本書為適應培養(yǎng)應用型人才需要和高校教學改革新要求，根據(jù)授課團隊多年的教學實踐和改革經(jīng)驗編寫而成，深入淺出地介紹了數(shù)字電路與邏輯設計的基本知識、基本理論、基本器件和基本方法，詳細介紹了各種邏輯電路的分析、設計與實現(xiàn)的全過程。本書論述嚴謹，概念準確，文句精練，題例豐富，內(nèi)容取舍兼顧相關知識的成熟性和先進性。本書的突出特點是理論知識與實際應用緊密結(jié)合，通過實驗內(nèi)容和數(shù)字電路應用實例加深對理論知識的深入理解和綜合應用，既達到了對基礎理論知識的驗證，又實現(xiàn)了對理論知識的升華。 本書篇幅適中、可讀性強，可作為普通高等院校計算機相關專業(yè)、電氣自動化技術和信息類相關專業(yè)應用型本（專）科的教材或參考書，也可供從事電子技術工作的工程技術人員參考。
本書理論知識與實際應 用緊密結(jié)合，通過實驗內(nèi)容和數(shù)字電路應用實例加深對理論知識的深入理解和綜合應用，既達到了對基礎理論知識的驗證，又實現(xiàn)了對理論知識的升華。本書篇幅適中、可讀性強，可作為普通高等院校計算機相關專業(yè)、電氣自動化技術和信息類相關專業(yè)應用型本（專）科的教材或參考書，也可供從事電子技術工作的工程技術人員參考。
本書定位于應用型本科層次，內(nèi)容簡明、通俗易懂、由淺入深，突出集成器件的應用，并且理論聯(lián)系實際。
全書共分為13章，分別為數(shù)字邏輯概論、邏輯代數(shù)基礎、邏輯門電路、組合邏輯電路、鎖存器與觸發(fā)器、時序邏輯電路、脈沖波形的產(chǎn)生與變換、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換、半導體存儲器、可編程邏輯器件、數(shù)字電路的Multisim仿真研究、數(shù)字電路應用實例和實驗部分。
在內(nèi)容組織上，本書以講清組合邏輯電路和時序邏輯電路的分析方法和設計方法為主線來介紹各種邏輯器件的功能及應用，貫徹理論聯(lián)系實際和少而精的原則，加強對中等規(guī)模集成電路的應用。對教學目的和要求中指出必須掌握的基本概念、基本原理和基本分析方法，做到講深講透，并注意講清思路、啟發(fā)思維，以培養(yǎng)舉一反三的能力。本書始終貫徹講、學、練相結(jié)合的原則，從能力培養(yǎng)的角度出發(fā)，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。
本書第1、2、4、6、9、10章由白彥霞編寫，第7、11～13章由趙燕編寫，第3、5、8章由陳曉芳編寫。全書由白彥霞整理、定稿。此外，北京化工大學莫德舉教授和華北科技學院劉林生副教授對該書提出了許多寶貴的意見和建議，編者在此表示感謝。同時，感謝燕京理工學院李麗芬、云彩霞、張秋菊、劉繼超、王菊對本書編寫工作的支持！
本書篇幅適中、可讀性強，可作為普通高等院校計算機相關專業(yè)、電氣自動化技術和信息類相關專業(yè)應用型本(專)科的教材或參考書，也可供從事電子技術工作的工程技術人員參考。
為方便教學，本書配有免費電子教案，可從清華大學出版社官方網(wǎng)站www.tup.com.cn下載。
雖然編者對書稿做了多次校核，但是由于編者水平有限，懇請使用本教材的師生和其他讀者予以批評指正，以便不斷提高和改進。
編者2021年春
白彥霞,中共黨員，碩士學位。獲北京化工大學北方學院首屆教學基本功大賽二等獎以及十佳教師稱號。主講課程包括《自動檢測技術及儀表》、《自動化裝置》、《數(shù)字電路與邏輯設計》、《C語言與程序設計》等課程。發(fā)表EI檢索的英文論文一篇，國家核心期刊論文多篇。主持并完成省、市級科研項目多項。
第1章數(shù)字邏輯概論/1
1.1數(shù)字電路與數(shù)字信號1
1.1.1數(shù)字技術的發(fā)展及其應用1
1.1.2數(shù)字集成電路的分類及特點3
1.1.3模擬信號與數(shù)字信號6
1.1.4數(shù)字信號的描述方法7
1.2數(shù)制10
1.2.1十進制11
1.2.2二進制11
1.2.3十六進制和八進制13
1.2.4進制之間的相互轉(zhuǎn)換15
1.3二進制數(shù)的算術運算18
1.3.1無符號二進制數(shù)的算術運算18
1.3.2帶符號二進制數(shù)的算術運算19
1.4二進制代碼22
1.4.1自然二進制碼22
1.4.2二十進制編碼22
1.4.3格雷碼23
1.4.4ASCII碼24
1.5二值邏輯變量與基本邏輯運算24
1.6邏輯函數(shù)及其表示方法28
本章小結(jié)30
課后習題30
第2章邏輯代數(shù)基礎/33
2.1邏輯代數(shù)33
2.1.1邏輯代數(shù)的基本定律和恒等式33
2.1.2邏輯代數(shù)的基本規(guī)則35
