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李中发 著

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出版社： 水利水电出版社

ISBN：9787508446677

商品编码：29331292439

包装：平装

出版时间：2007-07-01

基本信息

书名：数字逻辑电路

：29.00元

作者：李中发

出版社：水利水电出版社

出版日期：2007-07-01

ISBN：9787508446677

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书系统地介绍了数字逻辑电路的基本概念、基本理论、基本方法以及常用数字逻辑部件的功能和应用。主要内容包括：数制与编码，逻辑代数，门电路，组合逻辑电路，常用组合逻辑部件，触发器，时序逻辑电路，常用时序逻辑部件，半导体存储器，可编程逻辑器件，脉冲信号的产生与整形，模拟量与数字量的转换。
　　本书按照理论联系实际、循序渐进、便于教与学的原则编写。全书叙述简明，概念清楚；知识结构合理，重点突出；深入浅出，通俗易懂，图文并茂；例题、习题丰富，各章均有学习要求、概述和小结；书末附有部分习题参考答案。
本书可作为各高等院校计算机、电力、电子、通信及自动化等专业学习数字逻辑电路课程的教材或参考书，也可供有关技术人员参考。

目录

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序
前言
第1章 数制与编码
学习要求
　1.1 概述
　　1.1.1 数字信号与数字电路
　　1.1.2 数字电路的特点
　　1.1.3 数字电路的分类
　1.2 数制
　　1.2.1 数制
　　1.2.2 数制转换
　1.3 编码
　　1.3.1 二一十进制编码
　　1.3.2 可靠性编码
　　1.3.3 ASC Ⅱ码
　小结
　习题
第2章 逻辑代数
　学习要求
　2.1 逻辑代数的基本概念
　　2.1.1 基本逻辑运算
　　2.1.2 复合逻辑运算
　　2.1.3 逻辑函数及其相等概念
　2.2 逻辑代数的公式、定理和规则
　　2.2.1 逻辑代数的公式和定理
　　2.2.2 逻辑代数运算的基本规则
　　2.2.3 逻辑函数的表达式
　2.3 逻辑函数的化简
　　2.3.1 逻辑函数的简表达式
　　2.3.2 逻辑函数的公式化简法
　　2.3.3 逻辑函数的图形化简法
2.3.4 含随意项的逻辑函数的化简
　2.4 逻辑函数的表示方法及其相互转换
　　2.4.1 逻辑函数的表示方法　
　　2.4.2 逻辑函数表示方法的转换
　小结
　习题
第3章 门电路
学习要求
3.1 半导体元件的开关特性
3.1.1 二极管的开关特性
3.1.2 晶体管的开关特性
3.1.3 场效应管的开关特性
3.2 分立元件门电路
3.2.1 二极管与门
3.2.2 二极管或门
3.2.3 晶体管非门
3.2.4 复合门电路
3.3 TTL集成门电路
3.3.1 TTL与非门
3.3.2 其他功能的TTL门电路
3.3.3 TTL集电极开路门和三态门
3.3.4 TTL集成电路的主要参数
3.4 CMOS集成门电路
3.4.1 CMOS反相器
3.4.2 其他功能的CMOS门电路
3.4.3 CMOS漏极开路门、三态门和传输门
3.4.4 CMOS集成电路的特点
3.5 集成门电路的使用
3.5.1 集成电路使用时的注意事项
3.5.2 TTL电路和CMOS电路的连接
小结
习题
第4章 组合逻辑电路
学习要求
4.1 组合逻辑电路的特点
4.2 组合逻辑电路的分析
4.2.1 组合逻辑电路的分析步骤
　……
第5章 常用组合逻辑部件
第6章 触发器
第7章 时序逻辑电路
第8章 常用时序逻辑部件
第9章 半导体存储器
第10章 可编程逻辑器件
第11章 脉冲信号的产生与整形
第12章 模拟量与数字量的转换

