包含的门电路或元器件数量，可将数字集成电路分为小规模集成(SSI)电路、中规模集成(MSI)电路、大规模集成(LSI)电路、超大规模集成(VLSI)电路和特大规模集成(ULSI)电路。小规模集成电路包含的门电路在10个以内，或元器件数不超过100个；中规模集成电路包含的门电路为10～100个，或元器件数为100～1000个；大规模集成电路包含的门电路在100个以上，或元器件数为1000～10000个；超大规模集成电路包含的门电路在1万个以上，或元器件数100000～1000000个；特大规模集成电路的门电路在10万个以上，或元器件数为1000000～10000000个。随着微电子工艺的进步，集成电路的规模越来越大，简单地以集成元件数目来划分类型已经没有多大的意义了，目前暂时以"巨大规模集成电路"来统称集成规模超过1亿个元器件的集成电路。

　　根据内部有源器件的不同，可以将数字集成电路分为双极型晶体管集成电路(又称晶体管-晶体管(TTL)集成电路)和绝缘栅场效应管集成电路(又称金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路)。如TTL与非门和CMOS与非门的逻辑功能一样，但特性参数有差异。这两个系列的门电路目前市场上都有大量供应，因此分析这两类门电路特性参数的目的是为了在实际使用门电路时，能根据实际要求正确合适地选择和使用它们。其中，TTL集成电路的优点是工作速度快、驱动能力强，缺点是功耗大、集成度较低；MOS集成电路的优点是集成度高、功耗低。

　　数字集成电路的型号一般由前缀、编号、后缀三大部分组成，前缀代表制造厂商，编号包括产品系列号、器件系列号，后缀一般表示温度等级、封装形式等。

　　基本逻辑门电路可由晶体管组成，可以使代表两种信号的高、低电平在通过它们之后产生高电平或者低电平输出。如果用高、低电平分别表示二值逻辑的1和0两种逻辑状态，这种表示方法称为"正逻辑"；如果用高、低电平分别表示二值逻辑的0和1两种逻辑状态，这种表示方法称为"负逻辑"。在本书中，如果没有特别说明，一律采用正逻辑。不管采用哪种逻辑表示方法，逻辑门的作用都是实现逻辑运算。当然，逻辑门可以组合使用，以实现更为复杂的逻辑运算。

　　如何将连续的电压量变成分立的两个值呢？可取定一个分界电平，即门槛电平，大于称为高电平，低于则称为低电平。由于在分界处附近电路容易受干扰信号作用而不稳定，因此应该是一个范围而不是一个值。在电路实际工作中，只要能区分出高、低电平，就可以知道它所表示的逻辑状态，故高、低电平都有一个允许的范围。同时，高、低电平也不是无限高或者无限低的，通常高电平不能高于正的电源电压，低电平不能低于地电平，如图2.1所示。正因为如此，数字电路无论是对元器件参数精度的要求还是对供电电源稳定度的要求，都比模拟电路要低一些。或者说这是数字电路比模拟电路相对稳定的原因之一。也可以用互补开关电路来获得高、低输出电平，如图2.2所示。图中开关S1和S2由半导体三极管组成，只要能通过输入信号控制三极管工作在饱和导通和截止两个状态，即可以起到开关的作用。在图2.2所示电路中，两个开关S1和S2的通断虽然受同一个输入信号的控制，但是它们的开关状态相反。若输入信号使S1导通，则S2为截止状态，输出信号为高电平；若输入信号使S1截止，则S2为导通状态，输出信号为低电平。可见，电路中总有一个开关是断开的，所以电路中始终没有同时通过S1和S2的电流，电路功耗非常小。因此，这种互补式开关电路在数字集成电路中得到了广泛应用。

图2.1　高、低电平及正逻辑与负逻辑

图2.2　获得高、低电平的开关电路

　　

　　

2.2　逻辑门电路中的开关器件

　　从图 2.2 可知，输入电压与输出电压的逻辑关系是非线性的，所以可选择二极管、三极管及场效应管等非线性元件实现基本逻辑功能。对于理想开关，当开关闭合时，开关电阻，开关电压；当开关断开时，，经过开关的电流；电路转换时所用时间。本节讨论二极管、三极管以及场效应管等电子器件的开关特性。

