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周祖成，程晓军，马卓钊 著

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• FPGA
• 实验教程
• 高等教育

店铺： 赏心悦目图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030286376

商品编码：29391712413

包装：平装

出版时间：2010-08-01

基本信息

书名：数字电路与系统教学实验教程

定价：28.00元

作者：周祖成,程晓军,马卓钊

出版社：科学出版社

出版日期：2010-08-01

ISBN：9787030286376

字数：373000

页码：251

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.481kg

编辑推荐

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内容提要

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本书介绍了EDA和FPGA的相关基础知识，重点介绍了在宽带无线多媒体教学平台上如何用Altera的工具做电路与系统的设计。全书提供了近20个教学实验的例子，读者一步一步、由浅入深地使用FPGA实现电路与系统的设计。为了方便教学，随教学平台提供配套光盘。
本书可以作为通信、信息、计算机、人工智能、光机电一体化、图像和工业自动化类专业专、本科生及研究生数字电路与系统、信号处理、计算机接口和编程设计语言、多媒体、通信及IC设计等课程的教学实验用书，还可以作为电子技能大赛的指导用书。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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电子技术基础：从原理到实践 本书旨在为读者构建坚实的电子技术基础，全面阐述从最基础的模拟电路到复杂的数字系统设计，再到实际的系统集成与应用。全书结构清晰，逻辑严谨，力求让读者在掌握核心理论知识的同时，也能获得丰富的实践经验。 第一部分：模拟电路基础 本部分将带领读者深入探索电子世界最基础的组成单元——模拟电路。我们从最基本的概念入手，逐级深入，逐步揭示模拟电路的奥秘。 第一章：电路的基本概念与定律 电荷、电压、电流与电阻： 深入理解这些基本物理量的定义、性质以及它们之间的关系。我们将通过生动的类比和直观的图示，帮助读者建立对这些抽象概念的感性认识。 欧姆定律与基尔霍夫定律： 这是分析和设计任何电路的基石。我们将详细讲解欧姆定律在不同元件上的应用，并重点阐述基尔霍夫电压定律（KVL）和基尔霍夫电流定律（KCL）的应用方法，包括节点法和网孔法的推导与实践。 电路元件： 详细介绍电阻、电容、电感等线性元件的特性、模型以及在电路中的作用。我们将讨论理想元件与实际元件的区别，以及如何利用这些元件构建基本的电路。 串联与并联电路： 分析串联和并联电路的特点、计算方法以及它们在实际应用中的组合方式。 电源： 讲解理想电压源和电流源的特性，以及它们在电路分析中的作用。同时，我们将介绍实际电源模型及其等效变换。 第二章：电路分析方法 节点电压分析法与网孔电流分析法： 系统讲解这两种强大的电路分析工具，包括详细的步骤、注意事项以及在复杂电路中的应用。我们将通过大量典型例题，演示如何运用这些方法求解电路中的未知电压和电流。 叠加定理与戴维南/诺顿定理： 介绍这些简化复杂电路分析的定理，讲解它们的原理、适用条件以及如何利用它们求解特定支路的电压或电流。 最大功率传输定理： 阐述该定理的原理和应用，帮助读者理解在什么条件下可以实现从电源向负载的最大功率传输。 第三章：电容与电感元件 电容的特性与应用： 深入理解电容的充放电过程、瞬态响应和稳态特性。介绍不同类型的电容器及其选用原则。讲解电容在滤波、耦合、旁路等电路中的作用。 电感的特性与应用： 讲解电感的基本原理，包括自感和互感。分析电感在储能、滤波、隔离等方面的作用。介绍不同类型的电感器及其特性。 RLC串联谐振电路： 详细分析RLC串联电路的谐振现象，包括谐振频率、品质因数、带宽等重要参数的计算与意义。讲解谐振电路在选频电路中的应用。 RLC并联谐振电路： 对RLC并联谐振电路进行分析，对比串联谐振电路的特点，并探讨其在实际应用中的优势。 第四章：信号与响应 瞬态响应： 讲解一阶和二阶电路在直流阶跃、指数函数等激励下的瞬态响应，分析时间常数、阻尼系数等参数的影响。 正弦稳态分析： 引入相量法，实现正弦稳态电路的简化分析。讲解复阻抗、复导纳的概念，并应用相量法求解正弦稳态下的电压和电流。 频率响应： 分析电路对不同频率信号的响应特性，理解幅频特性和相频特性的概念。重点介绍滤波器的基本原理和类型（低通、高通、带通、带阻）。 第五章：有源器件基础 半导体二极管： 详细介绍PN结的形成、特性以及正向导通和反向击穿机制。讲解二极管的各种应用，如整流、稳压、限幅、钳位等。 双极结型晶体管（BJT）： 深入理解BJT的工作原理（放大、开关），讲解其三种工作区域（截止、放大、饱和）。详细介绍BJT的几种基本放大电路（共射、共集、共基）及其特点。 场效应晶体管（FET）： 介绍JFET和MOSFET的工作原理及其与BJT的区别。讲解FET的放大和开关特性，以及其在数字电路和模拟电路中的应用。 第二部分：数字电路基础 本部分将带领读者跨入数字电路的奇妙世界，理解二进制的逻辑、组合逻辑和时序逻辑的设计与实现。 第六章：数制与编码 二进制、十进制、十六进制： 深入理解不同数制之间的转换方法，以及它们在计算机和数字系统中的重要性。 编码： 介绍各种常用的编码方式，如BCD码、ASCII码、格雷码等，理解它们的特点和应用场合。 逻辑代数基础： 引入布尔代数的基本概念，包括变量、逻辑运算（与、或、非）、逻辑函数等。 第七章：逻辑门电路 基本逻辑门： 详细讲解AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR等基本逻辑门的逻辑功能、真值表和电路符号。 通用逻辑门（NAND/NOR）： 强调NAND和NOR门的通用性，演示如何用它们实现所有的基本逻辑功能。 