数字电子电路分析与应用(第2版)(附微课视频)

本书以理论知识、验证性实验、项目制作为主线,突出对学生数字电子电路分析与应用能力的培养,同时方便组织教学实施。
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张文初 (主审) 谢永超 (作者)

关于本书的内容有任何问题,请联系 刘晓东

本书采用项目化课程模式,以完成工作任务的技能实训为主线,进行相关的理论知识学习。通过“读、做、想、练”等环节,引导学生做中学,学中做,边讲边练,既激发学生的兴趣,又能加深对理论的理解,同时还能提高学生动手能力。
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内容摘要

本书以理论知识、验证性实验、项目制作为主线,对相关内容进行介绍。学生通过“读、做、想、
练”,以及实物实验和计算机仿真等方法,在掌握数字电子电路知识的同时,又提高了分析与应用能
力。本书主要内容有逻辑代数基础,门电路及其应用,组合逻辑电路及其应用,触发器及其应用,集
成555 定时器及其应用,时序逻辑电路及其应用和模/数、数/模转换器及其应用等。
本书既可作为职业院校应用电子技术、电子信息工程技术、电气自动化、电子仪器仪表与维修等
专业的数字电子技术课程教材,也可作为电子信息产业类相关岗位的培训教材,还可作为从事电子技
术专业的工程技术人员的参考书。

