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内容简介

本书是辽宁省精品课程配套教材，是省级优秀教学团队的教学成果。全书共6章，主要内容包括：数字电路与系统实验基础知识、数字电路与系统课程实验、VHDL语言介绍、EDA软件介绍、数字电路与系统课程设计基本知识、数字系统课程设计实例。本书提供配套电子课件、程序代码和思考题答案等。

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ISBN：9787121256462

开本：16(185*260)

页数：236

字数：426

本书目录

目    录
第1章  数字电路与系统实验基础知识	1
1.1  数字电路与系统实验基本知识	1
1.1.1  数字电路与系统实验的特点	1
1.1.2  数字电路与系统实验的基本过程	1
1.1.3  数字电路与系统实验的基本要求	2
1.2  集成逻辑门	3
1.2.1  逻辑门的分类和特点	3
1.2.2  常用COMS逻辑门	3
1.2.3  TTL集成逻辑门电路	6
1.2.4  ECL逻辑门	7
1.3  数字电路与系统实验中应注意的问题	8
1.3.1  掌握集成逻辑门的特性参数	8
1.3.2  正确选择和使用集成逻辑门	10
1.3.3  常见故障及排除方法	11
1.4  小结	12
1.5  问题与思考	12
第2章  数字电路与系统课程实验	14
2.1  基本逻辑门功能验证及组合逻辑电路设计	14
2.2  利用中规模集成电路设计组合逻辑电路实验	18
2.3  VHDL语言设计简单组合电路实验	22
2.4  VHDL语言设计复杂组合电路实验	33
2.5  利用触发器设计时序逻辑电路	40
2.6  利用中规模集成电路设计时序逻辑电路	43
2.7  VHDL语言设计时序电路实验	51
2.8  555定时器和数模/模数转换实验	61
2.9  数字电子钟逻辑电路实验	69
2.10  小结	74
第3章  VHDL语言介绍	75
3.1  VHDL概述	75
3.1.1  EDA技术的概述	75
3.1.2  VHDL设计流程	76
3.1.3  VHDL语言文字规则	77
3.2  VHDL语言程序基本结构	78
3.2.1  库与程序包	79
3.2.2  实体	80
3.2.3  结构体	82
3.3  数据类型和数据对象	83
3.3.1  数据类型	83
3.3.2  数据对象	85
3.4  VHDL运算符	86
3.4.1  算术运算符	86
3.4.2  逻辑运算符	87
3.4.3  关系运算符	87
3.4.4  其他运算符	88
3.5  VHDL的描述方法	88
3.5.1  行为描述方法	88
3.5.2  数据流描述方法	89
3.5.3  结构描述方法	90
3.6  并行语句	91
3.6.1  并发信号赋值语句	91
3.6.2  进程语句	93
3.6.3  块语句	94
3.6.4  元件例化语句	95
3.7  顺序语句	97
3.7.1  流程控制语句	97
3.7.2  等待语句	99
3.7.3  NULL语句	100
3.7.4  NEXT语句	100
3.8  小结	100
3.9  问题与思考	101
第4章  EDA软件介绍	102
4.1  Quartus II软件	102
4.1.1  Quartus II软件的设计流程	102
4.1.2  Quartus II软件的图形用户界面	104
4.1.3  Quartus II软件文本输入	107
4.1.4  Quartus II软件原理图输入	121
4.2  其他EDA软件	126
4.2.1  ISE软件	126
4.2.2  ModelSim软件	126
4.2.3  Max+plus II软件	126
4.3  小结	127
4.4  问题与思考	127
第5章  数字电路与系统课程设计基本知识	128
5.1  数字系统设计概述	128
5.2  数字系统设计描述工具	129
5.2.1  方框图	129
5.2.2  定时图	130
5.2.3  逻辑流程图	130
5.2.4  MDS图	131
5.2.5  控制器的实现	131
5.3  数字系统自顶向下设计方法	134
5.3.1  自顶向下设计的一般步骤	134
5.3.2  数字系统自顶向下设计举例	135
5.4  数字系统自底向上设计方法	145
5.4.1  自底向上设计的步骤及特点	145
5.4.2  数字系统自底向上设计举例	146
5.5  综合设计与功能实现	151
5.5.1  PLD/FPGA系统板的抗干扰设计	151
5.5.2  电路中毛刺现象的产生及消除	153
5.6  小结	155
5.7  问题与思考	156
第6章  数字系统课程设计实例	157
6.1  自动售邮票机控制电路	157
6.1.1  设计任务和要求	157
6.1.2  设计原理	157
6.1.3  主要参考设计与实现	157
6.2  数字密码锁	160
6.2.1  设计任务和要求	160
6.2.2  设计原理	160
6.2.3  主要参考设计与实现	160
6.3  乒乓游戏机	163
6.3.1  设计任务和要求	163
6.3.2  设计原理	163
6.3.3  主要参考设计与实现	164
6.4  数字钟	167
6.4.1  设计任务和要求	167
6.4.2  设计原理	167
6.4.3  主要参考设计与实现	168
6.5  数字秒表	172
6.5.1  设计任务和要求	172
6.5.2  设计原理	172
6.5.3  主要参考设计与实现	172
6.6  出租车计费器	176
6.6.1  设计任务和要求	176
6.6.2  设计原理	177
6.6.3  主要参考设计与实现	177
6.7  智力竞赛抢答计时器	181
6.7.1  设计任务和要求	181
6.7.2  设计原理	182
6.7.3  主要参考设计与实现	182
6.8  数字频率计	186
6.8.1  设计任务和要求	186
6.8.2  设计原理	186
6.8.3  主要参考设计与实现	186
6.9  函数发生器	190
6.9.1  设计任务和要求	190
6.9.2  设计原理	190
6.9.3  主要参考设计与实现	191
6.10  小结	199
6.11  问题与思考	199
附录Ａ  可编程逻辑器件	201
A.1  概述	201
A.2  简单可编程逻辑器件	203
A.3  复杂可编程逻辑器件	204
A.4  现场可编程门阵列	205
A.5  可编程逻辑器件的发展趋势	206
附录B  常用功能模块及仿真	208
B.1   分频器	208
B.2  消抖电路	209
B.3  LED数码管显示控制器设计	210
附录C  DE2实验仪简介	214
C.1  DE2简介	214
C.2  DE2开发板硬件资源	214
附录D  DE2平台的引脚分配表	217
附录E  课程设计总结报告格式参考	220
附录F  常用集成芯片引脚排列图	224
参考文献	228