2.2.1　二极管及其开关特性

　　半导体二极管相当于一个受外加电压控制的开关，当外加一定的正向电压时导通，外加反向电压时截止，其伏安特性如图2.3所示。二极管处于正向导通区时相当于开关的导通状态，二极管处于反向截止区时相当于开关的截止状态。图2.4所示为二极管开关电路。

图2.3　二极管的伏安特性

图2.4　二极管开关电路

　　假定输入信号的高电平，低电平，二极管VD导通时的正向电阻为，反向内阻为无穷大。当时，VD截止，输出电平；当时，VD导通，，这里假设使用了硅二极管，取其导通电压为0.7V，则。

　　可见，用输入电平信号的高、低电平可以控制二极管的开关状态，从而在输出端得到相应的高、低电平信号。在上面的分析中，假定VD的反向内阻无穷大，但是从二极管伏安特性曲线中可以看出，加反向电压时会有微弱的漏电流流过二极管，因此开关截止时的电阻不是无限大。另外，正向导通时的电阻也往往不能忽略。

前言/序言

　　随着我国教育改革的不断深入，教育的重点是培养人的创新意识和应用能力已成为共识。本书是根据教育部高等学校电子类本科指导性专业规范的要求，结合电类专业人才培养新模式的需求而编写的。
　　数字电路与逻辑设计作为一门技术基础课，是计算机信息类、电子类、仪器仪表类、机电类等专业的必修课。随着电子科学技术的飞速发展，电子计算机和集成电路获得了广泛的应用，电子技术的发展对科学技术、国民经济和国防各个领域的影响日益深入，数字电路理论和方法在相关专业的地位越来越重要。
　　EDA技术、大规模集成电路，特别是可编程逻辑器件的高速发展，对数字电路课程的教学内容提出了更高的要求。为适应科学技术的发展和社会对人才培养的要求，本书对教学内容进行了整合和充实，精简了分立元件部分，增强了集成逻辑器件的内容，教学重点也从逻辑电路分析转向逻辑电路设计和集成芯片的应用。本书具有以下几个特点。
　　(1)突出方法，适应发展。本书体现了近期教改成果，重点介绍通用集成电路的基本原理及特性，略去其内部复杂电路及分析，侧重器件的逻辑功能及输入、输出电气特性，增强了CPLD、FPGA等新型可编程逻辑器件的内容，使学生以此进行实际工程设计与应用的初步训练。
　　(2)书中引入了EDA技术的基础知识，在介绍VHDL语言和Multisim10.0软件的基础上，对主要章节的电路采用VHDL语言描述并用Multisim10.0软件仿真，使学生能够在微机上对典型电路进行功能验证，加深对数字电路的认识，也为后续数字系统设计课程的学习打下必要的基础。考虑到不同学校的需要，这部分作为选学内容，以"*"号标出。
　　(3)本书以"神奇的集成电路"为主线，用读物的形式在各章最后分别介绍电子管、晶体管溯源，集成电路的发明，硅谷的故事，半导体的奥秘，巧夺天工的集成电路制造工艺，用计算机设计集成电路，腾飞的中国芯，微电子技术新领域，未来畅想曲等内容供学生选读，让学生了解相关知识的背景。
　　(4)为便于读者加深理解，书中针对重点、难点内容都设有相应的例题，每章均安排有小结、思考题、习题、读物，力求做到通俗易懂，便于教学。
　　(5)书中各部分内容均从基本概念入手，提供学习数字电路的分析方法和设计方法，通过具体电路系统加以归纳和总结，从而培养学生分析问题、解决问题的能力。
　　本书由张雪平任第一主编，负责制订编写提纲并全书统稿。赵娟编写第1、2、3章，张雪平编写第4、6章，曾菊容编写第5、9章，杨欣编写第7章，邹云峰编写第8章。
　　在本书的前期编写过程中，杨兴全、李双喜、张玉芝、许振伟、牛慧娟、周妮娜等做了大量的工作，在此一并表示感谢！
　　限于作者水平，书中缺点和错误在所难免，衷心希望选用本书的师生提出批评意见。
　　编者

