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特别说明

讲座主题：
数字电子技术基础课堂教学设计与新形态教材建设
主讲嘉宾：
华中科技大学罗杰
回放链接：
https://m.ryjiaoshi.com/course/details/4800

内容摘要

本书符合教育部高等学校“电工电子基础课程教学指导分委员会”于 2019 年制定的“数字电子技术基础”课程教学基本要求，以“保证基础、精选内容、重视应用”为旨，立足现代数字电子技术的发展和我国高等教育人才培养目标，力求反映当前数字电子技术发展的主流和趋势。
全书共 11 章，主要内容包括数字逻辑基础、逻辑代数、组合逻辑电路、锁存器和触发器、时序逻辑电路、硬件描述语言 Verilog HDL、逻辑门电路、半导体存储器、可编程逻辑器件、数模转换器和模数转换器、脉冲波形的变换与产生。本书采用先“逻辑”、后“电路”的次序安排内容，遵循“由浅入深，循序渐进”的学习规律，力求做到通俗易懂，激发读者学习的主观能动性。

前言

本书是根据教育部高等学校“电工电子基础课程教学指导分委员会”于 2019 年制定的“数字电子技术基础”课程教学基本要求编写的，可与作者在“中国大学 MOOC”网络平台上开设的“数字电子技术基础”课程配套使用。该课程于 2019 年 1 月获“国家精品在线开放课程”称号，2020 年 11月获“国家级一流本科课程”称号。
本书特色
1.立足经典知识体系，融入数字技术的前沿知识
本书借鉴了国内外优秀教材的优点，总结了编者多年来的教学实践经验，以“保证基础，精选内容，重视应用”为目标，力求反映当前数字电子技术发展的主流和趋势。本书不仅介绍了基于逻辑门和触发器的传统设计方法，还介绍了基于硬件描述语言、仿真和综合工具的现代数字系统设计方法。同时，在“保证基础”的前提下，弱化了芯片内部复杂电路的分析，突出了器件的逻辑功能和应用。
2.遵循“由浅入深，循序渐进”的原则，逐步培养学生数字电路设计能力
在选材编排方面，本书采用先“逻辑”、后“电路”的次序安排内容，力求做到将数字电路的基本理论与实际应用相结合：首先介绍数制、码制和逻辑代数等基础知识；接着重点介绍组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析与设计方法；再介绍当今数字系统设计新方法——采用硬件描述语言（Verilog HDL）来描述和仿真数字电路；然后讨论各种数字集成电路（含逻辑门、可编程逻辑器件和半导体存储器）的原理及使用方法；最后讲述数模转换器和模数转换器，以及脉冲波形的变换与产生。本书在核心章节编排了贴近实际应用的案例，以提高学生的学习兴趣。每章以“本章讨论的问题”开头，章后安排了自我检验题、习题和实践训练。在实践训练环节，学生可以使用相关 EDA 软件（Multisim、Proteus、ModelSim 等）进行仿真实验，带着问题主动思考，实现“做中学”，进而将所学理论知识与实践结合起来，积累工程实践经验，提升数字电路的设计能力。
3.配备 AR 交互动画、微课、慕课等新形态资源，提供立体化教学服务
本书以 AR 交互动画的形式展示抽象的知识要点，以微课视频讲解的形式解析重点和难点，便于读者牢固掌握数字电子技术基础的相关知识，极大地降低了学习难度。同时，读者还可以通过作者在“中国大学 MOOC”网络平台上开设的国家精品在线开放课程“数字电子技术基础”课程，进行自主学习。
4.内容编排合理，系统归纳总结，配套丰富的教辅资源
本书每章都配备了详细的思维导图对内容进行总结，便于读者梳理知识点。针对重点、难点编排了相关例题，便于读者对相应知识点的理解与掌握。本书还配有《数字电子技术基础实验指导与习题解析》一书，便于读者通过实验和练习巩固所学知识。此外，本书还提供了丰富的教辅资源，包括教学大纲、教学日历、教学课件、习题答案、试题等资源，助力教师快速开展高质量的教学。