作者介绍

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文摘

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序言

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《深入解析数字逻辑电路：原理、设计与实践》 引言 在信息爆炸的时代，数字技术已经渗透到我们生活的方方面面，从智能手机、电脑到复杂的工业自动化系统，无一不依赖于精密的数字逻辑电路。这些电路构成了现代电子设备的大脑和神经系统，它们的效率、可靠性和创新性直接决定了科技的进步速度。本书旨在深入探讨数字逻辑电路的核心原理，揭示其设计方法，并提供实用的实践指导，帮助读者建立起扎实的数字逻辑基础，为进一步学习和从事相关领域的研究与开发打下坚实的地基。 第一部分：数字逻辑电路的基石——二进制与逻辑门 二进制世界：数字信号的语言 数字逻辑电路的核心是信息的表示与处理。本部分将从最基本的二进制数码（0和1）出发，详细阐述二进制数的表示方法、不同进制之间的转换（如二进制、十进制、十六进制）及其在数字系统中的重要性。我们将探讨为何二进制能够成为数字电路的通用语言，以及它的简洁性如何带来高效的信号处理能力。理解二进制是理解整个数字逻辑世界的钥匙，我们将通过丰富的例子和图示，让读者轻松掌握这一基础概念。 布尔代数：逻辑运算的数学框架 布尔代数是数字逻辑电路的设计和分析的基础。本部分将系统地介绍布尔代数的公理、基本定理（如交换律、结合律、分配律、对偶律、德摩根定律等）以及常用的逻辑运算（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）。我们将详细讲解这些逻辑运算的真值表、逻辑符号以及它们在电路中的实现方式。通过对布尔代数基本运算的深入理解，读者将能够掌握如何用数学的语言来描述和简化数字逻辑电路的行为，为后续的电路设计奠定坚实的基础。 基本逻辑门电路：构建数字系统的积木 逻辑门是实现基本逻辑运算的最小单元。本部分将详细介绍各种基本逻辑门电路，包括AND门、OR门、NOT门（也称反相器）、XOR门、NAND门和NOR门。我们将深入剖析每种逻辑门的内部工作原理，其在集成电路中的具体实现（如TTL和CMOS技术），以及它们的逻辑功能和应用场景。重点在于讲解NAND门和NOR门作为“通用门”的重要性，即它们能够组合实现所有其他逻辑功能，这在实际电路设计中具有极高的效率和经济性。 第二部分：组合逻辑电路的设计与分析 组合逻辑电路的定义与特点 组合逻辑电路由逻辑门组成，其输出仅取决于当前的所有输入。本部分将明确组合逻辑电路的定义，并强调其“无记忆性”的特点。我们将探讨组合逻辑电路的典型应用，如编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、加法器等。 逻辑函数的简化与实现 在设计组合逻辑电路时，如何找到最简化的逻辑表达式是关键。本部分将介绍多种逻辑函数简化方法，包括代数化简法、卡诺图（Karnaugh Map）化简法以及奎恩-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）算法。我们将详细讲解卡诺图的使用技巧，包括如何绘制卡诺图、圈选相邻的1、消除冗余项等，并演示如何利用简化后的逻辑表达式设计出高效的组合逻辑电路。 关键组合逻辑电路模块详解 编码器与译码器：地址与指令的翻译者 编码器将多个输入信号转换为一个二进制代码，而译码器则相反。我们将详细介绍优先级编码器、数据编码器、二进制译码器、BCD码译码器等，并展示它们在微处理器、显示驱动等方面的应用。 数据选择器（Multiplexer, MUX）：信号的通道切换器 数据选择器根据选择输入信号，将多个输入中的一个连接到输出。我们将讲解3-to-1, 4-to-1, 8-to-1等常见数据选择器的结构和工作原理，并探讨其在数据路径控制、信号复用等方面的强大功能。 数据分配器（Demultiplexer, DEMUX）：信号的分流器 数据分配器与数据选择器功能相反，它将一个输入信号分配到多个输出中的一个。我们将讲解其工作原理和在信号路由、显示控制等方面的应用。 加法器与减法器：算术运算的基石 算术逻辑单元（ALU）是处理器中最重要的组成部分之一。本部分将重点介绍半加器、全加器、行波进位加法器（Ripple-Carry Adder）和超前进位加法器（Carry-Lookahead Adder），解释它们如何实现二进制数的加法运算，以及进位传播对电路速度的影响。 第三部分：时序逻辑电路的设计与分析 时序逻辑电路的定义与特点 与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入，还取决于其之前的输入序列，即具有“记忆性”。本部分将介绍时序逻辑电路的基本概念，包括状态、状态转移和时钟信号。我们将探讨时序逻辑电路在计数器、移位寄存器、存储器等应用中的关键作用。 触发器：时序逻辑电路的基本存储单元 触发器是构成时序逻辑电路最基本的存储元件。本部分将详细介绍各种类型的触发器，包括SR触发器、JK触发器、D触发器和T触发器。我们将深入分析它们的特性表、激励表、状态图以及在不同时钟模式（如电平触发和边沿触发）下的工作行为。特别会强调D触发器在现代数字电路设计中的广泛应用。 寄存器：数据的暂存与传输 寄存器是由多个触发器组成的，用于存储一组二进制数据。本部分将介绍移位寄存器（左移、右移、双向移位）及其在数据串行/并行转换、移位运算中的应用。还将介绍通用寄存器，用于暂存数据。 计数器：数字信号的脉冲计数器 计数器能够对输入的时钟脉冲进行计数，并输出相应的状态。我们将详细介绍异步计数器（Ripple Counter）和同步计数器（Synchronous Counter）的工作原理、优缺点。还将讲解可预置计数器、可置零计数器以及各种特殊功能的计数器，如约翰逊计数器和环形计数器。 状态机：系统行为的抽象模型 状态机（State Machine）是描述和设计复杂时序逻辑电路的强大工具。本部分将介绍有限状态机（Finite State Machine, FSM）的概念，包括摩尔（Moore）型状态机和米利（Mealy）型状态机。我们将学习如何构建状态转移图和状态表，以及如何将状态机转换为实际的硬件电路。 