《逻辑思维的基石：数字化世界的探秘之旅》 在信息爆炸、科技飞速发展的今天，数字技术已渗透到我们生活的方方面面。从智能手机的每一次触控，到大型数据中心的每一次运算，再到人工智能的每一次学习，其背后都离不开一个核心的构建单元——数字电路。它们是构建现代电子设备和信息系统的基石，是连接抽象逻辑与具体实现的桥梁。本书旨在带领读者踏上一段深入探索数字电路与逻辑设计的精彩旅程，揭示数字化世界运行的底层奥秘。 一、 逻辑的魅力：抽象思维的实践 人类社会的发展，很大程度上依赖于逻辑思维的能力。而数字电路与逻辑设计，则是将这种抽象的逻辑思维具象化，赋予其在物理世界中运转的生命力。本书将从最基础的逻辑门开始，逐步引导读者理解布尔代数——这门描述逻辑关系的数学语言。我们将深入剖析“与”、“或”、“非”、“与非”、“或非”、“异或”、“同或”等基本逻辑运算的原理，并通过生动的图示和直观的比喻，让读者体会这些看似简单的逻辑门是如何组合、协作，最终实现复杂的逻辑功能。 我们不会止步于理论概念的介绍。本书将通过大量的实例，展示如何运用布尔代数化简逻辑表达式，从而优化电路设计，提高效率。读者将学习到卡诺图（Karnaugh Map）等经典的逻辑化简工具，掌握其使用方法和技巧。理解了这些基本原理，便如同掌握了解开数字世界密码的钥匙，能够洞察电子设备内部是如何进行判断、决策和控制的。 二、 数字世界的构建积木：组合逻辑电路 在掌握了基本的逻辑门和布尔代数之后，我们将进入组合逻辑电路的世界。组合逻辑电路的特点是，其输出信号仅取决于当前的输入信号，没有记忆功能。这就像一个精密的计算器，你输入什么，它就立刻给出相应的计算结果。 本书将详细介绍各类重要的组合逻辑电路模块，例如： 编码器与译码器： 它们负责在不同的数字代码之间进行转换。想象一下，你按下键盘上的一个按键，编码器将其转化为计算机能理解的二进制信号；而显示器上的文字，则是通过译码器将二进制信号还原成可见的字符。我们将深入讲解它们的设计原理和应用场景。 多路选择器（Multiplexer，MUX）与分路选择器（Demultiplexer，DEMUX）： 多路选择器如同一个“数据路由器”，能够根据选择信号，从多个输入通道中选择一个通道的数据输出；分路选择器则相反，将一个输入信号分发到多个输出通道中的一个。它们在数据传输和信号分配中起着至关重要的作用。 加法器与减法器： 这是数字系统中进行算术运算的核心部件。我们将从半加器、全加器开始，逐步构建出能够执行多位二进制加法和减法的电路。理解这些电路的设计，将让你对计算机如何进行数学计算有一个清晰的认识。 比较器： 它们用于比较两个输入信号的大小，并输出相应的比较结果（大于、小于、等于）。这在数据排序、条件判断等应用中必不可少。 通过对这些组合逻辑电路的学习，读者将能够理解如何将基本的逻辑门组合起来，构建出具有特定功能的电路单元，为后续更复杂的系统设计打下坚实基础。 三、 拥有记忆的智慧：时序逻辑电路 如果说组合逻辑电路是数字世界的“大脑”，那么时序逻辑电路就是数字世界的“记忆”。时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路之前的状态，即它拥有“记忆”功能。这使得数字系统能够存储信息，并根据时间的推移和状态的变化来执行更复杂的任务。 本书将重点阐述时序逻辑电路的核心组成部分——触发器（Flip-flop）。我们将深入讲解不同类型的触发器，如SR触发器、JK触发器、D触发器和T触发器，理解它们的工作原理、状态转换以及如何利用时钟信号进行同步。 在此基础上，我们将进一步介绍寄存器（Register）和计数器（Counter）。寄存器是一组触发器的集合，用于存储一组二进制数据。计数器则能够按照预设的规则对时钟脉冲进行计数，并输出相应的计数值。我们将讨论同步计数器和异步计数器，以及它们在定时、分频、数字仪表等方面的广泛应用。 