2.1.3邏輯函數(shù)的變換及代數(shù)化簡法37
2.2邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡法40
2.2.1小項的定義及其性質(zhì)40
2.2.2邏輯函數(shù)的小項表達式42
2.2.3用卡諾圖表示邏輯函數(shù)42
2.2.4用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)44
本章小結(jié)47
課后習題47
數(shù)字電路與邏輯設計目錄第3章邏輯門電路/50
3.1MOS邏輯門電路50
3.1.1概述50
3.1.2MOS管的開關特性52
3.1.3CMOS反相器和傳輸門53
3.1.4CMOS與非門、或非門和異或門55
3.1.5CMOS漏極開路門電路和三態(tài)輸出門電路56
3.1.6CMOS門電路的電氣特性和參數(shù)61
3.2TTL邏輯門電路67
3.2.1三極管的開關特性67
3.2.2反相器的基本電路68
3.2.3TTL邏輯門電路71
3.2.4集電極開路門和三態(tài)門72
3.3邏輯描述中的幾個問題74
3.3.1正負邏輯問題74
3.3.2基本邏輯門電路的等效符號及其應用75
3.4邏輯門電路使用中的幾個實際問題78
3.4.1各種門電路之間的接口問題78
3.4.2抗干擾措施81
本章小結(jié)82
課后習題83
第4章組合邏輯電路/85
4.1概述85
4.2組合邏輯電路的分析86
4.3組合邏輯電路的設計88
4.4組合邏輯電路中的競爭冒險93
4.4.1產(chǎn)生競爭冒險的原因93
4.4.2競爭冒險現(xiàn)象的識別94
4.4.3競爭冒險的消去方法96
4.5常用組合邏輯集成電路98
4.5.1編碼器99
4.5.2譯碼器/數(shù)據(jù)分配器104
4.5.3數(shù)據(jù)選擇器117
4.5.4數(shù)值比較器123
4.5.5算術運算電路128
本章小結(jié)133
課后習題134
第5章鎖存器與觸發(fā)器/142
5.1概述142
5.1.1鎖存器與觸發(fā)器142
5.1.2鎖存器和觸發(fā)器邏輯功能描述方法143
5.1.3雙穩(wěn)態(tài)存儲單元電路143
5.2鎖存器144
5.2.1基本SR鎖存器144
5.2.2鎖存器和觸發(fā)器邏輯功能描述145
5.2.3邏輯門控SR鎖存器同步觸發(fā)器147
5.2.4D鎖存器149
5.3觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理151
5.3.1主從觸發(fā)器151
5.3.2維持阻塞觸發(fā)器152
5.3.3利用傳輸延遲的觸發(fā)器154
5.4觸發(fā)器的邏輯功能155
5.4.1D觸發(fā)器156
5.4.2JK觸發(fā)器156
5.4.3T觸發(fā)器158
5.4.4T觸發(fā)器158
5.4.5SR觸發(fā)器159
5.4.6觸發(fā)器功能轉(zhuǎn)換159
本章小結(jié)160
課后習題161
第6章時序邏輯電路/165
6.1時序邏輯電路的基本概念165
6.1.1時序邏輯電路的特點165
6.1.2時序邏輯電路的分類166
6.1.3時序邏輯電路的功能描述168
6.2同步時序邏輯電路的分析170
6.2.1分析同步時序邏輯電路的一般步驟171
6.2.2同步時序邏輯電路分析舉例171
6.3異步時序邏輯電路的分析176
6.4若干典型的時序邏輯電路178
6.4.1寄存器和移位寄存器179
6.4.2計數(shù)器186
6.5同步時序邏輯電路的設計202
6.5.1設計同步時序邏輯電路的一般步驟203
6.5.2同步時序邏輯電路設計舉例204
本章小結(jié)212
課后習題213
第7章脈沖波形的產(chǎn)生與變換/220
7.1概述220
7.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器221
7.2.1用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器221
7.2.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器225
7.2.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用228
7.3施密特觸發(fā)器230
7.3.1用門電路組成的施密特觸發(fā)器230
7.3.2施密特觸發(fā)器的應用232
7.4多諧振蕩器234
7.4.1用門電路組成的多諧振蕩器234
7.4.2用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器237
7.4.3石英晶體振蕩器238
