数字电子技术基础(微课版 附Multisim仿真演示视频)

以“理论知识学习—芯片功能模拟—经典应用设计”为主线,精选典型例题习题,录制仿真演示视频,可以阶梯式培养学生创新设计能力的新形态精品教材
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刘辉 (作者) 978-7-115-63305-7

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1. 合理构建知识体系,统筹布局教学内容
2. 精选典型例题习题,夯实理论知识讲解
3. 强化理论知识应用,培养创新设计能力
4. 录制仿真演示视频,助力打造新形态教材

特别说明

1. 合理构建知识体系,统筹布局教学内容
本书以数字电子技术为载体,为学生搭建数字电路知识体系,内容涵盖数字电子技术基础、信息编码、逻辑代数、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、计数器、存储器、矩形脉冲等。
2. 精选典型例题习题,夯实理论知识讲解
本书在众多知识中只选取基础理论知识、关键方法、经典应用等重要内容,同时精选理论知识的重点和难点,精编丰富且典型的例题和习题,帮助学生及时巩固所学知识,打牢理论基础。
3. 强化理论知识应用,培养创新设计能力
本书内容以“理论知识学习—芯片功能模拟—经典应用设计”为主线,由浅入深、先易后难、循序渐进、阶梯式地培养学生的创新设计能力,加深其对理论知识的理解,同时增强其工程实践能力。
4. 录制仿真演示视频,助力打造新形态教材
编者在合理构建知识体系、精心编排本书内容的基础上,为本书录制了仿真演示视频(对书中讲解的经典应用设计进行Multisim仿真),并通过打造新形态教材,助力院校更加高效地开展教学工作。

内容摘要

本书是将纸质内容、视频讲解、功能模拟、应用仿真、电子文档等紧密结合的新形态教材,可以支撑高校开展线上线下混合式教学。
本书以理实一体的方式,结合Multisim仿真手段阐述逻辑代数基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路等数字电路内容。本书共10章,分别为绪论、数制和码制、逻辑代数、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、计数器、存储器、矩形脉冲。本书既注重理论知识的深入讨论,又突出课程的实践性与新颖性,可以满足学生理论学习、实践锻炼、应用设计等不同维度的学习需求。
本书既可作为数字电子技术课程的主修教材,又可作为数字电子技术课程理论学习、课程设计、项目实践、工程实训的一体化综合教材,还可供相关专业的教学、科研和工程技术人员参考使用。

目录

【章名目录】
第0章 绪论
第1章 数制和码制
第2章 逻辑代数
第3章 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 计数器
第8章 存储器
第9章 矩形脉冲

【详细目录】

第0章 绪论
0.1 计算机的结构和工作原理 2
0.1.1 冯·诺依曼原理 2
0.1.2 典型的计算机硬件系统 3
0.1.3 微处理器的基本结构 5
0.1.4 微处理器的工作过程与原理 7
0.1.5 程序执行过程的实践 8
0.1.6 计算机的程序设计语言 11
0.1.7 计算机的软件和硬件 12
0.1.8 CPU的架构 13
0.1.9 计算机的存储结构 14
0.2 嵌入式系统 15
0.2.1 嵌入式系统的发展历程 15
0.2.2 嵌入式系统的特点 15
0.3 集成电路 16
0.3.1 集成电路的概念 16
0.3.2 集成电路的分类 16
0.3.3 集成电路的制造与封装 17
0.4 数字技术发展历程 18
0.5 开启数字电子技术学习之旅 22
本章小结 23
习题 24

第1章 数制和码制
1.1 数制 26
1.1.1 进位计数制 26
1.1.2 数制的实践 29
1.1.3 各种进制之间的数值转换 30
1.2 码制 33
1.2.1 二-十进制编码 33
1.2.2 文字符号信息编码 35
1.2.3 图形编码 38
本章小结 39
习题 39

第2章 逻辑代数
2.1 逻辑函数与逻辑状态 42
2.2 基本逻辑及其复合运算 43
2.2.1 基本逻辑运算 43
2.2.2 复合逻辑运算 45
2.2.3 逻辑运算的实践 47
2.3 逻辑代数的公式和规则 47
2.3.1 逻辑代数的基本公式 47
2.3.2 逻辑代数的重要规则 49
2.3.3 逻辑代数的公式和规则的实践 50
2.4 逻辑函数的化简方法 51
2.4.1 逻辑函数的最简式 51
2.4.2 逻辑函数公式化简 53
2.4.3 逻辑函数公式法化简的实践 55
2.4.4 逻辑函数卡诺图化简 55
2.4.5 逻辑函数卡诺图化简的实践 59
2.5 具有约束的逻辑函数化简 61
2.5.1 约束的概念与约束条件 61
2.5.2 具有约束的逻辑函数化简方法 62
2.5.3 具有约束的逻辑函数化简的实践 63
2.6 逻辑函数的表示法及转换的实践 64
2.7 用与非运算实现其他逻辑运算的实践 68
本章小结 70
习题 70

