形態(tài)新穎

引入慕課、微課、仿真等新形態(tài)，適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)+ 時(shí)代需要

思維導(dǎo)圖

引導(dǎo)學(xué)生快速、全方位明確每章學(xué)習(xí)內(nèi)容及重難點(diǎn)

視頻資源

豐富慕課及微課資源，使疑點(diǎn)難點(diǎn)迎刃而解

應(yīng)用實(shí)例

課本知識(shí)結(jié)合工程實(shí)際，學(xué)以致用

仿真案例

建立理論與實(shí)踐溝通的橋梁，培養(yǎng)學(xué)生高階分析能力

拓展閱讀

添加相關(guān)新技術(shù)和課程思政等拓展閱讀，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)知識(shí)課外延伸

習(xí)題解答

全書(shū)習(xí)題均配有詳細(xì)解答，答疑解惑不留死角

課程思政

將思政元素融入專業(yè)，構(gòu)建全方位育人格局

前 言

“數(shù)字電子技術(shù)”是工科院校電氣類、自動(dòng)化類、計(jì)算機(jī)類和電子信息類專業(yè)的一門(mén)重要專業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)又是一門(mén)實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。該課程可使學(xué)生掌握各種數(shù)字器件、數(shù)字電路、數(shù)字系統(tǒng)、模數(shù)綜合系統(tǒng)的工作原理、分析方法和設(shè)計(jì)方法，以及電子電路在工程實(shí)踐中的應(yīng)用方法。

為了適應(yīng)新形勢(shì)下電子技術(shù)的高速發(fā)展和信息化社會(huì)的教育需求，本次編寫(xiě)的《數(shù)字電子技術(shù)》是在我校陳明義老師主編教材的基礎(chǔ)上，發(fā)揚(yáng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)省級(jí)精品課程教學(xué)的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，融合我校團(tuán)隊(duì)建設(shè)的國(guó)家精品在線開(kāi)放課程（數(shù)字電子技術(shù)）的信息化資源，體現(xiàn)我校電子技術(shù)教研組多年的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合新時(shí)期高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要和新課程體系的要求編寫(xiě)而成的。

本書(shū)具有以下5個(gè)特點(diǎn)。

（1）注重基礎(chǔ)。內(nèi)容編排按照由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、循序漸進(jìn)的原則，遵循“先器件后電路，先基礎(chǔ)后應(yīng)用”的規(guī)律，對(duì)基本概念、基本原理和基本分析方法的闡述力求清晰透徹、深入淺出。

（2）突出實(shí)際應(yīng)用。每一章都單設(shè)一節(jié)應(yīng)用實(shí)例，將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生學(xué)以致用，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

（3）體系完整，內(nèi)容精選。在保證內(nèi)容完整的前提下，淡化內(nèi)部電路的分析與計(jì)算，加大中大規(guī)模數(shù)字集成電路相關(guān)內(nèi)容的比重，并將緊密相關(guān)的內(nèi)容融合為一章，力求少而精，做到好教好學(xué)。例如，第4章為觸發(fā)器與脈沖波形電路，第6章為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器與微控制器等。

（4）每章結(jié)構(gòu)特色鮮明，資源多樣。為便于學(xué)生學(xué)習(xí)和提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，每章章首均列出內(nèi)容提要、學(xué)習(xí)目標(biāo)和本章知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，章中還以二維碼的形式設(shè)置知識(shí)擴(kuò)展、重難點(diǎn)微課、仿真案例、思政案例，章末設(shè)本章小結(jié)、習(xí)題。

（5）力求反映學(xué)科的最新進(jìn)展。加大了現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)的知識(shí)比重，如擴(kuò)充了高密度的可編程邏輯器件的內(nèi)容，引入了Verilog硬件描述語(yǔ)言及編程軟件Quartus II的知識(shí)，學(xué)生可全面掌握電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)方法和過(guò)程。

