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

視頻資源

豐富慕課及微課資源，使疑點難點迎刃而解

應(yīng)用實例

課本知識結(jié)合工程實際，學(xué)以致用

仿真案例

建立理論與實踐溝通的橋梁，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，實現(xiàn)課內(nèi)知識課外延伸

習(xí)題解答

全書習(xí)題均配有詳細解答，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、自動化類、計算機類和電子信息類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，同時又是一門實踐性和應(yīng)用性很強的課程。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)計方法，以及電子電路在工程實踐中的應(yīng)用方法。

為了適應(yīng)新形勢下電子技術(shù)的高速發(fā)展和信息化社會的教育需求，本次編寫的《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)揚教學(xué)團隊省級精品課程教學(xué)的傳統(tǒng)優(yōu)勢，融合我校團隊建設(shè)的國家精品在線開放課程（數(shù)字電子技術(shù)）的信息化資源，體現(xiàn)我校電子技術(shù)教研組多年的實踐教學(xué)經(jīng)驗，結(jié)合新時期高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要和新課程體系的要求編寫而成的。

本書具有以下5個特點。

（1）注重基礎(chǔ)。內(nèi)容編排按照由簡單到復(fù)雜、循序漸進的原則，遵循“先器件后電路，先基礎(chǔ)后應(yīng)用”的規(guī)律，對基本概念、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）突出實際應(yīng)用。每一章都單設(shè)一節(jié)應(yīng)用實例，將理論知識與實際應(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)目標和本章知識結(jié)構(gòu)圖，章中還以二維碼的形式設(shè)置知識擴展、重難點微課、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)科的最新進展。加大了現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)的知識比重，如擴充了高密度的可編程邏輯器件的內(nèi)容，引入了Verilog硬件描述語言及編程軟件Quartus II的知識，學(xué)生可全面掌握電子設(shè)計自動化的設(shè)計方法和過程。

本書共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)的表示法及化簡法；第2章為邏輯門電路，包括TTL、CMOS兩種集成門電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、有關(guān)特性與參數(shù)，重點介紹了三種特殊結(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，重點介紹了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)、動作特點、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、作用和電路構(gòu)成；第5章為時序邏輯電路，包括時序邏輯電路的分析與設(shè)計方法，側(cè)重介紹2種常用的中規(guī)模集成時序邏輯芯片的功能和應(yīng)用；第6章為半導(dǎo)體存儲器與微控制器，包括ROM和RAM的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、特點，微控制器的結(jié)構(gòu)、原理和特點；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、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、特點及其編程軟件。

本書是在總結(jié)中南大學(xué)自動化學(xué)院電工電子教學(xué)中心教師多年教學(xué)實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上完成的。本書由覃愛娜任主編，陳革輝、劉獻如、陳麗萍任副主編。其中，覃愛娜負責(zé)第1～3章和第7章的編寫；陳革輝負責(zé)第4～5章的編寫；陳麗萍負責(zé)第6章的編寫；劉獻如負責(zé)第8章的編寫。本書在編寫過程中得到了陳明義、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，由覃愛娜統(tǒng)稿、定稿。