目录

第 1 章 逻辑代数基础............................................1
1.1 数字电子电路的基础知识.................................1
1.1.1 数字信号和模拟信号............................1
1.1.2 数字电路的基本概念............................2
1.1.3 数制和码制............................................2
1.1.4 算术运算和逻辑运算............................5
1.2 逻辑代数中的3 种基本逻辑运算.....................6
1.3 逻辑代数运算法则.............................................7
1.3.1 逻辑代数的基本规则和定律................8
1.3.2 逻辑代数的基本定理............................9
1.4 逻辑函数及表示方法.......................................10
1.4.1 逻辑函数的定义..................................10
1.4.2 逻辑函数的表示方法..........................11
1.4.3 逻辑函数表示方法之间的互换..........12
1.5 逻辑函数的公式化简法...................................14
1.5.1 逻辑函数的最简表达式......................15
1.5.2 常用的公式化简法举例......................15
1.6 逻辑函数的卡诺图化简...................................16
1.6.1 逻辑函数的卡诺图表示法..................16
1.6.2 用卡诺图化简逻辑函数......................17
1.6.3 具有无关项的逻辑函数及其化简......19
本章小结....................................................................20
习题............................................................................21
第 2 章 门电路及其应用.....................................23
2.1 逻辑门电路概述...............................................23
2.2 半导体元器件的开关特性...............................24
2.2.1 二极管的开关特性..............................24
2.2.2 三极管的开关特性..............................24
2.2.3 MOS 管的开关特性.............................25
2.3 分立元件逻辑门电路.......................................25
2.3.1 最简单的与、或、非门电路..............25
2.3.2 5 种常用的复合逻辑及
其门电路..............................................27
2.4 集成逻辑门电路...............................................29
2.4.1 常用的TTL 与CMOS 集成
逻辑门电路芯片..................................30
2.4.2 使用TTL 与CMOS 集成逻辑门的
注意事项..............................................34
2.4.3 不同类型门电路的接口问题..............35
2.4.4 TTL 与CMOS 集成逻辑门电路
性能比较..............................................36
2.4.5 门电路应用举例..................................36
2.5 实验一 集成逻辑门电路功能的
测试与转换.......................................................39
2.5.1 实验目的..............................................39
2.5.2 实验箱技术与知识..............................39
2.5.3 实验仪器和芯片..................................40
2.5.4 实验内容与步骤..................................40
2.5.5 实验总结..............................................42
2.6 项目一 声光控制开关电路的制作与调试.....42
2.6.1 项目概述..............................................42
2.6.2 声光控制开关电路的工作原理..........43
2.6.3 声光控制开关电路的调试..................45
本章小结....................................................................47
习题............................................................................48
第3 章 组合逻辑电路及其应用......................50
3.1 组合逻辑电路概述...........................................50
3.1.1 组合逻辑电路的特点..........................50
3.1.2 组合逻辑电路的功能描述..................50
3.2 组合逻辑电路的分析.......................................51
3.2.1 组合逻辑电路的分析方法..................51
3.2.2 组合逻辑电路的分析举例..................51
3.3 组合逻辑电路的设计.......................................52
3.3.1 组合逻辑电路的设计方法..................52
3.3.2 组合逻辑电路的设计举例..................53
3.4 常用的组合逻辑电路.......................................55
3.4.1 编码器和译码器..................................55
3.4.2 半加器和全加器..................................61
3.4.3 数据分配器和数据选择器..................64
3.5 实验二 组合逻辑电路的设计与测试...........65
3.5.1 实验目的..............................................65
3.5.2 实验设备与器件..................................66
3.5.3 实验内容与步骤..................................66
3.6 实验三 集成编码器、译码器的逻辑
功能测试及应用..................................................... 70
3.6.1 实验目的............................................. 70
3.6.2 实验设备与器件................................. 70
3.6.3 实验内容与步骤................................. 70
3.7 项目二 逻辑笔的设计与制作调试.............. 72
3.7.1 项目描述............................................. 72
3.7.2 项目电路原理分析与显示部分设计... 73
3.7.3 项目电路测试..................................... 73
本章小结................................................................... 74
习题........................................................................... 75
第4 章 触发器及其应用.................................... 78
4.1 触发器概述...................................................... 78
4.2 触发器的基本形式(电平触
发型的触发器) ............................................. 79
4.2.1 基本RS 触发器................................... 79
4.2.2 同步RS 触发器................................... 81
4.2.3 同步D 触发器..................................... 84
4.2.4 JK 触发器............................................ 85
4.2.5 T 触发器.............................................. 86
4.2.6 T′触发器.............................................. 87
4.2.7 基本触发器的特点............................. 87
4.3 边沿触发型的触发器...................................... 88
4.3.1 边沿JK 触发器................................... 88
4.3.2 常见的集成边沿触发器...................... 89
4.4 主从触发器...................................................... 91
4.4.1 主从RS 触发器................................... 92
4.4.2 主从JK 触发器................................... 92
4.5 触发器逻辑功能的转换.................................. 94
4.6 实验四 触发器逻辑功能的测试与转换...... 95
4.6.1 实验目的............................................. 95
4.6.2 实验设备与器件................................. 95
4.6.3 实验仪器和芯片................................. 96
4.6.4 实验内容与步骤................................. 96
4.6.5 实验总结............................................. 98
4.7 触发器的应用.................................................. 98
4.8 项目三 四路抢答器的制作与调试............ 100
4.8.1 项目概述........................................... 100
4.8.2 四路抢答器电路的工作原理............ 101
4.8.3 四路抢答器电路的调试.................... 101
本章小结..................................................................101
习题..........................................................................102
第5 章 集成555 定时器及其应用..............104
5.1 集成555 定时器概述....................................104
5.1.1 555 定时器的电路结构和
工作原理............................................104
5.1.2 555 定时器的逻辑功能.....................105
5.2 施密特触发器.................................................106
5.2.1 施密特触发器的电路结构................106
5.2.2 施密特触发器的工作原理................106
