數(shù)字電路與邏輯設計實驗教程

前言

　　為了適應教育事業(yè)的發(fā)展及國家人才培養(yǎng)的需要，作為國家級實驗教學示范中心的杭州電子科技大學電工電子實驗中心應具有鮮明的開創(chuàng)性及示范作用，為此，該中心的全體教師在不斷提升教學理念的同時，進行了卓有成效的教學改革。本實驗教程根據(jù)國家教育部高等學校電子信息與電氣學科教學指導委員會電子電氣基礎(chǔ)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杭州電子科技大學的教學大綱與實踐課程設置情況，結(jié)合作者多年的教學與科研經(jīng)驗，并參考諸多相關(guān)優(yōu)秀教材編寫而成。?！　”緦嶒灲坛虄?nèi)容十分豐富，由淺入深，逐漸加大實驗難度和復雜性。本教程既有驗證性實驗，又有設計性和應用性的綜合實驗，既有基礎(chǔ)實驗，又有提高部分實驗，既有硬件電路實驗，又有軟件仿真實驗。本教程共分5章，具體安排如下：　　第1章為實驗基本知識，介紹了數(shù)字集成電路的發(fā)展。命名規(guī)則及使用規(guī)則，給出了數(shù)字電路中的常見故障及其分析方法，說明了要完成本實驗的基本要求?！　〉?章為數(shù)字電路與邏輯設計基本實驗，是本書的核心內(nèi)容之一，本章包括11個基本實驗，每個基本實驗又分為基礎(chǔ)實驗和提高部分的設計性及應用性綜合實驗?；A(chǔ)實驗給出了具體的實驗方法及實驗電路，基礎(chǔ)實驗是側(cè)重培養(yǎng)學生掌握基本知識?；炯寄芎统Ｓ脙x器儀表的使用方法的實驗。提高部分實驗則要求學生根據(jù)提示自己擬定實驗方案和設計實驗電路，該部分實驗著重培養(yǎng)學生對中規(guī)模及大規(guī)模數(shù)字集成電路的應用能力。　　第3章為電路仿真設計軟件Multisim在數(shù)字電路實驗中的應用，介紹了電路仿真設計軟件Multisim的基本使用方法，詳細闡述了如何使用該仿真軟件進行組合電路和時序電路設計。.。　　第4章為數(shù)字電路與邏輯設計綜合實驗，是本書的另一個核心內(nèi)容，本章包括11個綜合實驗，要求學生在完成前面的基本實驗后再選做本章綜合性實驗，在做這部分實驗時要求學生采用軟硬件相結(jié)合的方法，先進行軟件仿真再搭建硬件電路。通過本章的綜合實驗培養(yǎng)學生獨立思考能力與創(chuàng)新能力，利用現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設計的方法進行數(shù)字系統(tǒng)設計的能力，以達到鞏固理論教學內(nèi)容，提高學生工程設計能力和獨立工作能力的目的?！　〉?章為數(shù)字電路的FPGA實現(xiàn)，給出了使用QuartusII軟件進行電路設計和開發(fā)的流程，闡述了采用圖形輸入法和文本輸入法進行組合電路和時序電路設計的方法?！　”緯詈鬄楦戒洸糠郑瑓R編了常用儀器的使用說明。常用數(shù)字集成電路的引腳排列與邏輯符號以及常用文字符號說明等內(nèi)容，供學生在實驗。課程設計和畢業(yè)設計中查閱參考。　　本教程由張亞君。陳龍編著，其中第1章和第2章由張亞君執(zhí)筆，第3章。第4章。第5章及附錄部分由陳龍執(zhí)筆，全書的組織和審定工作由張亞君完成。在本書編寫過程中，得到了杭州電子科技大學電子信息學院的領(lǐng)導和電工電子實驗教學示范中心的領(lǐng)導及全體教師的關(guān)心和支持，在此表示衷心的感謝。

內(nèi)容概要

　　本書是根據(jù)國家教育部高等學校電子信息與電氣學科教學指導委員會電子電氣基礎(chǔ)課程教學指導分委員會提出的“數(shù)字電路與邏輯設計”課程教學基本要求而編寫的?！　∪珪卜譃?章，第1章為實驗基本知識；第2章為數(shù)字電路與邏輯設計基本實驗；第3章為電路仿真設計軟件Multisim在數(shù)字電路實驗中的應用；第4章為數(shù)字電路與邏輯設計綜合實驗；第5章為數(shù)字電路的FPGA實現(xiàn)；附錄部分匯編了常用儀器使用說明、常用數(shù)字集成電路的引腳排列和邏輯符號以及常用文字符號說明等內(nèi)容?！稊?shù)字電路與邏輯設計實驗教程》既有助于鞏固學生對理論知識的理解，又著重培養(yǎng)學生的動手能力、設計能力和實踐創(chuàng)新能力?！　　稊?shù)字電路與邏輯設計實驗教程》可作為高等院校電子、電氣、自動化、機電一體化等相關(guān)專業(yè)的實踐指導教程，也可作為相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員的學習與參考用書。