第四部分：更高级的数字逻辑电路概念与应用 半导体存储器：信息的载体 本部分将深入探讨各种半导体存储器的原理和结构，包括随机存取存储器（RAM，如SRAM和DRAM）和只读存储器（ROM，如PROM, EPROM, EEPROM）。我们将讲解它们的工作原理、存储容量、读写时序以及在计算机系统中的关键作用。 可编程逻辑器件（PLD）：灵活的硬件实现 可编程逻辑器件（PLD）为数字电路设计提供了极大的灵活性。本部分将介绍可编程逻辑器件的种类，如PLA, PAL, CPLD和FPGA。我们将重点讲解FPGA（现场可编程门阵列）的结构、编程原理以及它在原型设计、定制化硬件加速等领域的广泛应用。 数字系统同步设计与时序分析 在复杂的数字系统中，时钟信号的同步和信号传播延迟是至关重要的问题。本部分将探讨同步时序设计的基本原则，如建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time），以及如何进行时序分析以确保电路在时钟周期内正确工作。我们将介绍时钟域（Clock Domain）的概念以及跨时钟域（Clock Domain Crossing）信号处理的挑战和解决方案。 硬件描述语言（HDL）：现代数字设计的语言 本部分将简要介绍硬件描述语言（HDL），如Verilog和VHDL，它们是描述、设计和验证数字硬件的标准语言。虽然本书侧重于原理，但了解HDL的重要性对于实际的数字逻辑设计至关重要。 第五部分：实践与案例分析 实例剖析：从需求到设计 本部分将通过一系列精心挑选的实际案例，展示如何将本书中学到的理论知识应用于解决实际的数字逻辑设计问题。例如，设计一个简单的交通灯控制器、一个数码管显示驱动电路、一个简单的计算器模块等。每个案例将从需求分析开始，逐步进行逻辑设计、简化、电路实现，并简要探讨验证方法。 仿真与验证：确保设计的正确性 在实际的硬件实现之前，通过仿真来验证设计的正确性是不可或缺的步骤。本部分将介绍逻辑仿真的基本概念，以及如何在仿真软件中构建测试平台（Testbench）来对设计的电路进行功能和时序验证。 故障排除与优化：提升电路性能 任何复杂的系统都可能出现问题。本部分将讨论一些常见的数字逻辑电路故障现象和排查方法。同时，还将探讨一些优化电路性能的策略，如降低功耗、提高速度、减小面积等。 结论 数字逻辑电路是现代电子工程的基石，对理解和掌握数字世界至关重要。本书从最基础的二进制和逻辑门开始，逐步深入到复杂的时序逻辑电路和现代数字设计技术。通过理论讲解、数学分析、图示说明和实例剖析，我们力求为读者提供一个全面、深入的学习体验。掌握本书内容，不仅能够为进一步学习微处理器、嵌入式系统、数字信号处理等更高级的学科打下坚实基础，也能为从事相关的硬件设计、FPGA开发、ASIC设计等工作提供必备的知识和技能。数字逻辑的世界广阔而迷人，希望本书能够引领您开启这段精彩的探索之旅。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字逻辑电路》给我带来了不少惊喜，尤其是它在基础概念讲解上的深入浅出。我之前接触过一些数字电路的入门书籍，但很多都流于表面，很快就到了复杂的组合逻辑和时序逻辑，让人感觉有点跟不上。这本书不一样，它花了相当大的篇幅来讲解最基础的门电路，比如与非门、或非门等，并且非常细致地展示了它们是如何通过晶体管实现的。这让我不再只是死记硬背逻辑功能，而是真正理解了“为什么”它们会这样工作。 在学习组合逻辑时，这本书也给我留下了深刻的印象。它没有直接跳到卡诺图或者奎因-麦克拉斯基算法，而是从最简单的逻辑表达式化简开始，然后循序渐进地引入这些更高级的工具。我特别喜欢它通过大量的具体例子来演示如何使用卡诺图，一步步展示了如何画出卡诺图，如何分组，以及如何最终得到简化后的逻辑表达式。而且，书中还提到了不同化简方法之间的优缺点，以及在实际电路设计中应该考虑的因素，比如门电路的数量、延迟等等，这让我觉得非常实用，不再是纸上谈兵。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字逻辑电路》在我看来，是一本非常适合初学者入门的教材。它的语言风格比较平实，没有过多的华丽辞藻，但信息量却非常大。我喜欢它在讲解一些比较抽象的概念时，会引用一些生活中的例子，这样更容易理解。比如，在讲解组合逻辑和时序逻辑的区别时，它就用了一个“开关”和“记忆”的比喻，让我一下子就抓住了核心。 这本书在讲解逻辑运算时，不仅仅停留在布尔代数层面，而是深入到实际的电路实现。我尤其喜欢它关于TTL和CMOS门电路的讲解，虽然我不是电子工程专业的，但通过这些介绍，我大概了解了不同的门电路是如何在硬件层面工作的。书中还附带了一些非常清晰的电路图和时序图，对于我这种视觉型学习者来说，非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程中，我最深的感受就是它的严谨性和系统性。无论是对基本逻辑门的功能定义，还是对组合逻辑、时序逻辑的分析方法，都力求做到准确无误。比如，在讲解编码器和译码器时，它不仅给出了逻辑图和真值表，还详细分析了它们在实际应用中的例子，比如BCD码转七段数码管显示，让我对这些电路的功能有了更深刻的理解。 更让我惊喜的是，书中还涉及了一些更高级的主题，比如多路选择器、加法器、减法器等算术逻辑单元的构建。这些内容让我看到，如何通过组合和时序逻辑的基本单元，构建出更复杂的运算电路。书中对这些电路的分析也非常透彻，从逻辑功能到电路结构，都一一讲解到位。这让我感觉，这本书不仅仅是介绍概念，更是在教我如何“设计”数字电路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的特点在于它的实践导向性。它在讲解完理论知识后，并没有止步于此，而是通过大量的实例，展示了如何将这些理论知识应用到实际的电路设计中。例如，在介绍触发器时，它不仅仅讲了触发器的原理，还给出了一些基于触发器的简单计数器的设计案例。这些案例让我感觉，我不仅仅是在学习理论，而是在学习一种解决实际问题的能力。 更让我印象深刻的是，这本书在讲解复杂逻辑系统时，并没有直接给出最终的电路图，而是引导读者一步步地进行分析和设计。它会先从系统需求出发，然后逐步细化，分解成更小的模块，最后再将这些模块组合起来。这种“由上而下”的设计思路，让我觉得非常有条理，也更容易理解复杂系统的构成。

