定 价:69 元
丛书名:高等学校电子信息类专业系列教材·新形态教材
- 作者:刘雪洁 魏达 主编 吴静 周旭 孙庚 副主编
- 出版时间:2024/12/1
- ISBN:9787302688679
- 出 版 社:清华大学出版社
- 中图法分类:TN790.2
- 页码:
- 纸张:胶版纸
- 版次:
- 开本:16开
本书系统介绍了数字逻辑的基本理论和数字电路设计的方法,重点阐述了数字逻辑电路基础、数制与编码、逻辑代数基础、逻辑门电路、集成触发器、组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计等内容。
理实融合内容简明易懂,图文并茂,强调基础与实用,注重实例分析。教学适配逻辑清晰、语言流畅,重点突出,章节衔接自然且独立,便于按需学习。学练结合例题、习题丰富,配套复习思考题,帮助巩固知识点,适合循序渐进教学。
前言
“数字逻辑与电路设计”是国内高校计算机、电子信息、通信、自动化类本科生的重要基础课和必修课,主要研究数字逻辑和数字电路设计的理论与方法。作为“计算机组成原理”和“微型计算机及应用”等后续课程的必要基础,数字逻辑是计算机基础理论的一个重要组成部分,同时数字电路设计对于研究数字系统基本构成模块的工作原理具有重要意义。
全书共分10章。第1章主要介绍数字逻辑基础; 第2章介绍数制与编码; 第3章介绍逻辑代数基础; 第4章重点介绍逻辑门电路; 第5章介绍组合逻辑电路; 第6章介绍集成触发器,这是构成时序电路的基础内容; 第7、8章分别介绍同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路; 第9、10章分别介绍Logisim软件和Verilog硬件编程语言,前者以绘图法使用仿真软件进行电路设计,后者将硬件以代码的方式抽象出来进行仿真,它们是目前比较有代表性的两种硬件仿真实现方法。本书通过诸多精选设计案例,系统地介绍数字逻辑和数字电路的基本概念、基本理论、基本方法,以及常用数字逻辑部件的功能和应用。
本书紧跟数字逻辑电路技术的发展和人才培养目标,理论联系实际、循序渐进、便于教学。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。本书具有以下特点。
(1) 可读性强,文字叙述清晰,全文深入浅出,易读易懂。
(2) 逻辑概念清晰,图解清楚,语言流畅。
(3) 本书强调基础,着眼于实用,紧密联系教学实际,重视实例,各章给出恰当丰富的实例。
(4) 书中实例和课后习题实用,通过习题可以对各知识点进行强化学习,掌握巩固所学知识。
本书各章之间衔接自然,同时各章又有一定独立性,读者可根据教材顺序学习,也可根据实际情况挑选需要的内容学习。
本教材可作为高等学校计算机、电子、通信及自动化专业等相关专业的本科生和高职高专学生学习数字逻辑电路的教材,也可供相关领域的工程技术人员和高校师生参考。
本书由刘雪洁、魏达等编著,第1~3章由周旭编写; 第4~7章由刘雪洁编写; 第8~10章由吴静编写,魏达负责全书内容的规划和统稿。
由于时间仓促,加之编者水平有限,书中难免存在不足之处,敬请读者批评指正。
编者
2025年1月
刘雪洁,主要研究方向为无线网络技术、移动智能计算、车联网通信、车辆大数据挖掘及深度学习,主持和参加多项、省部级科研项目。长期为本科生主讲“数字逻辑”“计算机硬件实验”等课程。
目录
第1章数字逻辑基础
1.1数字逻辑系统
1.1.1数字信号
1.1.2数字波形
1.1.3数字逻辑系统特点
1.2计算机系统
1.2.1计算机系统组成
1.2.2计算机系统抽象层次
1.3数字逻辑及数字电路
1.3.1数字逻辑及应用
1.3.2数字电路及电路设计
1.3.3仿真软件及硬件描述语言
习题1
第2章数制与编码
2.1计数体制
2.1.1十进制数
2.1.2二进制数
2.1.3八进制数和十六进制数
2.1.4数制的转换
2.2带符号数的代码表示
2.2.1机器数与真值
2.2.2原码
2.2.3反码
2.2.4补码
2.2.5机器数的加减运算
2.2.6十进制的补数
2.3数的定点表示与浮点表示
2.3.1数的定点表示法
2.3.2数的浮点表示法
2.4数码与字符的代码表示
2.4.1十进制数的二进制编码(BCD码)
2.4.2可靠性编码
2.4.3字符编码及字符集
习题2
第3章逻辑代数基础
3.1逻辑代数的基本概念
3.1.1逻辑变量与逻辑函数
3.1.2基本逻辑运算及基本逻辑门
3.2逻辑代数的公理、定理及规则
3.2.1逻辑代数的公理和基本定理
3.2.2逻辑代数的基本规则
3.3逻辑函数的表示方法
3.3.1逻辑函数的基本形式
3.3.2逻辑函数的标准形式
3.3.3逻辑函数表达式的转换
3.4逻辑函数的化简