逻辑门的物理实现： 简要介绍TTL和CMOS等集成电路工艺，以及它们如何实现逻辑门电路。 第八章：组合逻辑电路设计 布尔代数化简： 学习利用布尔代数的基本定律和定理化简逻辑表达式，从而设计出最简的逻辑电路。 卡诺图（Karnaugh Map）： 掌握利用卡诺图进行逻辑函数化简的方法，这是求解复杂组合逻辑电路的有力工具。 组合逻辑电路设计流程： 遵循从需求分析、真值表建立、逻辑表达式推导、化简到电路实现的全过程。 常用组合逻辑电路： 介绍译码器、编码器、多路选择器、数据分配器、加法器、减法器等常用组合逻辑电路的功能和设计。 第九章：时序逻辑电路基础 触发器： 详细讲解SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器的工作原理、状态转移图和特性表。理解它们的建立时间和保持时间要求。 基本时序电路： 介绍基本触发器的集成和构成，以及它们作为时序电路基本单元的作用。 第十章：时序逻辑电路设计 寄存器： 讲解移位寄存器和并行寄存器的功能和结构，理解它们在数据存储和传输中的应用。 计数器： 介绍同步计数器和异步计数器的设计与工作原理。重点讲解加法计数器、减法计数器、可预置计数器以及任意进制计数器的设计。 状态机设计（有限状态机）： 引入有限状态机的概念，包括米利型（Mealy）和摩尔型（Moore）状态机。讲解状态图、状态表和状态方程的建立，以及如何将状态机转化为实际的时序逻辑电路。 时序逻辑电路的应用： 探讨时序逻辑电路在数据处理、控制系统、时序信号生成等领域的广泛应用。 第三部分：微处理器与系统集成 本部分将带领读者将模拟与数字电路的知识融会贯通，初步了解微处理器的基本原理，并学习如何将各个模块集成起来，构建一个完整的电子系统。 第十一章：微处理器基础 微处理器的基本结构： 介绍CPU（中央处理器）的核心组成部分，如算术逻辑单元（ALU）、控制器、寄存器组等。 指令系统： 讲解指令的类型、格式以及它们如何控制CPU的操作。 存储器： 介绍RAM（随机存储器）和ROM（只读存储器）的工作原理和基本区别，以及它们在存储数据和程序中的作用。 总线： 理解地址总线、数据总线和控制总线的作用，以及它们如何实现CPU与其他部件之间的通信。 第十二章：接口技术与数据采集 输入/输出（I/O）接口： 介绍I/O接口的类型和功能，以及如何实现CPU与外部设备的数据交换。 模数转换（ADC）与数模转换（DAC）： 讲解ADC和DAC的工作原理，理解它们在模拟信号与数字信号之间的转换过程。 数据采集系统： 结合前面的知识，介绍如何构建一个简单的数据采集系统，包括传感器、信号调理、ADC、微处理器和存储器等组成部分。 第十三章：系统集成与应用 嵌入式系统概述： 介绍嵌入式系统的概念、特点以及其在现代生活中的广泛应用，如智能家电、汽车电子、医疗设备等。 总线接口与外设连接： 讲解不同类型的总线（如SPI、I2C、UART）的工作原理，以及如何将各种外设（如显示器、按键、通信模块）连接到微处理器。 简单的系统设计案例： 通过具体的案例，演示如何将前面学到的模拟电路、数字电路和微处理器知识结合起来，设计和实现一个功能性的电子系统。例如，一个简单的温度监测与显示系统，或者一个基础的电机控制系统。 附录： 常用电子元器件手册与选型指南 基础电子实验常用仪器仪表的使用简介 参考资料与拓展阅读 本书的编写始终贯穿“理论与实践相结合”的理念，力求用最清晰易懂的语言阐述复杂的概念，并通过丰富的图示和实例来加深读者的理解。无论您是初次接触电子技术，还是希望深化自身知识体系的在读学生，抑或是从事相关工作的技术人员，本书都将是您学习和进步的理想伙伴。通过本书的学习，您将能够从原理上理解各种电子器件和系统的运作方式，并具备独立进行基本电子电路设计和分析的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的配套资源和作者的教学理念也值得一提。它不仅仅是一本孤立的教材，更像是一个完整的教学体系的一部分。从书中提供的自测题、课后思考题的难度梯度设置来看，可以明显感受到作者希望读者能够进行深度思考而非死记硬背。很多习题的设置都要求读者进行参数调整和故障分析，这有效地训练了我们的批判性思维和解决实际问题的能力。我尤其欣赏作者在导论和总结中反复强调的“工程思维”，即在资源、时间、性能之间进行权衡的艺术。这种注重设计哲学而非仅仅是技术实现的引导，对我后续参与任何技术项目都产生了潜移默化的积极影响，这本书真正做到了“授人以渔”，教会了我如何去思考一个合格的数字系统工程师应该如何看待和构建复杂的功能模块。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开这本教程的后半部分时，我立刻感受到了一种从入门到精通的阶梯感，这绝不是那种浅尝辄止的入门读物。对于已经具备一定基础，想要深入理解系统级设计的读者来说，这本书展现出了它深厚的内涵。它在讲解中等规模集成电路如计数器、寄存器阵列时，不仅限于介绍标准芯片的功能，更着重于剖析这些复杂模块的内部结构，比如如何利用门电路精确地搭建出一个具备特定功能的同步或异步计数器。书中对于时序逻辑中的竞争与冒险现象的讨论，我个人认为是非常精彩和到位的，它没有回避这些在实际硬件设计中非常棘手的工程问题，而是用非常严谨的数学分析和波形图来揭示问题的本质，并给出了非常实用的消除或规避的方法。这种对细节的把控和对工程实践的关注，使得这本书的实用价值远超一般的教材范畴，更像是一位经验丰富的工程师在手把手传授核心设计经验。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示设计，也极大地提升了阅读体验，这对于理解电路这种高度依赖视觉信息的学科来说至关重要。我发现它在呈现电路图时，所使用的绘图规范非常专业和统一，元件符号清晰可辨，信号流向的箭头标记得精准无误。特别是针对复杂的时序图，它采用了多层级的颜色区分和时间轴标注，即便是非常复杂的时钟沿和数据建立保持时间关系，也能一眼洞察。另外，书中对实验器材的选型和测试仪器的使用说明也做了详尽的介绍，这对于我们这些在资源有限的实验室环境中学习的学生来说，无疑是极大的帮助。我记得我第一次使用示波器进行锁相环（PLL）相关实验时，书中关于探头设置和触发条件的建议，直接帮我节省了大量调试时间，确保了实验数据的准确性和可重复性，这一点是很多纯理论书籍完全无法提供的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