第3章 门电路
3.1 门电路的电平逻辑 78
3.1.1 门电路的概念 78
3.1.2 高低电平与正负逻辑 79
3.2 电子开关的特性 80
3.2.1 晶体三极管和二极管的开关特性 80
3.2.2 电子开关的特性的实践和仿真 82
3.3 分立元件门电路 82
3.3.1 晶体三极管非门电路 82
3.3.2 二极管与门电路 83
3.3.3 二极管或门电路 84
3.3.4 分立元件门电路的实践 85
3.4 TTL集成门电路 86
3.4.1 TTL与非门电路 86
3.4.2 TTL门电路的电子特性 88
3.4.3 TTL集成门电路实践 91
3.5 其他TTL集成门电路 92
3.6 特殊TTL集成门电路 93
3.6.1 集电极开路门 93
3.6.2 OC门的Multisim仿真 94
3.6.3 三态门 96
3.6.4 三态门电路的实践与仿真 99
3.7 抗饱和TTL电路 100
3.8 TTL集成门电路的使用方法 102
3.9 CMOS逻辑门电路 103
3.9.1 CMOS常规门电路 104
3.9.2 CMOS特殊门电路  106
3.9.3 CMOS产品系列和使用注意事项 107
本章小结 108
习题 108

第4章 组合逻辑电路
4.1 组合逻辑电路概述 112
4.1.1 组合逻辑电路的特点 112
4.1.2 组合逻辑电路的表示法和分类 113
4.2 组合逻辑电路的分析和设计方法 113
4.2.1 组合逻辑电路的分析方法 113
4.2.2 组合逻辑电路分析方法的实践与Multisim仿真 113
4.2.3 组合逻辑电路的设计方法 115
4.2.4 组合逻辑电路设计方法的实践与Multisim仿真 116
4.3 加法器 120
4.3.1 1位加法器 120
4.3.2 全加器的Multisim仿真 122
4.3.3 多位加法器 122
4.3.4 加法器的实践与Multisim仿真 124
4.4 比较器 125
4.4.1 4位比较器 125
4.4.2 集成比较器 125
4.4.3 比较器的实践与Multisim仿真 126
4.5 编码器 127
4.5.1 二进制编码器 128
4.5.2 优先编码器 129
4.5.3 编码器的实践与Multisim仿真 131
4.5.4 二-十进制编码器 132
4.5.5 10线-4线优先编码器的Multisim仿真 133
4.6 译码器 133
4.6.1 二进制译码器 135
4.6.2 二进制译码器的实践与Multisim仿真 138
4.6.3 用二进制译码器实现组合逻辑函数 140
4.6.4 二进制译码器实现组合逻辑函数的实践与Multisim仿真 141
4.6.5 二-十进制译码器 143
4.6.6 显示译码器 144
4.7 数据选择器和数据分配器 146
4.7.1 数据选择器 146
4.7.2 数据选择器实现组合逻辑函数 147
4.7.3 数据选择器的实践 148
4.7.4 数据分配器 149
4.8 组合逻辑电路中的竞争冒险 150
4.8.1 竞争冒险的概念及产生原因 150
4.8.2 险象的判断 151
4.8.3 消除竞争冒险的方法 152
本章小结 152
习题 153

第5章 触发器
5.1 触发器概述 161
5.2 基本RS触发器 163
5.2.1 与非门组成的基本RS触发器 163
5.2.2 或非门组成的基本RS触发器 165
5.2.3 基本RS触发器的表示法与特点 166
5.2.4 基本RS触发器的实践与Multisim仿真 167
5.3 同步触发器 168
5.3.1 同步RS 触发器 168
5.3.2 同步D触发器 169
5.3.3 同步D触发器的实践与Multisim仿真 171
5.4 边沿触发器 173
5.4.1 边沿D触发器 173
5.4.2 边沿D触发器的实践与Multisim仿真 177
5.4.3 边沿JK触发器 178
5.4.4 边沿JK触发器的实践与Multisim仿真 181
5.4.5 边沿T触发器和T′触发器 182
5.5 触发器之间的转换 183
5.5.1 触发器之间的转换方法和步骤 183
5.5.2 JK触发器转换为其他触发器的实践 183
5.5.3 D触发器转换为其他触发器的实践 184
5.5.4 触发器之间转换的实践与Multisim仿真 185
5.6 触发器的应用示例 186
5.6.1 四分频电路的分析 186
5.6.2 抢答器电路的设计 187
本章小结 189
习题 190