本書(shū)共8章。第1章為數(shù)字邏輯基礎(chǔ)，包括數(shù)制和碼制、邏輯代數(shù)的基本概念、公式定理、邏輯函數(shù)的表示法及化簡(jiǎn)法；第2章為邏輯門(mén)電路，包括TTL、CMOS兩種集成門(mén)電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、有關(guān)特性與參數(shù)，重點(diǎn)介紹了三種特殊結(jié)構(gòu)（OC、TSL、TG）數(shù)字集成電路技術(shù)；第3章為組合邏輯電路，包括組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了4種常用的中規(guī)模集成組合邏輯芯片的功能和應(yīng)用；第4章為觸發(fā)器與脈沖波形電路，包括各種不同類型觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、動(dòng)作特點(diǎn)、邏輯功能，3種脈沖波形的產(chǎn)生與整形電路，包括施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器的特點(diǎn)、作用和電路構(gòu)成；第5章為時(shí)序邏輯電路，包括時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法，側(cè)重介紹2種常用的中規(guī)模集成時(shí)序邏輯芯片的功能和應(yīng)用；第6章為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器與微控制器，包括ROM和RAM的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、特點(diǎn)，微控制器的結(jié)構(gòu)、原理和特點(diǎn)；第7章為數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)、電路構(gòu)成和工作原理等；第8章為可編程邏輯器件及編程技術(shù)，包括各種可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點(diǎn)及其編程軟件。

本書(shū)是在總結(jié)中南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院電工電子教學(xué)中心教師多年教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上完成的。本書(shū)由覃愛(ài)娜任主編，陳革輝、劉獻(xiàn)如、陳麗萍任副主編。其中，覃愛(ài)娜負(fù)責(zé)第1～3章和第7章的編寫(xiě)；陳革輝負(fù)責(zé)第4～5章的編寫(xiě)；陳麗萍負(fù)責(zé)第6章的編寫(xiě)；劉獻(xiàn)如負(fù)責(zé)第8章的編寫(xiě)。本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中得到了陳明義、羅桂娥、李飛、張亞鳴、羅瑞瓊、劉波、毛先柏等老師的幫助和支持。最后，由覃愛(ài)娜統(tǒng)稿、定稿。

本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中得到了電工電子教學(xué)中心全體同仁的大力支持，在此一并表示衷心的感謝。

由于編寫(xiě)水平有限，加之時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中難免存在疏漏與不妥之處，殷切期望讀者批評(píng)指正。

