數(shù)字電路和數(shù)字系統(tǒng)

前言

　　“數(shù)字電路”、“數(shù)字邏輯”等專業(yè)基礎課是高等院校電氣信息類的主干課程。這些基礎課既具有理論性又具有工程實踐性，因此，課程實驗與課程設計是其中十分重要的實踐環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力，嚴謹、科學的實踐作風，有著重要的作用?！　”緯鶕医逃扛叩葘W校電子信息科學與電氣信息類基礎課程教學指導分委員會2004年8月提出的“數(shù)字電路與邏輯設計”課程教學基本要求，根據可編程邏輯器件（PLD）的設計應用，并在總結多年數(shù)字電路和數(shù)字系統(tǒng)實驗與課程設計方面的教學經驗基礎之上，循序漸進，由淺入深，闡述了數(shù)字電路和數(shù)字邏輯系統(tǒng)設計的傳統(tǒng)方法與基于可編程邏輯器件EDA的現(xiàn)代方法?！　≡谡莆粘Ｓ脙x器的使用和中小規(guī)模數(shù)字集成電路分析與設計的基礎之上，引入專用集成電路設計和在系統(tǒng)編程技術設計訓練實驗，并結合PLD的實際應用，介紹EDA軟件系統(tǒng)開發(fā)工具的使用和1EDA設計實例等多方面內容。全書共分為3章，第1章為數(shù)字邏輯基礎實驗，共20項，包含中小規(guī)模數(shù)字電路分析與設計的基礎實驗內容，第2章為數(shù)字電路與系統(tǒng)課程設計，介紹了專用集成電路設計和在系統(tǒng)編程技術，設置了8項小的數(shù)字系統(tǒng)設計訓練實驗，列出26項課程設計參考選題，第3章主要介紹高密度可編程器件FPGA和模擬可編程器件的開發(fā)與應用，編制了9項基于FPGA的應用實驗，列出15項可編程器件課程設計綜合選題。附錄匯編了常用數(shù)字集成電路名稱、型號及引腳排列圖，可供學生在實驗、課程設計和畢業(yè)設計過程中查閱參考。　　本書作為平臺課程的教材，實驗與課程設計適應面廣，針對性強。對于電氣、計算機類專業(yè)學生，選用第1章、第2章作為基本內容，第3章作為選修或選讀內容。對于通信、電子類專業(yè)學生，則3章內容都要學會、貫通，才能達到教學基本要求。本教材一般使用兩個學期，便于課程與課程設計內容的銜接，全面提高教學質量。　　全書包含37項數(shù)字電路與系統(tǒng)的實驗，41個課程設計綜合選題，實訓效果好，特別適合作為實驗單獨設課的教材?！　”緯蓷钇紦沃骶?，第1章由楊萍和許良鳳編寫，第2章由楊萍和羅殉編寫，第3章由張旭東編寫，楊萍負責全書統(tǒng)稿。梁華國教授和徐小紅博士對初稿進行了認真細致的審閱，提出了許多寶貴的意見和修改建議，在此向他們表示衷心的感謝?！　≡诒窘滩牡木帉戇^程中，參考了多位學者和專家的著作，在此表示誠摯的謝意?！　∮捎诰幷叩乃接邢?，書中難免有疏漏和不當之處，懇請各位讀者提出批評與改進意見。

內容概要

　　《數(shù)字電路和數(shù)字系統(tǒng)實驗與課程設計實訓教程》根據國家教育部高等學校電子信息科學與電氣信息類基礎課程教學指導分委員會提出的“數(shù)字電路與邏輯設計”課程教學基本要求，以及可編程邏輯器件(PLD)的實際應用而編寫。全書共分為3章，第1章為數(shù)字邏輯基礎實驗，包含20項中小規(guī)模數(shù)字電路分析與設計的基礎實驗內容；第2章為數(shù)字電路與系統(tǒng)課程設計，介紹了專用集成電路設計和在系統(tǒng)編程技術，第3章主要介紹高密度可編程器件FPGA和模擬可編程器件的開發(fā)與應用?！　　稊?shù)字電路和數(shù)字系統(tǒng)實驗與課程設計實訓教程》貼近實戰(zhàn)，內容新穎，可作為高等學校電子信息科學與電氣信息類各專業(yè)的實踐教材，也可供從事電子技術工作的工程技術人員參考。