第6章 时序逻辑电路
6.1 时序逻辑电路概述 197
6.1.1 时序逻辑电路的特点 197
6.1.2 时序逻辑电路的分类 198
6.2 时序逻辑电路的分析 198
6.2.1 同步时序逻辑电路的分析 198
6.2.2 同步时序逻辑电路的Multisim仿真 199
6.2.3 时序逻辑电路的表示法 200
6.2.4 异步时序逻辑电路的分析 202
6.2.5 异步时序逻辑电路的Multisim仿真 204
6.2.6 时序逻辑电路分析总结 204
6.3 时序逻辑电路的设计 205
6.3.1 时序逻辑电路设计的一般步骤 205
6.3.2 同步时序逻辑电路设计 208
6.3.3 异步时序逻辑电路设计与Multisim仿真 210
本章小结 213
习题 214

第7章 计数器
7.1 计数器概述 218
7.2 二进制同步计数器 219
7.2.1 二进制同步加法计数器电路设计 219
7.2.2 二进制同步加法计数器芯片与Multisim仿真 222
7.2.3 二进制同步减法计数器电路设计 226
7.2.4 二进制同步可逆计数器 229
7.2.5 集成4位二进制同步可逆计数器 230
7.3 二进制异步计数器 232
7.3.1 二进制异步加法计数器电路设计 232
7.3.2 二进制异步加法计数器芯片 235
7.3.3 二进制异步减法计数器电路设计 236
7.4 十进制计数器 238
7.4.1 十进制同步计数器电路设计 239
7.4.2 十进制同步计数器芯片与Multisim仿真 241
7.4.3 十进制异步加法计数器电路设计 244
7.4.4 集成十进制异步计数器芯片 248
7.5 N进制计数器 250
7.5.1 N进制计数器的实现与Multisim仿真 250
7.5.2 大容量N进制计数器的实现与Multisim仿真 255
7.6 交通灯控制电路的设计 259
7.6.1 交通灯功能分析 260
7.6.2 交通灯功能模块的分析设计与仿真 260
7.6.3 交通灯控制电路的实现与Multisim仿真 263
本章小结 264
习题 265

第8章 存储器
8.1 存储器概述 270
8.2 ROM 272
8.2.1 ROM的结构 272
8.2.2 ROM的工作原理  274
8.3 可编程逻辑器件 277
8.4 寄存器 278
8.4.1 基本寄存器 278
8.4.2 移位寄存器 281
8.4.3 寄存器的实践训练与Multisim仿真 284
8.5 彩灯控制电路的设计 287
8.5.1 彩灯控制功能分析 287
8.5.2 彩灯控制的Multisim仿真 289
本章小结 290
习题 290

第9章 矩形脉冲
9.1 矩形脉冲的特性和555定时器 293
9.1.1 矩形脉冲的特性 293
9.1.2 555定时器 293
9.2 施密特触发器 296
9.2.1 用555定时器构成施密特触发器 296
9.2.2 施密特触发器的滞回特性 297
9.2.3 施密特触发器的应用 298
9.2.4 施密特触发器的Multisim仿真 298
9.3 单稳态触发器 299
9.3.1 用555定时器构成单稳态触发器 300
9.3.2 单稳态触发器的应用与Multisim仿真 302
9.4 多谐振荡器 302
9.4.1 用555定时器构成的多谐振荡器 303
9.4.2 多谐振荡器的Multisim仿真 306
本章小结 308
习题 308
参考文献 310

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作者介绍

刘辉:
昆明理工大学,副高级,主要从事智能信号分析与算法、智能控制理论与工程等方面的研究。作为课程负责人,主讲的“数字电子技术”课程2021年被学校认定为“一流本科课程”,教学经验丰富,在培养学生理论水平助力实战技能提升方面心得颇丰,主编过《电子技术实践教程》等教材。

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