書籍目錄

前言第1章 實驗基本知識11.1數(shù)字集成電路器件簡介11.1.1數(shù)字集成電路發(fā)展史11.1.2數(shù)字集成電路分類11.2集成電路的命名規(guī)則61.2.1我國集成電路的型號命名方法61.2.2國外部分公司及產(chǎn)品代號71.3數(shù)字集成電路的使用規(guī)則71.3.1CMOS電路的使用規(guī)則71.3.2TTL集成電路使用規(guī)則81.4數(shù)字電路中的常見故障及檢測81.4.1數(shù)字電路中的常見故障81.4.2數(shù)字電路中的常見故障檢測91.5實驗要求101.5.1課前應做的準備工作101.5.2實驗注意事項111.5.3實驗報告的要求11第2章 數(shù)字電路與邏輯設計基本實驗122.1TTL和CMOS集成門電路參數(shù)2.1測試122.1.1實驗目的122.1.2實驗儀器及器件122.1.3實驗原理122.1.4實驗內(nèi)容142.1.5思考題172.2TTL集電極開路門和三態(tài)門邏輯2.2功能測試及應用172.2.1實驗目的172.2.2實驗儀器與器件182.2.3實驗原理182.2.4實驗內(nèi)容202.2.5思考題222.3編碼器.譯碼器的應用222.3.1實驗目的222.3.2實驗儀器與器件222.3.3實驗原理232.3.4實驗內(nèi)容272.3.5思考題282.4數(shù)據(jù)選擇器的應用282.4.1實驗目的282.4.2實驗儀器與器件282.4.3實驗原理292.4.4實驗內(nèi)容332.4.5思考題352.5全加器的應用352.5.1實驗目的352.5.2實驗儀器與器件352.5.3實驗原理362.5.4實驗內(nèi)容422.5.5思考題442.6組合邏輯電路的設計442.6.1實驗目的442.6.2實驗儀器與器件442.6.3實驗原理442.6.4實驗內(nèi)容482.6.5思考題482.7觸發(fā)器與計數(shù)器的應用482.7.1實驗目的482.7.2實驗儀器與器件482.7.3實驗原理492.7.4實驗內(nèi)容562.7.5思考題572.8移位寄存器的應用572.8.1實驗目的572.8.2實驗儀器與器件572.8.3實驗原理582.8.4實驗內(nèi)容622.8.5思考題632.9時序邏輯電路的設計642.9.1實驗目的642.9.2實驗儀器與器件642.9.3實驗原理642.9.4實驗內(nèi)容672.9.5思考題682.10A/D.D/A轉(zhuǎn)換器的應用682.10.1實驗目的682.10.2實驗儀器與器件682.10.3實驗原理682.10.4實驗內(nèi)容702.10.5思考題722.11脈沖波形的產(chǎn)生與整形732.11.1實驗目的732.11.2實驗儀器與器件732.11.3實驗原理732.11.4實驗內(nèi)容772.11.5思考題78第3章 電路仿真設計軟件Multisim在數(shù)字電路實驗中的應用793.1Multisim10簡介793.1.1Multisim10基本界面簡介793.1.2Multisim菜單欄和工具欄803.1.3Multisim菜單欄803.2Multisim工具欄介紹813.2.1標準工具欄813.2.2仿真工具欄813.2.3主要工具欄823.2.4視圖工具欄833.2.5虛擬（元件）工具欄833.2.6元件工具欄843.2.7圖表注釋工具欄843.2.8儀器工具欄853.3Multisim中常用儀器簡介863.3.1數(shù)字萬用表863.3.2函數(shù)信號發(fā)生器863.3.3示波器873.3.4邏輯轉(zhuǎn)換儀873.3.5邏輯分析儀883.4用Multisim分析和設計數(shù)字3.4邏輯電路893.4.1用Multisim分析電路舉例893.4.2用Multisim設計組合電路913.4.3用Multisim設計時序電路93第4章 