数字电路与逻辑设计（慕课版支持AR交互）_刘培植孙文生_9787115632371

本书是在“新工科”背景下将纸质图书、讲解视频、AR交互动画和电子文档等多种元素紧密结合的新形态教材。本书分为四部分。第一部分讲述数字电子技术基础，共3章，分别为数制与编码、逻辑代数基础和逻辑门电路。第二部分讲述组合与时序逻辑电路，共3章，分别为组合逻辑电路、触发器和时序逻辑电路。第三部分讲述可编程逻辑电路，共2章，分别为存储器及可编程逻辑器件、硬件描述语言Verilog HDL。第四部分讲述信号与波形，共2章，分别为数模转换和模数转换、脉冲波形的产生与变换。本书知识体系完整、内容翔实宜读、表述缜密严谨、语言通俗易懂，注重理论与实践的结合，同时强调相关领域新技术的介绍与应用。本书可作为高等院校电气类专业、自动化类专业、电子信息类专业、计算机类专业等的数字电路相关课程的教材，也可作为相关领域科技人员的参考书。

1. 重塑课程知识体系，统筹协调内容布局本书借鉴国内外数字电路课程教材的特点，结合数字技术的发展和应用需求，并统筹考虑教育部工程认证及新工科专业建设的要求重构课程知识体系，在注重基础理论的同时，减少和删除陈旧的教学内容，加强可编程逻辑器件和硬件描述语言。为保证知识体系的完整性，本书将Verilog HDL内容放在第8章，教师在教学过程中根据需要进行选择，可以按照正常章节顺序讲授，也可以将第8章内容融入各章中去讲解。 2. 理论实践紧密结合，扎实提高实践能力本书针对理论知识的讲解，编排了与知识点密切相关的思考题、例题和课后习题。通过思考题启迪思维，通过例题与课后习题加深学生对知识点的理解。本书加强创新实践，注重理论与实践的深度融合，通过配套教学资源设计了丰富的实践教学案例，通过课内实验加深知识的理解，通过挑战型实验进行个性化培养，进而提高学生的实践能力和创新能力。 3. 引入“启迪式”与“沉浸式”素质教育新模态，实现价值引领与使命担当教育为保证素质教育的教学效果，本书以配套的素质教育案例库为核心，引入“启迪式”与“沉浸式”素质教育新模态，构建了多位一体的素质教育教学体系。该体系除了课堂素质教育，还将素质教育目标“编码”到课程设计中，将素质教育贯穿于课程教学的所有环节，涵盖理论授课、课程作业和课内实验等，在知识传承的同时，实现价值引领与使命担当教育。 4. 巧妙融入新形态元素，助力读者高效自学为使读者能够随时随地对本书内容展开自学，编者针对本书各章内容录制了慕课视频，读者可以通过“人邮学院”（www.rymooc.com）搜索观看。同时，针对书中的重点和难点知识，录制了深入细致的微课视频，读者可以扫描书中微课视频二维码进行学习。此外，针对书中的抽象知识录制了生动形象的AR交互动画，立体化打造新形态教材，助力读者高效自学。 5. 配套立体化教辅资源，支持开展混合式教学编者在完成本书编写工作的同时，为本书配套建设了以下四类教辅资源。 ?文本类：如课程PPT、教案、教学大纲、课后习题答案等。 ?视频动画类：如慕课视频、微课视频、AR交互动画等。 ?手册类：如学习指导、课内实验指导、习题解析等。 ?平台社群类：如题库系统、教师服务与交流群（提供样书免费申请、教辅资源获取、教学问题解答、同行教师交流等服务）等。高校教师可以通过“人邮教育社区”（www.ryjiaoyu.com）下载上述文本类、手册类等教辅资源，并获取题库系统等的相关链

【章名目录】第　1 章数制与编码第　2 章逻辑代数基础第　3 章逻辑门电路第　4 章组合逻辑电路第　5 章触发器第　6 章时序逻辑电路第　7 章存储器及可编程逻辑器件第　8 章硬件描述语言Verilog HDL 第　9 章数模转换和模数转换第　10 章脉冲波形的产生与变换【详细目录】第　1 章数制与编码 1.1　数字信号与数字电路　2 1.2　数制　4 1.2.1　数制概述　4 1.2.2　不同数制间的转换　7 1.2.3　有符号二进制数　9 1.3　编码　13 1.3.1　二进制编码　13 1.3.2　二-十进制编码　13 1.3.3　可靠性编码　15 1.3.4　ASCII　17 1.4　拓展阅读与应用实践　