本書主要內(nèi)容包括:實(shí)驗(yàn)基本知識(shí);數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)基本實(shí)驗(yàn);電路仿真設(shè)計(jì)軟件Multisim在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用;組合電路的自動(dòng)化設(shè)計(jì)、仿真及實(shí)現(xiàn);時(shí)序電路的自動(dòng)化設(shè)計(jì)、仿真及實(shí)現(xiàn)等。
為了適應(yīng)教育事業(yè)的發(fā)展及國(guó)家人才培養(yǎng)的需要,杭州電子科技大學(xué)國(guó)家級(jí)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的全體教師在不斷提升教學(xué)理念的同時(shí),進(jìn)行了卓有成效的教學(xué)改革。本書根據(jù)杭州電子科技大學(xué)的教學(xué)大綱與實(shí)踐課程設(shè)置情況,結(jié)合編者多年的教學(xué)與科研經(jīng)驗(yàn),并參考諸多相關(guān)優(yōu)秀教材編寫而成。
本書內(nèi)容十分豐富,由淺入深,逐步加大實(shí)驗(yàn)難度和復(fù)雜性。既有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),又有設(shè)計(jì)性和應(yīng)用性綜合實(shí)驗(yàn);既有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),又有提高實(shí)驗(yàn);既有硬件電路實(shí)驗(yàn),又有軟件仿真實(shí)驗(yàn)。本教程共分6章,具體安排如下:
第1章介紹數(shù)字集成電路的發(fā)展史、命名規(guī)則及使用規(guī)則,給出了數(shù)字電路中的常見(jiàn)故障及其分析方法,說(shuō)明了要完成本書中實(shí)驗(yàn)的基本要求。
第2章是本書的核心內(nèi)容,包括11個(gè)基本實(shí)驗(yàn),每個(gè)基本實(shí)驗(yàn)又分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分和提高實(shí)驗(yàn)部分;A(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分給出了具體的實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)電路,側(cè)重于使學(xué)生掌握課程基本知識(shí)、基本實(shí)驗(yàn)技能。提高實(shí)驗(yàn)部分則要求學(xué)生根據(jù)提示自己擬定實(shí)驗(yàn)方案并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路,著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)中規(guī)模及大規(guī)模數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)能力。
第3章介紹電路仿真設(shè)計(jì)軟件Multisim的基本使用方法,詳細(xì)闡述了如何使用該仿真軟件進(jìn)行組合電路和時(shí)序電路設(shè)計(jì)。
第4章基于現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù),介紹了組合電路的自動(dòng)化設(shè)計(jì)、仿真及實(shí)現(xiàn)方法。本章包括數(shù)字系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)軟件QuartusⅡ的使用、組合宏模塊的仿真及測(cè)試、組合電路的自動(dòng)化設(shè)計(jì)、組合電路的硬件測(cè)試等實(shí)驗(yàn)。介紹了基于廣義譯碼器模型設(shè)計(jì)一般組合邏輯電路的通用表述方法,從而給出了能徹底、簡(jiǎn)潔而高效地解決任何類型組合電路的分析和設(shè)計(jì)方法。
第5章基于現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù),介紹了時(shí)序電路的自動(dòng)化設(shè)計(jì)、仿真及實(shí)現(xiàn)方法。本章包括基于74宏模塊的計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)、基于一般模型的計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)、基于LPM的時(shí)序電路設(shè)計(jì)、按鍵消抖電路設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)。介紹了數(shù)字計(jì)數(shù)器的通用模型,給出了任意類型計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)的一般方法,為深入學(xué)習(xí)現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)奠定良好的基礎(chǔ)。
第6章也是本書的核心內(nèi)容。在完成基本的數(shù)字電子技術(shù)學(xué)習(xí)和入門后,必須迅速地學(xué)會(huì)應(yīng)用基于現(xiàn)代數(shù)字電子設(shè)計(jì)技術(shù)的基本方法和基本理念,在學(xué)習(xí)與實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自主創(chuàng)新能力。本章通過(guò)介紹多個(gè)綜合性數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法,給出一些對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)要求,讓讀者自己去摸索掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)及其創(chuàng)新的途徑。本章以數(shù)字電路手工設(shè)計(jì)技術(shù)的介紹作為跨上進(jìn)一步學(xué)習(xí)的臺(tái)階,以自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)的學(xué)習(xí)為能力培養(yǎng)手段,注重現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)基本知識(shí)、理論和方法的介紹,注重工程能力、分析能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng),構(gòu)建一個(gè)從介紹基礎(chǔ)知識(shí)向創(chuàng)新能力培養(yǎng)逐級(jí)遞進(jìn)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐的階梯。通過(guò)教學(xué)的啟迪和教程中大量有創(chuàng)意的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目訓(xùn)練,能動(dòng)地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)他們的自主創(chuàng)新能力,從而使學(xué)生在數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)理論、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神三方面都有收獲,以便于提早參與大學(xué)生課外科技活動(dòng)。