7.5555定時器及其應用239
7.5.1555定時器239
7.5.2用555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器241
7.5.3用555定時器組成的施密特觸發(fā)器242
7.5.4用555定時器組成的多諧振蕩器243
本章小結(jié)244
課后習題245
第8章數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換/254
8.1概述254
8.2D/A轉(zhuǎn)換器255
8.2.1D/A轉(zhuǎn)換的基本原理255
8.2.2權電阻網(wǎng)絡型D/A轉(zhuǎn)換器256
8.2.3倒T型電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器257
8.2.4權電流型D/A轉(zhuǎn)換器258
8.2.5雙極性D/A轉(zhuǎn)換器260
8.2.6D/A轉(zhuǎn)換器的技術指標262
8.2.7集成D/A轉(zhuǎn)換器及其應用264
8.3A/D轉(zhuǎn)換器267
8.3.1A/D轉(zhuǎn)換的基本原理267
8.3.2并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器269
8.3.3逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器271
8.3.4雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器272
8.3.5A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術指標275
8.3.6集成A/D轉(zhuǎn)換器簡介276
本章小結(jié)277
課后習題278
第9章半導體存儲器/282
9.1概述282
9.1.1半導體存儲器的分類282
9.1.2半導體存儲器的主要技術指標283
9.1.3常用概念283
9.2只讀存儲器283
9.2.1ROM的定義與基本結(jié)構(gòu)283
9.2.2二維譯碼285
9.2.3可編程ROM286
9.2.4集成電路ROM290
9.2.5ROM的讀操作與時序圖291
9.3隨機存儲器292
9.3.1靜態(tài)存儲器292
9.3.2動態(tài)存儲器293
9.4存儲器容量的擴展295
9.4.1位擴展方式295
9.4.2字擴展方式296
9.4.3字位同時擴展297
本章小結(jié)297
課后習題297
第10章可編程邏輯器件/299
10.1概述299
10.1.1數(shù)字集成電路的分類299
10.1.2PLD開發(fā)系統(tǒng)299
10.2可編程邏輯器件的基本特點300
10.3可編程邏輯陣列300
10.4可編程陣列邏輯301
10.5復雜的可編程邏輯器件301
10.5.1CPLD的結(jié)構(gòu)301
10.5.2CPLD編程簡介310
本章小結(jié)311
課后習題312
第11章數(shù)字電路的Multisim仿真研究/313
11.1邏輯函數(shù)化簡與變換的Multisim仿真研究313
11.1.1仿真電路313
11.1.2仿真內(nèi)容313
11.1.3仿真結(jié)果314
11.1.4結(jié)論315
11.2組合邏輯電路的Multisim仿真研究315
11.2.1仿真電路315
11.2.2仿真內(nèi)容316
11.2.3仿真結(jié)果316
11.2.4結(jié)論317
11.3時序邏輯電路的Multisim仿真研究318
11.3.1仿真電路318
11.3.2仿真內(nèi)容319
11.3.3仿真結(jié)果319
11.3.4結(jié)論321
11.4微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的Multisim仿真研究321
11.4.1仿真電路321
11.4.2仿真內(nèi)容321
11.4.3仿真結(jié)果321
11.4.4結(jié)論322
11.5555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的Multisim仿真研究324
11.5.1仿真電路324
11.5.2仿真內(nèi)容324
11.5.3仿真結(jié)果324
11.5.4結(jié)論324
第12章數(shù)字電路應用實例/326
12.1遮擋式紅外聲光報警裝置326
12.1.1目的326
12.1.2電路原理326
12.1.3元器件清單327
12.1.4安裝與調(diào)試327
12.1.5思考題328
12.230秒倒計時器328