3.4.1公式法化简
3.4.2卡诺图法化简
3.4.3具有无关项的逻辑函数及其化简
习题3
第4章逻辑门电路
4.1概述
4.2半导体管的开关特性
4.2.1半导体基础
4.2.2PN结及其特性
4.2.3晶体二极管开关特性
4.2.4晶体三极管开关特性
4.2.5MOS管的开关特性
4.3分离元件逻辑门电路
4.3.1与门电路
4.3.2或门电路
4.3.3非门电路
4.3.4与非门电路
4.3.5或非门电路
4.4TTL门电路
4.4.1TTL与非门的电路结构及工作原理
4.4.2TTL与非门的电压传输特性及抗干扰能力
4.4.3TTL与非门的输入特性和输出特性
4.4.4TTL与非门的动态特性
4.5其他类型的TTL门电路
4.5.1集电极开路门(OC门)
4.5.2三态门(TS门、三种状态输出门)
4.6CMOS门电路
4.6.1CMOS反相器
4.6.2CMOS与非门
4.6.3CMOS或非门
4.6.4CMOS三态门
4.6.5CMOS传输门及双向模拟开关
4.7数字逻辑电路符号及集成电路的正确使用
4.7.1逻辑电路符号
4.7.2TTL电路的正确使用
4.7.3CMOS电路的正确使用
习题4
第5章组合逻辑电路
5.1组合逻辑电路的特点
5.2组合逻辑电路的分析与设计
5.2.1分析方法
5.2.2设计方法
5.3编码器
5.3.1二进制编码器
5.3.2二十进制编码器
5.3.3优先编码器
5.4译码器
5.4.1二进制译码器
5.4.2二十进制译码器
5.4.3显示译码器
5.5数据分配器与数据选择器
5.5.1数据分配器
5.5.2数据选择器
5.6加法器
5.6.1一位加法器
5.6.2串行进位加法器
5.6.3超前进位加法器
5.7数值比较器
5.7.1一位数值比较器
5.7.2四位数值比较器
5.8奇偶校验器
5.9利用中规模集成电路进行组合电路设计
5.10组合逻辑电路的竞争与冒险
习题5
第6章集成触发器
6.1基本RS触发器
6.1.1基本RS触发器结构
6.1.2触发器的功能描述方法
6.2电平触发式触发器
6.2.1电平触发式RS触发器
6.2.2电平触发式D触发器
6.2.3电平触发式JK触发器
6.2.4电平触发式T触发器
6.3主从触发式触发器
6.3.1主从RS触发器
6.3.2主从JK触发器
6.4边沿触发式触发器
6.4.1利用传输延迟的边沿触发器
6.4.2维持阻塞D触发器
6.5触发器逻辑功能的转换
6.5.1由D触发器到其他功能触发器的转换
6.5.2由JK触发器到其他功能触发器的转换
习题6
第7章同步时序逻辑电路
7.1时序逻辑电路的特点和描述方法
7.1.1时序逻辑电路的特点
7.1.2时序逻辑电路的表示方法
7.2同步时序逻辑电路的分析
7.3寄存器
7.3.1数码寄存器
7.3.2移位寄存器
7.4计数器
7.4.1二进制计数器
7.4.2十进制计数器
7.5同步时序逻辑电路的设计
7.5.1设计方法与步骤
7.5.2原始状态图和原始状态表
7.5.3状态化简
7.5.4状态分配
7.5.5同步时序逻辑电路设计举例
习题7
第8章异步时序逻辑电路
8.1脉冲异步时序逻辑电路的分析
8.1.1脉冲异步时序逻辑电路的特点
8.1.2脉冲异步时序逻辑电路的分析步骤及举例
8.2脉冲异步时序逻辑电路的设计
8.2.1脉冲异步时序逻辑电路设计的特点
8.2.2脉冲异步时序逻辑电路的设计步骤及举例
8.3电平异步时序电路的分析
8.3.1电平异步时序电路的特点
8.3.2电平异步时序电路的分析步骤及举例
8.4电平异步时序电路的设计
8.5异步时序电路中的竞争与冒险
8.5.1异步时序电路中的非临界竞争、临界竞争和时序冒险
8.5.2异步时序电路中时序冒险的消除
8.5.3电平异步时序电路的本质冒险
习题8
第9章电路设计的仿真实现
9.1Logisim基础
9.2Logisim组件
9.2.1布线
9.2.2逻辑门组件
9.2.3其他组件
9.3Logisim简单应用
9.3.1Logisim库文件
9.3.2电路的仿真实现
9.4Logisim电路设计
9.4.1组合逻辑电路
9.4.2组合逻辑电路设计
9.4.3时序逻辑电路的分析与设计
习题9
第10章Verilog电路设计
10.1硬件语言与Verilog
10.1.1Verilog语法基础
10.1.2逻辑电路的结构化
10.1.3代码书写的规则
10.2Verilog基础语法
10.2.1信号的值、数字和参数
10.2.2操作符
10.2.3Verilog模块
10.2.4Verilog的并行语句
10.2.5过程语句
10.2.6调试任务与testbench
10.2.7编译指令
10.3Verilog设计练习
10.3.1基础练习
10.3.2同步时序逻辑综合练习
习题10