这本名为《数字电路与系统教学实验教程》的书籍，对于我这个初次接触数字电子技术领域的学习者来说，简直是一本迷茫中的灯塔。我记得我拿到这本书的时候，正值我对逻辑门、触发器这些概念感到无比抽象的阶段。书中的理论讲解非常细致，即便是最基础的布尔代数化简，它也能通过清晰的图例和步骤一步步引导你理解其背后的原理，而不是简单地丢给你一堆公式就让你自行消化。尤其是关于组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计部分，作者似乎深谙新手常犯的错误，提前设置了“陷阱”提醒，并提供了多种解决方案的比较，让我能更直观地感受到不同设计方法的优劣。更值得称赞的是，它并没有止步于理论的阐述，而是紧密结合实验环节，每完成一个理论模块的学习后，紧随其后的实验指导就自然而然地会将抽象的概念具象化。这种理论与实践无缝衔接的编排方式，极大地增强了我的学习兴趣和动手能力，让我从“知道”概念到真正“会用”它迈进了一大步。

评分☆☆☆☆☆

让我印象尤为深刻的是，这本《数字电路与系统教学实验教程》在内容更新和与现代技术的衔接上做得非常出色。它并没有停留在讲解基础的TTL和CMOS逻辑门级别，而是很有前瞻性地引入了可编程逻辑器件（PLD）的概念，并提供了使用硬件描述语言（HDL）进行电路建模的入门级案例。虽然它不是一本专门的FPGA编程手册，但它巧妙地将HDL的结构化思维融入到传统逻辑设计的流程中，让我开始领悟到如何用更抽象、更高效的方式去描述和实现复杂的数字系统。这种“承前启后”的设计思路，使得我们这些学习者在掌握了底层原理之后，能够更平滑地过渡到现代数字系统设计的主流工具和方法论上去，为后续学习微处理器接口或嵌入式系统打下了坚实的逻辑基础，避免了学习上的知识断层。