12.2.1目的328
12.2.2電路原理328
12.2.3元器件清單330
12.2.4安裝與調(diào)試330
12.2.5思考題330
12.3汽車尾燈控制電路331
12.3.1目的331
12.3.2設計要求331
12.3.3設計步驟331
12.3.4元器件清單336
12.3.5安裝與調(diào)試336
12.3.6思考題336
第13章實驗部分/337
13.1常用電子儀器的使用338
13.1.1實驗目的338
13.1.2實驗原理339
13.1.3實驗設備340
13.1.4實驗內(nèi)容340
13.1.5實驗報告要求342
13.2TTL與非門的參數(shù)及電壓傳輸特性的測試342
13.2.1實驗目的343
13.2.2實驗原理343
13.2.3實驗設備345
13.2.4實驗內(nèi)容345
13.2.5實驗報告要求347
13.3SSI組合邏輯電路的設計347
13.3.1實驗目的347
13.3.2實驗原理347
13.3.3實驗設備348
13.3.4實驗內(nèi)容348
13.3.5實驗報告要求348
13.4譯碼器及其應用349
13.4.1實驗目的349
13.4.2實驗原理349
13.4.3實驗設備350
13.4.4實驗內(nèi)容350
13.4.5實驗報告要求351
13.5數(shù)據(jù)選擇器及其應用351
13.5.1實驗目的351
13.5.2實驗原理351
13.5.3實驗設備352
13.5.4實驗內(nèi)容352
13.5.5實驗報告要求353
13.6鎖存器和觸發(fā)器邏輯功能測試353
13.6.1實驗目的354
13.6.2實驗原理354
13.6.3實驗設備357
13.6.4實驗內(nèi)容357
13.6.5實驗報告要求359
13.7寄存器邏輯功能測試359
13.7.1實驗目的359
13.7.2實驗原理360
13.7.3實驗設備360
13.7.4實驗內(nèi)容361
13.7.5實驗報告要求363
13.8計數(shù)器的設計363
13.8.1實驗目的363
13.8.2實驗原理364
13.8.3實驗設備367
13.8.4實驗內(nèi)容368
13.8.5實驗報告要求371
13.9RC環(huán)形多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器371
13.9.1實驗目的371
13.9.2實驗原理372
13.9.3實驗設備375
13.9.4實驗內(nèi)容376
13.9.5實驗報告要求377
13.10555定時器的應用378
13.10.1實驗目的378
13.10.2實驗原理378
13.10.3實驗設備383
13.10.4實驗內(nèi)容383
13.10.5實驗報告要求385
13.11脈沖發(fā)生器以及計數(shù)、譯碼驅(qū)動和顯示綜合實驗385
13.11.1實驗目的385
13.11.2實驗原理385
13.11.3實驗設備388
13.11.4實驗內(nèi)容389
13.11.5實驗報告要求389
13.12搶答器389
13.12.1實驗目的389
13.12.2實驗原理389
13.12.3實驗設備390
13.12.4實驗內(nèi)容390
13.12.5實驗報告要求390
附錄A常用邏輯符號對照表/391
附錄BCMOS和TTL門電路的技術參數(shù)表/393
附錄C本書常用符號表/394
附錄D實驗設備/395
D.1UT39A 型數(shù)字式萬用表395
D.1.1概述395
D.1.2特點395
D.1.3外表結(jié)構(gòu)及功能按鍵396
D.1.4使用方法397
D.2YB2172B型數(shù)字交流毫伏表398
D.2.1技術指標398
D.2.2面板圖及操作鍵作用說明398
D.2.3基本操作方法399
D.3YB1700系列直流穩(wěn)壓電源399
D.3.1概述399
D.3.2技術指標400
D.3.3面板圖400
D.3.4按鍵或旋鈕的名稱和功能400
D.3.5基本操作方法401
D.4TFG6000系列DDS函數(shù)信號發(fā)生器401
D.4.1概述401
D.4.2技術指標402
D.4.3面板圖402
D.4.4屏幕顯示說明402
D.4.5鍵盤說明403
D.4.6基本操作404
D.5GOS6021型雙通道示波器405
D.5.1概述405
D.5.2技術指標405
D.5.3前面板各按鍵和旋鈕的名稱和功能406
D.5.4后面板各按鍵和旋鈕的名稱和功能412
D.6THD1型數(shù)字電路實驗箱412
D.6.1面板圖及組成412
D.6.2使用注意事項414
D.7色環(huán)電阻與電容415
參考文獻/417
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