此外，本书还将引入有限状态机（Finite State Machine，FSM）的概念。有限状态机是描述具有有限数量状态的系统的数学模型，它被广泛应用于设计顺序逻辑电路。我们将讲解两种主要的有限状态机模型：摩尔（Moore）模型和米利（Mealy）模型，并通过实例演示如何将逻辑要求转化为状态转移图和状态表，最终设计出功能完善的时序逻辑电路。 四、 走向复杂：中大规模集成电路与系统设计 在掌握了基本的逻辑门、组合逻辑和时序逻辑电路之后，我们将视野从单个电路模块扩展到更宏观的层面——中大规模集成电路（MSI/LSI）的设计与应用。如今，我们日常使用的芯片，如微处理器、存储器等，都集成了数百万甚至数十亿个晶体管，其内部结构是极其复杂的。 本书将介绍构成现代集成电路的基本单元，以及集成电路的设计流程。我们将讨论如何利用可编程逻辑器件（PLD），如可编程只读存储器（PROM）、通用可编程逻辑器件（GAL）、现场可编程门阵列（FPGA）等，来实现灵活的数字逻辑设计。这些器件极大地提高了设计的效率和灵活性，使得原型开发和产品迭代更加快速。 此外，我们还将触及微处理器（Microprocessor）和存储器（Memory）的基本结构和工作原理。虽然本书的重点不在于深入讲解微处理器的体系结构，但我们将勾勒出其核心组件（如算术逻辑单元ALU、控制器、寄存器组）的功能，以及存储器（如RAM、ROM）在数据存储和检索中的作用。这有助于读者建立起对整个数字系统构成的一个宏观认识。 五、 实践与未来：应用与发展 理论学习的最终目的是指导实践。本书将穿插大量的实际应用案例，展示数字电路与逻辑设计在各个领域的应用，例如： 数字通信系统： 如何利用数字信号处理技术进行信息的编码、传输和解码。 嵌入式系统： 数字电路如何作为核心，驱动智能家电、汽车电子、工业自动化设备等。 计算机体系结构： 数字逻辑如何构成计算机的算术运算单元、控制单元和存储系统。 人工智能与机器学习： 虽然AI的算法是核心，但其底层硬件的数字电路设计至关重要，例如高性能计算芯片的优化。 展望未来，数字电路与逻辑设计的领域仍在不断发展。随着摩尔定律的延续和新材料、新技术的涌现，数字电路的性能将持续提升，功能将更加强大。本书的最后一章将简要介绍当前该领域的前沿发展方向，例如低功耗设计、新型存储技术、以及更高级别的抽象设计方法，鼓励读者持续学习和探索。 谁适合阅读本书？ 本书适合所有对数字世界运作原理感兴趣的读者，包括： 高等学校电子信息类、计算机类及相关专业本科生： 作为专业基础课程的教材或参考书，帮助学生系统地掌握数字电路与逻辑设计的核心知识。 从事电子工程、嵌入式开发、硬件设计的技术人员： 作为技术提升和知识更新的工具，巩固和拓展专业技能。 对数字技术充满好奇的科技爱好者： 了解我们生活中的智能设备是如何工作的，满足对科技的好奇心。 通过本书，您将不仅学习到一套严谨的科学知识体系，更将培养严谨的逻辑思维能力和解决复杂问题的能力。相信这段数字化世界的探秘之旅，将为您打开一扇通往更广阔科技领域的大门。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，学习数字电路最容易遇到的一个瓶颈，就是概念之间的联系不够清晰，总是感觉学到的知识点是零散的。这本书在这方面做得非常出色。它通过循序渐进的方式，将各种逻辑门、触发器、寄存器等基本单元，巧妙地串联起来，形成复杂的时序逻辑系统。书中的数学推导清晰明了，每一步都有详细的解释，让人不会觉得云里雾里。我特别欣赏作者在讲解状态机设计时，不仅给出了抽象的状态转移图，还详细演示了如何将其转化为实际的电路实现，这对于我这样需要快速理解和应用的读者来说，简直是福音。而且，书里的例子都非常贴合实际应用，比如通信系统中的编码解码、控制系统中的状态监测等，让我能真切感受到数字电路在现代科技中的重要作用。这本书让我对数字电路的理解，从“知其然”上升到了“知其所以然”。