前言

正文展示

图书详情

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第 1 章数字逻辑基础
1.1 数字信号的基本概念........................02
1.1.1 模拟信号与数字信号....................02
1.1.2 数字信号的描述方法....................03
1.2 数制及其相互转换 ..........................04
1.2.1 几种常用的数制............................04
1.2.2 数制转换........................................06
1.3 二进制数的算术运算 .......................08
1.3.1 无符号二进制数的算术运算........08
1.3.2 有符号二进制数的表示................10
1.3.3 二进制补码的减法运算................ 12
1.4 码制 ............................................. 13
1.4.1 二—十进制码................................ 14
1.4.2 格雷码............................................ 15
1.4.3 奇偶校验码.................................... 15
1.4.4 ASCII ............................................. 16
1.5 逻辑运算及逻辑门 .......................... 18
1.5.1 基本逻辑运算及对应的
逻辑门............................................ 18
1.5.2 常用复合逻辑运算及对应的
逻辑门............................................ 22
1.5.3 逻辑门的应用................................ 24
1.6 集成逻辑门简介 .............................25
1.6.1 数字集成电路简介........................ 25
1.6.2 常用的集成逻辑门........................ 26
1.6.3 集成逻辑门电路的一般特性........ 27
小结 .....................................................30
自我检验题............................................30
习题 ................................................. 31
实践训练...........................................33
第 2 章逻辑代数
2.1 逻辑代数的基本公式和规则..............35
2.1.1 逻辑代数的基本公式.................... 35
2.1.2 逻辑代数的基本规则.................... 36
2.2 逻辑函数的代数化简法....................37
2.2.1 逻辑函数的最简形式.................... 37
2.2.2 用代数法化简逻辑函数................ 38
2.3 逻辑函数的两种标准形式 ................40
2.3.1 最小项与最小项表达式................40
∗2.3.2 最大项与最大项表达式.............. 42
2.4 逻辑函数的卡诺图化简法 ................44
2.4.1 用卡诺图表示逻辑函数................44
2.4.2 用卡诺图化简逻辑函数................46
2.4.3 含无关项的逻辑函数及其化简..... 48
2.4.4 多输出逻辑函数的化简................50
2.5 逻辑门符号的等效变换.................... 51
小结 .....................................................53
自我检验题............................................53
习题 .................................................54
实践训练...........................................56
第 3 章组合逻辑电路
3.1 概述 .............................................58
3.2 组合逻辑电路的分析.......................58
3.3 组合逻辑电路的设计.......................60
3.4 常用组合逻辑电路..........................62
3.4.1 编码器............................................ 62
3.4.2 译码器/数据分配器 ...................... 65
目录
3.4.3 数据选择器.................................... 73
3.4.4 数值比较器.................................... 77
3.4.5 加法器............................................80
*3.5 组合逻辑电路的竞争—冒险............84
3.5.1 竞争—冒险现象及产生的
原因................................................ 84
3.5.2 消去竞争—冒险的方法................ 86
3.6 应用举例：抢答器电路....................87
小结 .....................................................88
自我检验题............................................89
习题 .................................................89
实践训练...........................................92
第 4 章锁存器和触发器
4.1 双稳态电路的基本特性....................95
4.2 锁存器..........................................95
4.2.1 基本SR锁存器................................ 95
4.2.2 门控SR锁存器................................ 98
4.2.3 门控D锁存器................................. 99
4.3 触发器的电路结构和工作原理........ 101
4.3.1 主从D触发器...............................102
4.3.2 有清零输入和置数输入的D触发器........103
4.3.3 带使能端的D触发器...................105
4.4 触发器的逻辑功能........................ 105
4.4.1 D触发器.......................................106
4.4.2 JK触发器 .....................................106
4.4.3 T触发器........................................108
4.4.4 T′触发器......................................109
*4.5 触发器的动态特性 ...................... 109
4.6 应用举例：会客厅照明灯控制电路 .........111