18 1.5　本章小结　20 习题1　21 第　2 章逻辑代数基础 2.1　逻辑变量与逻辑运算　23 2.1.1　3种基本逻辑运算　23 2.1.2　复合逻辑运算　24 2.1.3　逻辑代数中的基本公式和常用公式　26 2.1.4　逻辑代数的基本规则　28 2.1.5　正逻辑与负逻辑　29 2.2　逻辑函数及其表示方法　30 2.2.1　逻辑函数　30 2.2.2　逻辑函数的表示方法　31 2.2.3　逻辑函数的两种标准表达式　33 2.3　逻辑函数的化简　36 2.3.1　代数化简法　36 2.3.2　卡诺图化简法　38 2.4　含有无关项的逻辑函数及其化简　43 2.5　拓展阅读与应用实践　45 2.6　本章小结　47 习题2　47 第　3 章逻辑门电路 3.1　半导体二极管门电路　51 3.1.1　二极管的开关特性　51 3.1.2　二极管与门电路　52 3.1.3　二极管或门电路　52 3.2　CMOS逻辑门　53 3.2.1　MOS管的开关特性　53 3.2.2　CMOS反相器　55 3.2.3　其他CMOS逻辑门电路　59 3.3　TTL集成逻辑门　65 3.3.1　双极型晶体管的开关特性　65 3.3.2　标准TTL与非门的电路结构和工作原理　66 3.3.3　集电极开路门电路　74 3.3.4　三态门　77 3.4　ECL逻辑门　79 3.4.1　ECL或/或非门的工作原理　79 3.4.2　ECL门的特点　80 3.5　拓展阅读与应用实践　81 3.5.1　TTL改进系列门电路简介　81 3.5.2　门电路驱动LED　84 3.5.3　逻辑电平及逻辑电平转换　86 3.5.4　功率开关器件　89 3.6　本章小结　90 习题3　91 第　4 章组合逻辑电路 4.1　组合逻辑电路的特点　96 4.2　组合逻辑电路的分析　96 4.3　小规模组合逻辑电路的设计　98 4.3.1　由设计要求列真值表　99 4.3.2　逻辑函数的门电路实现　99 4.3.3　组合逻辑电路设计中的实际问题　101 4.3.4　组合逻辑电路设计实例　105 4.4　组合逻辑电路的冒险　107 4.4.1　逻辑冒险与消除方法　107 4.4.2　功能冒险与消除方法　111 4.4.3　动态冒险　113 4.5　常用中规模组合逻辑器件　113 4.5.1　数码比较器　114 4.5.2　编码器与优先编码器　117 4.5.3　译码器　120 4.5.4　数据选择器　128 4.5.5　数据分配器　133 4.6　拓展阅读与应用实践　136 4.7　本章小结　137 习题4　137 第　5 章触发器 5.1　触发器的基本特性　142 5.2　基本RS触发器　142 5.2.1　电路结构及工作原理　142 5.2.2　描述触发器的方法　143 5.2.3　基本RS触发器的特点　145 5.3　钟控触发器　146 5.3.1　钟控RS触发器　146 5.3.2　钟控D触发器　147 5.3.3　钟控JK触发器　148 5.3.4　各种触发器的转换　149 5.3.5　钟控触发器的缺点　150 5.4　TTL主从触发器　150 5.4.1　基本工作原理　150 5.4.2　主从JK触发器的一次翻转　151 5.4.3　异步置0、置1输入　152 5.4.4　TTL主从触发器的特点　153 5.5　边沿触发器　153 5.5.1　负边沿JK触发器　154 5.5.2　维持-阻塞D触发器　155 5.5.3　触发器的逻辑符号　156 5.6　CMOS触发器　156 5.6.1　CMOS钟控D触发器　157 5.6.2　CMOS主从D触发器　157 5.6.3　CMOS主从JK触发器　159 5.7　拓展阅读与应用实践　159 5.8　本章小结　161 习题5　161 第　6 章时序逻辑电路 6.1　时序逻辑电路概述　166 6.1.1　时序逻辑电路模型　166 6.1.2　基本时序逻辑电路　167 6.2　时序逻辑电路分析　168 6.2.1　时序逻辑电路分析方法　168 6.2.2　常用同步时序逻辑电路分析　170 6.2.3　