5.2.3 施密特触发器的应用........................108
5.3 单稳态触发器.................................................109
5.3.1 单稳态触发器的电路结构................109
5.3.2 单稳态触发器的工作原理................109
5.3.3 单稳态触发器的应用........................110
5.4 多谐振荡器.....................................................111
5.4.1 多谐振荡器的电路结构....................111
5.4.2 多谐振荡器的工作原理....................111
5.4.3 多谐振荡器的应用............................112
5.4.4 石英晶体振荡器................................113
5.5 实验五 555 定时器应用电路的测试.........114
5.5.1 实验目的............................................114
5.5.2 实验技术与知识................................114
5.5.3 实验仪器和芯片................................114
5.5.4 实验内容及步骤................................115
5.5.5 实验总结............................................116
5.6 项目四 双路报警器的制作与调试.............117
5.6.1 项目概述............................................117
5.6.2 双路报警器电路的工作原理............118
5.6.3 双路报警器电路的调试....................118
本章小结..................................................................120
习题..........................................................................121
第6 章 时序逻辑电路及其应用....................123
6.1 时序逻辑电路概述.........................................123
6.2 时序逻辑电路的分析.....................................124
6.2.1 时序逻辑电路的分析方法................124
6.2.2 时序逻辑电路分析举例....................125
6.3 时序逻辑电路的设计.....................................128
6.3.1 时序逻辑电路的设计步骤................128
6.3.2 时序逻辑电路的设计举例................128
6.4 计数器.............................................................130
6.4.1 计数器的分类....................................130
6.4.2 二进制计数器....................................130
6.4.3 十进制计数器....................................132
6.5 集成计数器及其应用.....................................133
6.5.1 集成十进制同步双计数器CD4518.....133
6.5.2 集成十进制异步计数器74LS90.......134
6.5.3 4 位二进制同步集成加法
计数器74LS161.................................135
6.5.4 4 位集成二进制同步可逆计数器.....136
6.5.5 集成十进制加减计数/译码/锁存/
驱动器CD40110................................137
6.5.6 利用集成计数器构成N
进制计数器........................................137
6.6 实验六 计数器的测试与应用.....................139
6.6.1 实验目的............................................139
6.6.2 实验技术与设备................................139
6.6.3 实验仪器与芯片................................141
6.6.4 实验内容和步骤................................141
6.6.5 实验总结............................................144
6.7 寄存器与存储器.............................................145
6.7.1 寄存器................................................145
6.7.2 存储器................................................149
6.8 项目五 测频仪的制作与调试.....................155
6.8.1 项目概述............................................155
6.8.2 测频仪电路的工作原理....................155
6.8.3 测频仪电路的调试............................156
本章小结..................................................................159
习题..........................................................................160
第7 章 模/数、数/模转换器及其应用.......164
7.1 模/数、数/模转换器概述..............................164
7.2 A/D 转换的基本原理.....................................164
7.3 A/D 转换器的原理与主要性能指标.............167
7.3.1 A/D 转换器的原理............................167
7.3.2 A/D 转换器的主要性能指标............171
7.4 D/A 转换器的原理和主要性能指标.............173
7.4.1 D/A 转换器的原理............................173
7.4.2 D/A 转换器的主要性能指标............178
7.5 集成A/D、D/A 转换器芯片介绍及其应用.......179
7.5.1 集成A/D 转换器芯片介绍
及其应用............................................180
7.5.2 集成D/A 转换器芯片介绍
及其应用............................................182
7.6 实验七 ADC0804CN 芯片的应用实验.....185
7.6.1 实验目的............................................185
7.6.2 实验设备与器件................................185
7.6.3 实验内容与步骤................................185
7.6.4 实验总结............................................187
7.7 项目六 数显温度测试仪电路的
制作与调试....................................................187
7.7.1 项目描述............................................187
7.7.2 项目电路及原理分析........................188
7.7.3 项目制作与调试................................188
7.7.4 项目总结............................................189
本章小结..................................................................190
习题..........................................................................190
附录A Multisim 软件介绍及应用实例......191
A.1 仿真的意义....................................................191
A.2 Multisim 仿真软件介绍.................................191
A.3 Multisim 的基本界面....................................192
A.3.1 Multisim 的主窗口............................192
A.3.2 Multisim 的菜单软件........................192
A.4 门电路仿真实例............................................195
A.4.1 74LS00D 集成逻辑门传输特性
仿真测试...........................................195
A.4.2 与非门74LS00N 的逻辑功能
测试仿真...........................................196
A.4.3 仿真习题:用与非门组成其他
功能门电路.......................................197
A.5 组合逻辑电路仿真实例................................197
A.5.1 加法器的仿真(8421 码转换成余
3 码的仿真) ....................................197
A.5.2 74LS138D 译码器真值表仿真
及逻辑分析.......................................199
A.5.3 利用虚拟仪器中的逻辑转换仪
进行组合逻辑电路的设计仿真.......200
A.5.4 编码器和数码显示电路仿真...........202
A.5.5 数据选择器电路仿真.......................204
A.6 触发器仿真实例............................................205
A.6.1 JK 触发器CD4027 的功能仿真...... 205
A.6.2 四路抢答器的仿真测试................... 206
A.7 集成555 定时器仿真实例........................... 207
A.7.1 施密特触发器电路........................... 207
A.7.2 单稳态电路仿真............................... 208
A.7.3 多谐振荡器仿真............................... 210
A.7.4 救护车警笛电路仿真....................... 211
A.8 时序逻辑电路仿真实例................................ 212
A.8.1 4 位二进制计数器74LS161 的
功能仿真.......................................... 212
A.8.2 六十进制计数器的仿真电路............213
A.9 模/数、数/模转换器仿真实例......................214
A.9.1 ADC 电路仿真..................................214
A.9.2 D/A 仿真............................................215
附录B 课程习题库..............................................217
参考文献......................................................................236

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作者介绍

谢永超, 湖南铁道职业技术学院铁道供电与电气学院教研室副主任,主持数字电子电路课程建设,长期从事该课程的教学工作,有丰富的教学经验。

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