小结 ................................................... 112
自我检验题.......................................... 113
习题 ............................................... 114
实践训练......................................... 120
第 5 章时序逻辑电路
5.1 概述 ........................................... 122
5.1.1 时序逻辑电路的基本结构及特点...122
5.1.2 时序逻辑电路的分类..................122
5.2 时序逻辑电路分析........................ 123
5.2.1 时序逻辑电路分析的一般步骤..123
5.2.2 同步时序逻辑电路分析举例......124
5.2.3 异步时序逻辑电路分析举例......127
5.3 同步时序逻辑电路设计.................. 128
5.3.1 同步时序逻辑电路设计的一般步骤....128
5.3.2 同步时序逻辑电路设计举例......129
5.4 寄存器和移位寄存器..................... 134
5.4.1 寄存器..........................................134
5.4.2 移位寄存器..................................135
5.4.3 集成移位寄存器及其应用..........137
5.5 计数器........................................ 139
5.5.1 异步计数器..................................139
5.5.2 同步计数器..................................141
5.5.3 集成计数器及其应用..................145
*5.6 序列信号发生器 ......................... 151
5.6.1 计数型序列信号发生器..............151
5.6.2 移存型序列信号发生器..............152
5.7 应用举例：篮球竞赛24秒定时电路. 153
小结 ................................................... 155
自我检验题.......................................... 156
习题 ............................................... 157
实践训练......................................... 162
第 6 章硬件描述语言Verilog HDL
6.1 概述 ........................................... 165
6.2 Verilog HDL入门........................ 165
6.2.1 Verilog HDL的基本结构 ...........165
6.2.2 简单Verilog HDL实例 ...............166
6.2.3 逻辑功能的仿真与测试..............167
6.3 Verilog HDL基本语法 ................. 170
6.3.1 词法规定......................................170
6.3.2 逻辑值集合与常量的表示..........170
6.3.3 数据类型......................................172
6.4 Verilog HDL结构级建模 .............. 174
6.4.1 多输入门......................................175
6.4.2 多输出门......................................175
6.4.3 三态门..........................................176
6.4.4 门级建模举例..............................176
6.4.5 分层次的电路设计方法.............. 177
6.5 Verilog HDL数据流建模 .............. 179
6.5.1 数据流建模语法..........................179
6.5.2 带有参数的组合逻辑电路建模..181
6.5.3 Verilog HDL运算符 ...................182
6.5.4 运算符的优先级别......................187
6.6 Verilog HDL行为级建模 .............. 188
6.6.1 行为级建模基础..........................188
6.6.2 触发器与移位寄存器的行为级建模........193
6.6.3 计数器的行为级建模..................195
6.6.4 状态图的行为级建模..................196
6.7 应用举例：数字钟电路设计 ........... 198
小结 ...................................................202
自我检验题..........................................202
习题 ...............................................203
实践训练.........................................207
第 7 章逻辑门电路
7.1 CMOS逻辑门电路....................... 210
7.1.1 MOS管的开关特性 .....................210
7.1.2 CMOS反相器...............................211
7.1.3 CMOS与非门和或非门...............213
7.1.4 CMOS传输门...............................214
7.1.5 CMOS三态输出门和漏极开路输出门.....216
7.2 TTL逻辑门电路........................... 221
7.2.1 BJT的开关特性...........................221
7.2.2 TTL反相器 .................................221
7.2.3 TTL与非门和或非门 .................222
7.3 逻辑门电路使用中的实际
问题 ...........................................223
7.3.1 各种逻辑门电路之间的接口
问题..............................................223
7.3.2 逻辑门电路带负载时的接口
电路..............................................226
7.3.3 抗干扰措施..................................227
7.3.4　差分信号传输..............................228
小结 ...................................................228
自我检验题..........................................229
习题 ...............................................229
实践训练.........................................232
第 8 章半导体存储器
8.1 存储器的基本概念 ........................235
8.1.1 存储器的基本结构......................235
8.1.2 存储器的分类及性能指标..........235