作者簡介

　　楊萍，女，合肥工業(yè)大學計算機與信息學院副教授。從事電子線路課程教學與研究二十多年，華東地區(qū)高等學校工科電子線路課程教學研究會理事，兼任實驗室主任和學院實驗中心副主任多年。

書籍目錄

第1章 數(shù)字邏輯電路基礎實驗1.1 數(shù)字邏輯電路實驗基本知識1.1.1 數(shù)字集成電路封裝1.1.2 數(shù)字電路測試及故障查找和排除1.2 數(shù)字邏輯電路基礎實驗實驗一 晶體管開關特性及其應用實驗二 集成邏輯門電路參數(shù)測試實驗三 基本邏輯門電路的功能測試實驗四 集電極開路門和三態(tài)輸出門實驗五 集成邏輯電路的連接和驅動實驗六 編碼器及其應用實驗七 譯碼器及其應用實驗八 數(shù)據選擇器及其應用實驗九 加法器與數(shù)值比較器實驗十 組合邏輯電路的設計與冒險的測試實驗十一 觸發(fā)器及其應用實驗十二 移位寄存器及其應用實驗十三 計數(shù)器及其應用實驗十四 脈沖分配器及其應用實驗十五 時序邏輯電路設計與測試實驗十六 EPROM存儲器實驗十七 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與施密特觸發(fā)器實驗十八 多諧振蕩器實驗十九 555定時器及其應用實驗二十 D/A與A/D轉換器第2章 數(shù)字電路與系統(tǒng)課程設計2.1 專用集成電路設計訓練2.1.1 門陣列器件GAL16V8介紹2.1.2 如何用GAL設計和制作專用集成電路實驗一 全加器設計訓練實驗二 順序密碼鎖設計實驗三 乒乓游戲機設計實驗四 交通燈控制電路設計2.2 在系統(tǒng)編程設計訓練2.2.1 ispEXPERT簡介2.2.2 在系統(tǒng)編程的操作方法2.2.3 ABEL-HDL語言介紹實驗一 格雷碼計數(shù)器實驗二 3-8線譯碼器實驗三 8421BCD碼計數(shù)器實驗四 簡單電子琴2.3 課程設計選題課程設計一 出租車計價器課程設計二 自動打鈴機控制器課程設計三 復印機控制電路課程設計四 自動洗衣機控制器課程設計五 數(shù)字密碼鎖電路課程設計六 簡易頻率計課程設計七 交通控制燈課程設計八 電子鐘課程設計九 拔河游戲機課程設計十 簡易投幣式自動售貨機課程設計十一 任意進制加法計數(shù)器課程設計十二 多功能十進制計數(shù)器課程設計十三 1011序列發(fā)生器和檢測器的設計與實現(xiàn)課程設計十四 鐵路和公路交叉路口交通控制電路課程設計十五 碼制轉換器的設計與實現(xiàn)課程設計十六 籃球比賽計時器課程設計十七 自動電梯控制系統(tǒng)課程設計十八 籃球30s定時控制電路設計課程設計十九 節(jié)日彩燈控制器課程設計二十 智力競賽電子搶答器課程設計二十一 數(shù)字PWM調節(jié)器課程設計二十二 汽車尾燈控制器課程設計二十三 幀同步序列檢測電路課程設計二十四 4b/5b編解碼器課程設計二十五 數(shù)字秒表課程設計二十六 數(shù)據采集與監(jiān)測系統(tǒng)第3章 可編程器件應用實驗與課程設計3.1 EDA工具的使用3.1.1 QuartusII軟件的使用3.1.2 QuartusII中集成第三方軟件的使用3.2 可編程器件基本實驗實驗一 1位全加器VHDL文本輸入設計實驗二 7人投票表決器VHDL設計實驗三 8位硬件加法器VHDL設計實驗四 設計一個含異步清0和同步時鐘使能的4位加法計數(shù)器實驗五 7段數(shù)碼顯示譯碼器設計實驗六 巴克碼信號發(fā)生器設計實驗七 多功能數(shù)字鐘設計實驗八 