編 者

2021年5月

序
前言

第1章 數(shù)字邏輯基礎(chǔ) 1
1.1 數(shù)制和碼制 2
1.1.1 數(shù)制 2
1.1.2 碼制 3
1.2 邏輯變量和邏輯運(yùn)算 5
1.2.1 邏輯變量 5
1.2.2 基本邏輯運(yùn)算 6
1.2.3 復(fù)合邏輯運(yùn)算 8
1.3 邏輯代數(shù)的公式和定理 10
1.3.1 邏輯代數(shù)的基本公式和常用
公式 10
1.3.2 邏輯代數(shù)的基本定理 12
1.4 邏輯函數(shù)及其表示方式 13
1.4.1 邏輯函數(shù)的表示法 13
1.4.2 邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式 17
1.5 邏輯函數(shù)的公式化簡(jiǎn)法 20
1.5.1 最簡(jiǎn)邏輯式的概念 20
1.5.2 邏輯函數(shù)的公式化簡(jiǎn)法 21
1.6 邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn) 23
1.6.1 邏輯函數(shù)的卡諾圖表示法 23
1.6.2 用卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù) 25
1.7 具有無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)及其化簡(jiǎn) 27
1.7.1 邏輯函數(shù)的無(wú)關(guān)項(xiàng) 27
1.7.2 具有無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn) 28
1.8 邏輯函數(shù)的變換與實(shí)現(xiàn) 29
1.8.1 邏輯函數(shù)的表達(dá)形式 29
1.8.2 邏輯函數(shù)的變換 31
1.9 應(yīng)用實(shí)例：撥碼開(kāi)關(guān) 32
本章小結(jié) 33
習(xí)題1 34
第2章 邏輯門(mén)電路 38
2.1 數(shù)字電路的二值邏輯狀態(tài)表示 39
2.2 半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)特性 40
2.2.1 半導(dǎo)體二極管的開(kāi)關(guān)特性 40
2.2.2 半導(dǎo)體三極管的開(kāi)關(guān)特性 42
2.2.3 MOS管的開(kāi)關(guān)特性 45
2.3 分立元件門(mén)電路 47
2.3.1 二極管與門(mén) 47
2.3.2 二極管或門(mén) 48
2.3.3 晶體三極管非門(mén) 49
2.4 TTL集成門(mén)電路 50
2.4.1 TTL反相器 50
2.4.2 其他邏輯功能的TTL門(mén)電路 59
2.4.3 特殊邏輯功能的TTL門(mén)電路 62
2.5 CMOS集成門(mén)電路 65
2.5.1 CMOS反相器 65
2.5.2 其他邏輯功能的CMOS門(mén)
電路 71
2.5.3 特殊邏輯功能的CMOS門(mén)
電路 73
2.6 應(yīng)用實(shí)例：樓道燈控制電路 76
本章小結(jié) 77
習(xí)題2 77
第3章 組合邏輯電路 82
3.1 組合邏輯電路的特點(diǎn) 83
3.2 組合邏輯電路的分析 84
3.3 組合邏輯電路的設(shè)計(jì) 87
3.4 常用中規(guī)模組合邏輯電路及其應(yīng)用 90
3.4.1 編碼器 90
3.4.2 譯碼器 97
3.4.3 加法器 108
3.4.4 數(shù)值比較器 113
3.5 組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)－冒險(xiǎn) 116
3.5.1 競(jìng)爭(zhēng)－冒險(xiǎn)現(xiàn)象及其成因 116
3.5.2 競(jìng)爭(zhēng)－冒險(xiǎn)的判斷方法 116
3.5.3 消除競(jìng)爭(zhēng)－冒險(xiǎn)現(xiàn)象的方法 117
3.6 應(yīng)用實(shí)例：總線串行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 118
本章小結(jié) 120
習(xí)題3 120
第4章 觸發(fā)器與脈沖波形電路 124
4.1 概述 125
4.2 觸發(fā)器電路的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作特點(diǎn) 126
4.2.1 基本RS觸發(fā)器 126
4.2.2 同步RS觸發(fā)器 128
4.2.3 主從觸發(fā)器 130
4.2.4 邊沿觸發(fā)器 134
4.3 觸發(fā)器的邏輯功能及描述方法 136
4.3.1 觸發(fā)器的邏輯功能及描述 136
4.3.2 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與邏輯
功能的關(guān)系 140
4.4 觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換 140
4.5 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 143
4.5.1 施密特觸發(fā)器 143
4.5.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 146
4.5.3 多諧振蕩器 146
4.6 555定時(shí)器及其應(yīng)用 147
4.6.1 555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與
功能 147
4.6.2 555定時(shí)器構(gòu)成的施密特
觸發(fā)器 149
4.6.3 555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)
觸發(fā)器 151
4.6.4 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器 152
4.7 應(yīng)用實(shí)例：數(shù)字搶答器 155
本章小結(jié) 155
習(xí)題4 156
第5章 時(shí)序邏輯電路 162
5.1 概述 163
5.2 同步時(shí)序邏輯電路的分析 165
5.2.1 同步時(shí)序邏輯電路分析的
一般步驟 166
5.2.2 同步時(shí)序邏輯電路的分析
舉例 166
5.3 同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì) 169
5.3.1 同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)的
一般步驟 169
5.3.2 同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)舉例 171
5.4 2種常用時(shí)序邏輯電路及應(yīng)用 176
5.4.1 寄存器和移位寄存器 176
5.4.2 計(jì)數(shù)器 182
5.5 應(yīng)用實(shí)例：跳頻信號(hào)發(fā)生器 199
本章小結(jié) 201
習(xí)題5 201
第6章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器與微控制器 206
6.1 概述 207
6.1.1 存儲(chǔ)器的相關(guān)概念 207
6.1.2 存儲(chǔ)器的分類 208
6.1.3 存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo) 209
6.2 只讀存儲(chǔ)器（ROM） 209
6.2.1 掩膜ROM 210
6.2.2 可編程ROM 212
6.2.3 集成ROM簡(jiǎn)介 217
6.2.4 ROM的應(yīng)用 218
6.3 隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM 225
6.3.1 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM） 225
6.3.2 動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM） 229
6.4 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 233
6.4.1 存儲(chǔ)芯片的位擴(kuò)展 233
6.4.2 存儲(chǔ)芯片的字?jǐn)U展 234
6.5 微控制器 235
6.5.1 微控制器概述 235
6.5.2 微控制器分類 236
6.5.3 微控制器基本結(jié)構(gòu) 238
6.5.4 微控制器工作過(guò)程 239
6.5.5 微控制器特點(diǎn)及應(yīng)用開(kāi)發(fā) 240
6.6 應(yīng)用實(shí)例：MCS-51單片機(jī)擴(kuò)展片外
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 242
本章小結(jié) 243
習(xí)題6 244
第7章 數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換 247
7.1 數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本概念 248
7.2 D/A轉(zhuǎn)換器 249
7.2.1 D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理 249
7.2.2 典型的D/A轉(zhuǎn)換器 249
7.2.3 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 254
7.3 A/D轉(zhuǎn)換器 257
7.3.1 A/D轉(zhuǎn)換基本原理 257
7.3.2 典型的A/D轉(zhuǎn)換器 260
7.3.3 A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 268
7.4 應(yīng)用實(shí)例：多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 269
本章小結(jié) 270
習(xí)題7 270
第8章 可編程邏輯器件及編程技術(shù) 275
8.1 概述 276
8.1.1 可編程邏輯器件發(fā)展概況 276
8.1.2 可編程邏輯器件的分類 277
8.1.3 PLD的表示方法 278
8.2 陣列型可編程邏輯器件 280
8.2.1 陣列型PLD的結(jié)構(gòu) 280
8.2.2 現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列
（FPLA） 281
8.2.3 可編程陣列邏輯（PAL） 282
8.2.4 通用陣列邏輯（GAL） 287
8.2.5 復(fù)雜可編程邏輯器件
（CPLD） 295
8.3 現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA） 297
8.3.1 FPGA分類 298
8.3.2 FPGA的一般結(jié)構(gòu)與特性 299
8.3.3 FPGA與其他PLD比較及其
發(fā)展趨勢(shì) 305
8.4 可編程邏輯器件設(shè)計(jì)及編程語(yǔ)言 306
8.4.1 概述 306
8.4.2 PLD設(shè)計(jì)流程 308
8.4.3 在系統(tǒng)可編程技術(shù) 311
8.4.4 QuartusⅡ軟件及其應(yīng)用 315
8.4.5 硬件描述語(yǔ)言 318
8.5 應(yīng)用實(shí)例：基于FPGA的車(chē)牌識(shí)別
系統(tǒng) 321
本章小結(jié) 322
習(xí)題8 323
參考文獻(xiàn) 326