展开

前言

前    言
数字电路与系统是计算机工程学院与电子与自动化学院等相关各专业学生非常重要的一门专业基础课，与之相关的实验则是对该门课程学习成果的实践和检验，也是把理论运用到实践中进行再体会、再思索和再提高的必要环节，是学生硬件实验技能的重要训练课程。
本书是辽宁省精品课程配套教材，是省级优秀教学团队的教学成果。本书以易读、可操作性强为根本出发点，按照“注重基础、精选内容、强化概念、侧重集成、融入实际、重视实践”的原则，将数字电路与系统中的基本单元实验与具体电路设计实现相结合，重视逻辑电路设计分析，并与EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术有机结合，结构合理，重点突出。通过基础性实验、设计性实验将若干小的子单元串接成一个小型系统，从而培养学生的自学能力、创新能力和动手能力，为后一阶段的数字电路与系统课程设计及其他硬件课程打下坚实的基础，做好技术和知识上的铺垫。
本教材具有如下特点。
（1）总体结构设计思想清晰，注重预习和自学能力培养的。通过明确具体的预习要求引导及相应的思考练习，使学生能充分地预习，提高自学能力。
（2）注重基础和基本技能训练。根据数字电路与系统这门课程的重点内容编写相应的实验指导内容，强化学生基本实验技能的训练。通过最简单的单元电路，了解数字实验仪上的开关、指示灯、信号源和电源等，使学生能掌握逻辑门的基本功能，具备利用逻辑门设计简单逻辑电路的能力。掌握中规模集成电路的功能和应用，具备利用中规模集成电路设计组合逻辑电路的能力。
（3）注重学生创新能力的培养，拓宽学生的知识面。实验由浅入深、由易到难，将大系统拆分成几个实用电路，作为单独项目练习，逐步提高学生动手能力并培养其设计思维，为后续系统设计做好充分的铺垫。通过具体实例练习，使学生能熟练使用Quartus II等EDA开发工具软件。
（4）具备基本的开发能力，为后续学习打下坚实的基础。掌握CPLD/FPGA芯片的基本使用方法，能用现代数字系统的设计方法进行基本的数字系统设计。掌握原理图编辑和VHDL文本编辑两种设计方法，重点是VHDL文本编辑。
全书共6章，各章节安排如下：第1章为实验基础知识篇；第2章为数字电路与系统课程实验篇，分为基本性实验、提高性实验和设计性实验，理论与实验相结合，培养学生从分立元件到集成电路基本设计和搭建调试的能力；第3章的VHDL语言介绍；第4章为EDA软件介绍；第5章为数字电路与系统课程设计基本知识；第6章为数字系统课程设计实例。教师可根据学生所学专业、课程学时及不同层次、不同类型的教学要求，对本书的内容进行选择性使用。本书提供配套电子课件、程序代码和思考题答案等，请登录华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）注册下载。
本书由于海霞、王鲁云、李美花、许少娟编著。第1章由李美花编写，第2章由于海霞、李美花、许少娟和刁立强编写，第3、4章及全部附录由于海霞编写，第5章由许少娟编写，第6章由王鲁云编写，于海霞负责全书的统稿工作。
本书的编写是电子技术基础教研室全体教师从事数字电路与系统实验、实践教学工作的一个阶段总结，限于作者水平有限，书中难免有错误和不足之处，真诚地期望广大读者提出宝贵的意见。
作  者    
2015年5月

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