本書最后為附錄部分,匯編了常用儀器的使用說(shuō)明、常用數(shù)字集成電路的引腳排列及邏輯符號(hào)、常用文字符號(hào)、圖形符號(hào)說(shuō)明以及便攜式開(kāi)發(fā)板資料等內(nèi)容,供學(xué)生在實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中查閱參考。
本書由陳龍、牛小燕、馬學(xué)條、楊柳編著,由張亞君主審。在本書編寫過(guò)程中,得到了杭州電子科技大學(xué)電子信息學(xué)院和電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的領(lǐng)導(dǎo)及全體教師的關(guān)心和支持,在此表示衷心的感謝。
限于編者水平,書中難免有欠妥、疏漏和錯(cuò)誤之處,懇請(qǐng)讀者指正。
編者2017年5月
前言
第1章 實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)1
1.1 數(shù)字集成電路器件簡(jiǎn)介1
1.1.1 數(shù)字集成電路發(fā)展史1
1.1.2 數(shù)字集成電路分類1
1.2 集成電路的命名規(guī)則7
1.2.1 我國(guó)集成電路的型號(hào)命名方法7
1.2.2 國(guó)外部分公司及產(chǎn)品代號(hào)8
1.3 數(shù)字集成電路的使用規(guī)則8
1.3.1 CMOS電路的使用規(guī)則8
1.3.2 TTL集成電路的使用規(guī)則9
1.4 數(shù)字電路中的常見(jiàn)故障及檢測(cè)10
1.4.1 數(shù)字電路中的常見(jiàn)故障10
1.4.2 數(shù)字電路中的常見(jiàn)故障檢測(cè)11
1.5 實(shí)驗(yàn)要求13
1.5.1 課前應(yīng)做的準(zhǔn)備工作13
1.5.2 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)13
1.5.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求14
第2章 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)基本實(shí)驗(yàn)15
2.1 TTL和CMOS集成門電路參數(shù)測(cè)試15
2.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?5
2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件15
2.1.3 實(shí)驗(yàn)原理15
2.1.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容18
2.1.5 思考題21
2.2 TTL集電極開(kāi)路門和三態(tài)門邏輯功能測(cè)試及應(yīng)用21
2.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1
2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件21
2.2.3 實(shí)驗(yàn)原理22
2.2.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容25
2.2.5 思考題26
2.3 編碼器、譯碼器的應(yīng)用26
2.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?6
2.3.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件27
2.3.3 實(shí)驗(yàn)原理27
2.3.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容32
2.3.5 思考題33
2.4 數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用33
2.4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3
2.4.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件33
2.4.3 實(shí)驗(yàn)原理34
2.4.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容39
2.4.5 思考題41
2.5 全加器的應(yīng)用41
2.5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1
2.5.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件41
2.5.3 實(shí)驗(yàn)原理42
2.5.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容48
2.5.5 思考題50
2.6 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)50
2.6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?0
2.6.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件51
2.6.3 實(shí)驗(yàn)原理51
2.6.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容55
2.6.5 思考題56
2.7 觸發(fā)器與計(jì)數(shù)器的應(yīng)用56
2.7.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?6
2.7.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件56
2.7.3 實(shí)驗(yàn)原理57
2.7.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容64
2.7.5 思考題65
2.8 移位寄存器的應(yīng)用65
2.8.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?5
2.8.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件65