异步时序逻辑电路分析　177 6.3　时序逻辑电路设计　179 6.3.1　常用时序逻辑电路设计方法　179 6.3.2　计数器设计　180 6.3.3　自启动设计　187 6.4　一般时序逻辑电路设计　190 6.4.1　时序逻辑电路设计步骤　190 6.4.2　时序逻辑电路设计举例　191 6.5　中规模时序集成电路及其应用　198 6.5.1　若干典型中规模集成电路　198 6.5.2　中规模集成电路应用　205 6.6　拓展阅读与应用实践　215 6.7　本章小结　218 习题6　219 第　7 章存储器及可编程逻辑器件 7.1　存储器　229 7.1.1　只读存储器　229 7.1.2　只读存储器的种类　230 7.1.3　随机存储器　233 7.1.4　扩展存储器容量　235 7.2　基于存储器实现逻辑处理　236 7.2.1　基于存储器实现组合逻辑　237 7.2.2　基于存储器实现时序逻辑　238 7.3　FPGA　241 7.3.1　FPGA的基本概念　242 7.3.2　FPGA的基本结构和原理　242 7.3.3　FPGA的开发流程　247 7.4　拓展阅读与应用实践　248 7.4.1　SPLD与EPLD　248 7.4.2　FPGA的发展历程　249 7.5　本章小结　250 习题7　250 第　8 章硬件描述语言Verilog HDL 8.1　Verilog HDL简介　253 8.2　Verilog HDL程序的基本结构　254 8.3　Verilog HDL的数据类型、运算符和关键字　255 8.3.1　数据类型　255 8.3.2　运算符　259 8.3.3　关键字　263 8.4　Verilog HDL的语句与描述方式　263 8.4.1　Verilog HDL的语句　264 8.4.2　Verilog HDL的描述方式　276 8.5　Verilog HDL常用程序示例　280 8.5.1　组合逻辑　280 8.5.2　时序逻辑　282 8.6　拓展阅读与应用实践　284 8.6.1　通用计算机组成概述　284 8.6.2　基于Verilog HDL编写简单ALU　285 8.7　本章小结　287 习题8　287 第　9 章数模转换和模数转换 9.1　数模转换器　290 9.1.1　数模转换的基本原理　290 9.1.2　权电阻解码网络DAC　291 9.1.3　T形电阻解码网络DAC　293 9.1.4　倒T形电阻解码网络DAC　294 *9.1.5　树状开关网络DAC　296 9.1.6　DAC的主要技术指标　297 9.2　模数转换器　299 9.2.1　模数转换器的基本原理　299 9.2.2　并行比较型ADC　302 9.2.3　逐次渐近型ADC　304 9.2.4　双积分型ADC　306 9.2.5　电压-频率变换型ADC　308 9.2.6　ADC的主要技术指标　309 9.3　拓展阅读与应用实践　310 9.4　本章小结　313 习题9　313 第　10 章脉冲波形的产生与变换 10.1　波形的基础知识　320 10.2　施密特触发器　321 10.2.1　用门电路组成施密特触发器　321 10.2.2　施密特触发器的应用　322 10.3　单稳态触发器　323 10.3.1　用施密特触发器构成单稳态触发器　323 10.3.2　单稳态触发器的主要应用　324 10.4　多谐振荡器　325 10.4.1　由施密特触发器组成的多谐振荡器　325 *10.4.2　压控振荡器　326 10.4.3　石英晶体振荡器　327 10.5　555定时器及其应用　327 10.5.1　555定时器的结构及工作原理　328 10.5.2　由555定时器组成的施密特触发器　329 10.5.3　由555定时器组成的单稳态触发器　329 10.5.4　由555定时器组成的多谐振荡器　330 10.6　拓展阅读与应用实践　331 10.7　本章小结　334 习题10　334

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