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4. 智慧畜牧業(yè)技術(shù) [主編 連衛(wèi)民 張志明 王輝]
5. Python程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目化教程 [主編　盧鳳偉]
6. 人工智能算法與實(shí)踐 [主編　梁琨　張翼英]
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18. 電子產(chǎn)品生產(chǎn)與檢測(cè) [主編　李恒　楊國(guó)輝　練斌]
19. Web前端開(kāi)發(fā)項(xiàng)目化教程（微課版） [主編　郭立文　王洪波]
20. 數(shù)據(jù)清洗 [黃源　劉智楊　孫大松]
21. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)與實(shí)踐（Windows 7平臺(tái)與Office 2016應(yīng)用） [主編 呂波 何敏]
22. 程序員考前沖刺100題 [黃少年 李竹村 曾哲軍 編著]
23. 辦公自動(dòng)化高級(jí)應(yīng)用案例教程（微課版） [高海波 張誠(chéng) 楊順]
24. UI創(chuàng)意設(shè)計(jì) [主　編　趙艷莉]
25. Photoshop圖形圖像處理項(xiàng)目式教程（微課版） [主　編　韋連春]
26. 攝影與剪輯（微課版） [主編　康永斌　楊華　李建偉 副]
27. 美國(guó)兒童英語(yǔ)自然拼讀法（中外教精講版）（上、下冊(cè)） [好想學(xué)英語(yǔ)教研組 編著]
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29. “五小工”勞動(dòng)技能培訓(xùn)教程 [張希躍　王其梁]
30. 數(shù)據(jù)挖掘算法—基于C++及CUDA C [蒂莫西•馬斯特斯（Timothy]