2.8.3 實(shí)驗(yàn)原理66
2.8.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容70
2.8.5 思考題72
2.9 時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)72
2.9.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2
2.9.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件72
2.9.3 實(shí)驗(yàn)原理72
2.9.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容76
2.9.5 思考題76
2.10 A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用77
2.10.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?7
2.10.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件77
2.10.3 實(shí)驗(yàn)原理77
2.10.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容80
2.10.5 思考題82
2.11 脈沖波形的產(chǎn)生與整形83
2.11.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3
2.11.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件83
2.11.3 實(shí)驗(yàn)原理83
2.11.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容88
2.11.5 思考題89
第3章 電路仿真設(shè)計(jì)軟件Multisim在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用…90
3.1 Multisim 10簡(jiǎn)介90
3.2 Multisim菜單欄90
3.3 Multisim工具欄92
3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)工具欄93
3.3.2 仿真工具欄93
3.3.3 主要工具欄94
3.3.4 視圖工具欄94
3.3.5 虛擬(元件)工具欄…95
3.3.6 元件工具欄95
3.3.7 圖表注釋工具欄96
3.3.8 儀器工具欄97
3.4 Multisim中常用儀器簡(jiǎn)介98
3.4.1 數(shù)字萬(wàn)用表98
3.4.2 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器99
3.4.3 示波器99
3.4.4 邏輯轉(zhuǎn)換儀100
3.4.5 邏輯分析儀100
3.5 用Multisim分析和設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯電路101
3.5.1 用Multisim分析電路舉例101
3.5.2 用Multisim設(shè)計(jì)組合電路104
3.5.3 用Multisim設(shè)計(jì)時(shí)序電路107
第4章 組合電路的自動(dòng)化設(shè)計(jì)、仿真及實(shí)現(xiàn)109
4.1 Quartus II簡(jiǎn)介109
4.1.1 Quartus軟件的特點(diǎn)109
4.1.2 Quartus II軟件的開(kāi)發(fā)流程110
4.1.3 Quartus II的用戶界面111
4.1.4 Quartus II的文件管理體系112
4.2 組合邏輯宏模塊的仿真及測(cè)試113
4.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?13
4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件113
4.2.3 實(shí)驗(yàn)原理113
4.2.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容120
4.2.5 思考題122
4.3 組合電路的自動(dòng)化設(shè)計(jì)…122
4.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?22
4.3.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件122
4.3.3 實(shí)驗(yàn)原理122
4.3.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容125
4.3.5 思考題126
4.4 廣義譯碼器的應(yīng)用126
4.4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?26
4.4.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件127
4.4.3 實(shí)驗(yàn)原理127
4.4.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容130
4.4.5 思考題131
4.5 8位串行進(jìn)位加法器的設(shè)計(jì)132
4.5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?32
4.5.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件132
4.5.3 實(shí)驗(yàn)原理132
4.5.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容136
4.5.5 思考題137
4.6 組合電路的硬件測(cè)試137
4.6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?37
4.6.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件137
4.6.3 實(shí)驗(yàn)原理137
4.6.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容142
4.6.5 思考題143
第5章 時(shí)序電路的自動(dòng)化設(shè)計(jì)、仿真及實(shí)現(xiàn)145
5.1 基于74宏模塊的計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)145
5.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?45
5.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與器件145
5.1.3 實(shí)驗(yàn)原理145
……