狀態(tài)機實現(xiàn)的ADC0809采樣控制電路實驗九 波形發(fā)生與掃頻信號發(fā)生器電路設計3.3 可編程器件課程設計課程設計一 自動售郵票機課程設計二 8位二進制乘法電路課程設計三 樂曲演奏電路設計課程設計四 VGA顯示器彩色信號發(fā)生器設計課程設計五 8位十進制頻率計設計課程設計六 簡易波形發(fā)生器設計課程設計七 Rs232通信接口課程設計八 串行二進制碼與BCD碼變換電路課程設計九 智能裁決器課程設計十 交通信號燈課程設計十一 nR濾波器設計課程設計十二 8051與PPGA接口邏輯設計課程設計十三 I2C總線控制器的VHDL設計及實現(xiàn)課程設計十四 設計一個信號頻譜分析儀課程設計十五 集成電路芯片測試儀附錄1 部分集成電路引腳排列圖附錄2 常用邏輯符號對照表參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章 數(shù)字邏輯電路基礎實驗　　1.1 數(shù)字邏輯電路實驗基本知識　　1.1.2　數(shù)字電路測試及故障查找和排除　　設計好一個數(shù)字電路后，要對其進行測試，以驗證設計是否正確。測試過程中，發(fā)現(xiàn)問題要分析原因，找出故障所在，并解決它。數(shù)字電路實驗也遵循這些原則。　　1.數(shù)字電路測試　　數(shù)字電路測試大體上分為靜態(tài)測試和動態(tài)測試兩部分。靜態(tài)測試指的是，給定數(shù)字電路若干組靜態(tài)輸入值，測試數(shù)字電路的輸出值是否正確。數(shù)字電路設計好后，在實驗臺上連接成一個完整的線路。線路的輸入接電平開關輸出，線路的輸出接電平顯示單元（指示燈），按功能表或狀態(tài)表的要求，改變輸入狀態(tài)，觀察輸入和輸出之間的關系是否符合設計要求。靜態(tài)測試是檢查設計是否正確、接線是否無誤的重要一步?！　≡陟o態(tài)測試基礎上，按設計要求在輸入端加動態(tài)脈沖信號，觀察輸出端波形是否符合設計要求，這就是動態(tài)測試。有些數(shù)字電路只需進行靜態(tài)測試，而有些數(shù)字電路則必須進行動態(tài)測試。一般而言，時序電路應進行動態(tài)測試。　　2.數(shù)字電路的故障查找和排除　　在數(shù)字電路實驗中，出現(xiàn)問題是難免的。重要的是分析問題，找出問題的原因，從而解決它。一般而言，有四個方面的原因產生問題（故障）：器件故障、接線錯誤、設計錯誤和測試方法不正確。在查找故障過程中，首先要了解以上這些經常發(fā)生的典型故障原因。

編輯推薦

　　《數(shù)字電路和數(shù)字系統(tǒng)實驗與課程設計實訓教程》根據教育部高等學校電子信息與電氣學科教學指導委員會“數(shù)字電路與邏輯設計”課程教學基本要求編寫，反映了作者豐富的實踐教學和教材編寫經驗。取材自合肥工業(yè)大學使用多年、反應良好的院級平臺課程“數(shù)宇電路與數(shù)字系統(tǒng)實踐”的講義，并特別注意體現(xiàn)技術領域的新趨勢和新動向。書中包含37項數(shù)字電路與系統(tǒng)的實驗，41個課程設計綜合選題，非常貼近工程實際。該講義近年來用于本校全國大學生電子設計競賽培訓，也收到了很好的效果?！　　稊?shù)字電路和數(shù)字系統(tǒng)實驗與課程設計實訓教程》適用于電子信息與電氣各學科和計算機等專業(yè)教學，特別適合用于單獨設置的實驗課程。

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