數(shù)字電路與邏輯設計綜合實驗964.1小型數(shù)字系統(tǒng)設計964.1.1小型綜合數(shù)字系統(tǒng)實驗介紹964.1.2系統(tǒng)設計步驟964.1.3系統(tǒng)設計中應考慮的幾個4.1.3問題974.2用Multisim設計小型數(shù)字系統(tǒng)984.2.1設計任務與要求984.2.2設計說明和提示984.3數(shù)字鐘計時系統(tǒng)的Multisim仿真984.3.1振蕩器的設計984.3.2分頻器的設計994.3.3計數(shù)器的設計994.3.4顯示器和譯碼器的設計1014.3.5數(shù)字鐘計時系統(tǒng)電路及4.1.3附加功能設計1024.4交通燈控制系統(tǒng)設計1034.4.1設計任務與要求1034.4.2設計說明和提示1044.5數(shù)字頻率計設計1044.5.1設計任務與要求1044.5.2設計說明和提示1054.6直流數(shù)字電壓表設計1054.6.1設計任務與要求1054.6.2設計說明和提示1054.7智力競賽搶答器設計1064.7.1設計任務與要求1064.7.2設計說明和提示1064.8電子鎖設計1074.8.1設計任務與要求1074.8.2設計說明和提示1074.9兩人乒乓游戲機設計1084.9.1設計任務與要求1084.9.2設計說明和提示1084.10直接數(shù)字頻率合成器設計1084.10.1實驗原理1094.10.2設計說明和提示1094.11電子脈搏計設計1104.11.1設計任務與要求1104.11.2設計說明和提示1104.12彩燈變幻控制器設計1104.12.1設計任務與要求1114.12.2設計說明和提示1114.13復印機數(shù)顯邏輯控制電路設計1114.13.1設計任務與要求1114.13.2設計說明和提示112第5章 數(shù)字電路的FPGA實現(xiàn)1135.1QuartusⅡ簡介1135.2用QuartusⅡ軟件設計組合5.2邏輯電路1145.2.1實驗目的1145.2.2實驗設備及主要器件1145.2.3實驗原理1145.2.4實驗內(nèi)容與步驟1145.2.5實驗報告要求1175.2.6思考題1175.3用VerilogHDL語言設計門電路及5.3加法器1175.3.1實驗目的1175.3.2實驗設備及主要器件1175.3.3實驗原理1175.3.4實驗內(nèi)容及步驟1195.3.5實驗報告要求1205.3.6思考題1205.4用VerilogHDL語言設計編碼器和5.4譯碼器1205.4.1實驗目的1205.4.2實驗設備及主要器件1205.4.3實驗原理1205.4.4實驗內(nèi)容與步驟1245.4.5實驗報告要求1255.4.6思考題1255.5用VerilogHDL語言設計觸發(fā)器和5.4寄存器1265.5.1實驗目的1265.5.2實驗設備及主要器件1265.5.3實驗原理1265.5.4實驗內(nèi)容及步驟1315.5.5實驗報告要求1325.5.6思考題1325.6用VerilogHDL語言設計同步5.4計數(shù)器和分頻器1325.6.1實驗目的1325.6.2實驗設備及主要器件1325.6.3實驗原理1325.6.4實驗內(nèi)容與步驟1355.6.5實驗報告要求1365.6.6思考題136附錄A SBL型數(shù)字系統(tǒng)實驗儀簡介137附錄B 示波器使用簡介139附錄C MODEL500HA萬用電表使用說明書146附錄D 常用數(shù)字集成電路引腳排列及邏輯符號150附錄E 常用文字符號說明153參考文獻157

編輯推薦

　　本書的編者是國家級電工電子實驗教學示范中心的骨干教師，根據(jù)國家教育部高等學校電子信息與電氣學科教學指導委員會電子電氣基礎(chǔ)課程教學指導分委員會提出的“數(shù)字電路與邏輯設計”課程教學基本要求編寫而成。本書主要內(nèi)容包括：數(shù)字電路實驗基本知識、數(shù)字電路與邏輯設計基本實驗、電路仿真設計軟件Multisim在數(shù)字電路實驗中的應用、數(shù)字電路與邏輯設計綜合實驗、數(shù)字電路的FPGA實現(xiàn)?！　　稊?shù)字電路與邏輯設計實驗教程》特點：　　內(nèi)容完整?！稊?shù)字電路與邏輯設計實驗教程》是國內(nèi)較為完善的數(shù)字電路與邏輯設計實驗教程?！　〗Y(jié)構(gòu)科學。《數(shù)字電路與邏輯設計實驗教程》由基本知識→基本實驗→仿真設計→綜合實驗→FPGA實現(xiàn)，先易后難，由淺入深，便于教學和學習?！　∫詫W為本。《數(shù)字電路與邏輯設計實驗教程》在內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、語言等方面付出了諸多努力，力求最大限度培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。

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