评分☆☆☆☆☆

对于我而言，这本教材最大的价值在于它为我打开了通往更高级数字逻辑设计的大门。在学习了基础的组合逻辑和时序逻辑后，这本书自然而然地引出了更复杂的概念，比如流水线设计、并行处理以及一些基本的处理器架构。作者并没有止步于理论的陈述，而是用非常生动的例子，比如如何设计一个简单的CPU指令集，或者如何实现一个基本的内存控制器，来展示这些高级概念是如何在实际的芯片设计中应用的。这些内容让我对计算机的底层原理有了更深刻的认识，也激发了我对集成电路设计和计算机体系结构学习的浓厚兴趣。这本书就像一个引路人，在打好坚实基础的同时，也为我指明了未来继续深造的方向，让我觉得数字电路的学习之旅充满无限可能。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是我大学期间的“宝藏”！之前上数字电路课，老师推荐了这本书，起初只是抱着完成学业的心态去翻阅，没想到越看越觉得有趣。作者的讲解方式非常深入浅出，很多复杂的概念，比如组合逻辑和时序逻辑，在书里都有详细的图示和案例分析，一下子就豁然开朗了。我特别喜欢它在讲解基本门电路和触发器的时候，都会联系实际的应用场景，让我觉得学习不再是枯燥的理论堆砌，而是能解决实际问题的技能。比如，书里关于编码器和译码器的那几章，我反复看了好几遍，虽然我不是电子专业，但了解这些原理，对很多电子设备的工作方式都有了新的认识。而且，它附带的练习题质量很高，涵盖了从基础到进阶的各种题型，做完之后，我感觉自己对数字电路的理解又上了一个台阶。这本书绝对是想要扎实掌握数字电路基础知识的同学的必备良伴，强烈推荐！

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我拿到这本书时，最先吸引我的是它的封面设计，很有现代感，让我以为这本教材会比较偏向理论研究。然而，翻开后我才发现，它在理论深度上做得相当扎实，但更难得的是，它非常注重实践应用。书中的电路设计实例，从简单的加法器到复杂的微处理器核心，都给了详尽的设计流程和仿真结果。我尝试跟着书中的步骤，在 Quartus 软件上自己动手实现了一些简单的逻辑功能，看到自己设计的电路真的能在 FPGA 上跑起来，那种成就感是无与伦比的。这本书并没有止步于概念的介绍，而是引导读者去思考如何将这些概念转化为实际的硬件。特别是关于可编程逻辑器件（PLD）和 FPGA 的介绍，非常及时和前沿，让我对接下来的课程学习和未来的职业发展有了更清晰的规划。它不是那种只讲“是什么”的书，而是告诉你“怎么做”和“为什么这样做”。

评分☆☆☆☆☆

这本教材带给我的最大惊喜，在于它对逻辑优化的深度剖析。很多其他教材可能只是简单提一下卡诺图或者布尔代数化简，但这本书却花了好几章的篇幅，系统地讲解了各种优化方法，包括硬件描述语言（HDL）在逻辑优化中的作用，以及如何通过算法来减少电路的门数和延迟。我记得有一节专门讲如何利用 Quine-McCluskey 算法进行最简与或表达式的求取，虽然初看有些复杂，但作者通过详细的步骤演示，让我逐步理解了它的原理和应用。读完这几章，我感觉自己看待电路设计的眼光都变了，不再只是简单地实现功能，而是开始思考如何让电路更高效、更经济。这本书让我意识到，数字电路设计不仅仅是会画图，更是一门需要深思熟虑的艺术。