8.2 只读存储器 .................................236
8.2.1 固定ROM.....................................236
8.2.2 ROM的分类.................................238
8.2.3 ROM的应用.................................242
8.3 随机存取存储器...........................244
8.3.1 RAM的基本结构.........................244
8.3.2 SRAM存储单元 .........................245
8.3.3 DRAM存储单元 .........................245
8.3.4 同步RAM ...................................246
8.3.5 双口RAM.....................................247
8.3.6 FIFO存储器.................................247
8.3.7 存储容量的扩展..........................248
8.4 应用举例：用存储器实现字符显示....249
小结 ...................................................250
自我检验题..........................................250
习题 ............................................... 251
实践训练.........................................253
第 9 章可编程逻辑器件
9.1　概述 ...........................................255
9.1.1　PLD的分类..................................255
9.1.2　PLD的符号..................................256
9.2　简单可编程逻辑器件.....................256
9.2.1　与—或阵列实现组合逻辑函数的原理....257
9.2.2　SPLD实现时序逻辑电路的原理....260
9.2.3　GAL器件的基本结构及工作原理...261
9.3　复杂可编程逻辑器件.....................263
9.3.1　传统CPLD的基本结构 ...............263
9.3.2　基于查找表的CPLD结构 ...........264
9.4　现场可编程门阵列........................265
9.4.1　查找表实现逻辑函数的基本原理...265
9.4.2　FPGA的一般结构.......................266
9.5　可编程逻辑器件的一般开发流程.....270
9.6　应用举例：基于FPGA篮球竞赛
24s定时器电路设计 ..................... 271
小结 ...................................................273
自我检验题..........................................273
习题 ...............................................274
实践训练.........................................276
第 10 章数模转换器和模数转换器
10.1 D/A转换器.................................278
10.1.1 权电阻网络D/A转换器............278
10.1.2 倒T形电阻网络D/A转换器.....280
10.1.3 权电流型D/A转换器................283
10.1.4　电阻串联分压式D/A转换器....284
10.1.5 D/A转换器的主要技术指标....285
10.2 A/D转换器 ...............................286
10.2.1 A/D转换的一般工作过程........286
10.2.2 并行比较型A/D转换器............289
10.2.3 逐次比较型A/D转换器............291
10.2.4 双积分式A/D转换器................293
10.2.5 A/D转换器的主要技术指标....296
10.3 应用举例：可编程波形产生器 ......297
小结 ...................................................299
自我检验题..........................................299
习题 ...............................................300
实践训练.........................................304
第 11 章脉冲波形的变换与产生
11.1 555定时器.................................306
11.1.1 555定时器的电路结构 .............306
11.1.2 555定时器的工作原理 .............306
11.2 施密特触发电路..........................307
11.2.1 用555定时器组成的施密特触发电路....308
11.2.2　集成施密特触发电路................309
11.2.3　施密特触发电路的应用............309
11.3 单稳态电路 ................................ 311
11.3.1 用555定时器组成的单稳态电路...311
11.3.2 集成单稳态电路........................314
11.3.3 单稳态电路的应用....................316
11.4 多谐振荡电路............................. 317
11.4.1 用555定时器组成的多谐振荡电路.... 317
11.4.2 用施密特触发电路组成的多谐振荡电路....319
11.4.3 石英晶体多谐振荡电路............320
11.5 应用举例：双音报警电路 ............. 321
小结 ...................................................322
自我检验题..........................................322
习题 ...............................................323
实践训练.........................................329
参考文献.............................................330

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出版信息

书　　名：数字电子技术基础（微课版支持AR交互）
执行编辑：本书的内容有任何问题，请联系许金霞
出版日期：2023-06-01
书　　号：978-7-115-61233-5
作　　者： 罗杰秦臻
定　　价：69.80 元
页　　数：329
印刷方式：双色印刷
开　　本：16开
出版状态：上市销售

作者介绍

罗杰，华中科技大学电子信息与通信学院教授，国家线上一流课程“数字电子技术基础”负责人。全国大学生电子设计竞赛湖北赛区专家组专家。长期专注于教育教学和人才培养，获“华中卓越学者”称号、宝钢教育基金优秀教师奖、国家级精品教材奖、省级教学成果二等奖等；主编有国家级规划教材《电子线路设计·实验·测试》《电子技术基础实验》和教育部高等学校电工电子基础课程教学指导分委员会推荐教材《数字电子技术基础》等。

秦臻，华中科技大学电子信息与通信学院副教授。主讲“模拟电子技术”“数字电路与逻辑设计”“电子线路设计、测试与实验”等课程。主持或参与多项教改项目。主编或参编多本教材和教学辅导书。