评分☆☆☆☆☆

我一直对数字电路的实现原理充满好奇，而这本书恰恰满足了我的这一需求。它在讲解基本门电路时，并没有仅仅停留在逻辑符号层面，而是花了很大的篇幅去介绍晶体管级别的工作原理。我之前总觉得数字电路离我们很远，但通过书中对CMOS工艺的介绍，我才明白原来我们日常使用的电子设备，其核心都是由无数微小的晶体管构成的。书里配有很多清晰的电路图，虽然有些复杂，但配合文字的解释，我还是能大致理解不同类型的晶体管是如何组合起来实现“开”和“关”这两个基本状态的，进而构成逻辑门。 时序逻辑部分的处理也让我觉得耳目一新。寄存器、触发器这些概念，在很多书中都写得比较抽象。但这本书通过生动的类比，比如用一个水龙头和一个水桶来比喻D触发器，让我一下子就明白了它的工作原理——只有在时钟信号的控制下，数据才会被“锁存”进去。而且，书中还详细讲解了不同类型的触发器，比如SR触发器、JK触发器、T触发器，并且对比了它们在不同应用场景下的优劣。我尤其喜欢它在讲解状态机时，使用了非常直观的状态转移图，这让我能够清晰地看到系统在不同输入下的状态变化，为后续的FPGA设计打下了良好的基础。