本書在編寫過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。

由于編寫水平有限，加之時間倉促，書中難免存在疏漏與不妥之處，殷切期望讀者批評指正。

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 邏輯變量和邏輯運算 5
1.2.1 邏輯變量 5
1.2.2 基本邏輯運算 6
1.2.3 復(fù)合邏輯運算 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)的標準形式 17
1.5 邏輯函數(shù)的公式化簡法 20
1.5.1 最簡邏輯式的概念 20
1.5.2 邏輯函數(shù)的公式化簡法 21
1.6 邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡 23
1.6.1 邏輯函數(shù)的卡諾圖表示法 23
1.6.2 用卡諾圖化簡邏輯函數(shù) 25
1.7 具有無關(guān)項的邏輯函數(shù)及其化簡 27
1.7.1 邏輯函數(shù)的無關(guān)項 27
1.7.2 具有無關(guān)項的邏輯函數(shù)的化簡 28
1.8 邏輯函數(shù)的變換與實現(xiàn) 29
1.8.1 邏輯函數(shù)的表達形式 29
1.8.2 邏輯函數(shù)的變換 31
1.9 應(yīng)用實例：撥碼開關(guān) 32
本章小結(jié) 33
習(xí)題1 34
第2章 邏輯門電路 38
2.1 數(shù)字電路的二值邏輯狀態(tài)表示 39
2.2 半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性 40
2.2.1 半導(dǎo)體二極管的開關(guān)特性 40
2.2.2 半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性 42
2.2.3 MOS管的開關(guān)特性 45
2.3 分立元件門電路 47
2.3.1 二極管與門 47
2.3.2 二極管或門 48
2.3.3 晶體三極管非門 49
2.4 TTL集成門電路 50
2.4.1 TTL反相器 50
2.4.2 其他邏輯功能的TTL門電路 59
2.4.3 特殊邏輯功能的TTL門電路 62
2.5 CMOS集成門電路 65
2.5.1 CMOS反相器 65
2.5.2 其他邏輯功能的CMOS門
電路 71
2.5.3 特殊邏輯功能的CMOS門
電路 73
2.6 應(yīng)用實例：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 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 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爭－冒險 116
3.5.1 競爭－冒險現(xiàn)象及其成因 116
3.5.2 競爭－冒險的判斷方法 116
3.5.3 消除競爭－冒險現(xiàn)象的方法 117
3.6 應(yīng)用實例：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)及動作特點 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定時器及其應(yīng)用 147
4.6.1 555定時器的電路結(jié)構(gòu)與
功能 147
4.6.2 555定時器構(gòu)成的施密特
觸發(fā)器 149
4.6.3 555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)
觸發(fā)器 151
4.6.4 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器 152
4.7 應(yīng)用實例：數(shù)字搶答器 155
本章小結(jié) 155
習(xí)題4 156
第5章 時序邏輯電路 162
5.1 概述 163
5.2 同步時序邏輯電路的分析 165
5.2.1 同步時序邏輯電路分析的
一般步驟 166
5.2.2 同步時序邏輯電路的分析
舉例 166
5.3 同步時序邏輯電路的設(shè)計 169
5.3.1 同步時序邏輯電路設(shè)計的
一般步驟 169
5.3.2 同步時序邏輯電路設(shè)計舉例 171
5.4 2種常用時序邏輯電路及應(yīng)用 176
5.4.1 寄存器和移位寄存器 176
5.4.2 計數(shù)器 182
5.5 應(yīng)用實例：跳頻信號發(fā)生器 199
本章小結(jié) 201
習(xí)題5 201
第6章 半導(dǎo)體存儲器與微控制器 206
6.1 概述 207
6.1.1 存儲器的相關(guān)概念 207
6.1.2 存儲器的分類 208
6.1.3 存儲器的主要技術(shù)指標 209
6.2 只讀存儲器（ROM） 209
6.2.1 掩膜ROM 210
6.2.2 可編程ROM 212
6.2.3 集成ROM簡介 217
6.2.4 ROM的應(yīng)用 218
6.3 隨機存儲器RAM 225
6.3.1 靜態(tài)隨機存儲器（SRAM） 225
6.3.2 動態(tài)隨機存儲器（DRAM） 229
6.4 存儲器的擴展 233
6.4.1 存儲芯片的位擴展 233
6.4.2 存儲芯片的字擴展 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 微控制器工作過程 239
6.5.5 微控制器特點及應(yīng)用開發(fā) 240
6.6 應(yīng)用實例：MCS-51單片機擴展片外
數(shù)據(jù)存儲器 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 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 268
7.4 應(yīng)用實例：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)場可編程門陣列（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 305
8.4 可編程邏輯器件設(shè)計及編程語言 306
8.4.1 概述 306
8.4.2 PLD設(shè)計流程 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 硬件描述語言 318
8.5 應(yīng)用實例：基于FPGA的車牌識別
系統(tǒng) 321
本章小結(jié) 322
習(xí)題8 323
參考文獻 326

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5. Python程序設(shè)計項目化教程 [主編　盧鳳偉]
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24. UI創(chuàng)意設(shè)計 [主　編　趙艷莉]
25. Photoshop圖形圖像處理項目式教程（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. 美國兒童英語自然拼讀法（中外教精講版）（上、下冊） [好想學(xué)英語教研組 編著]
28. 零基礎(chǔ)英語語法趣味自學(xué) [宣利　著　黎娟　譯]
29. “五小工”勞動技能培訓(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]