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數(shù)字電子技術 讀者對象:職業(yè)教育
本書以理論知識、驗證性實驗、項目制作為主線,對數(shù)字電子技術相關內容進行介紹。主要內容有邏輯代數(shù)基礎,門電路及其應用,組合邏輯電路及其應用,觸發(fā)器及其應用,集成555定時器及其應用,時序邏輯電路及其應用,模/數(shù)、數(shù)/模轉換器及其應用等。
1.工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材。
2.配套活頁實訓工單。每章理論知識以一類實用基本電子電路的分析與應用為主線,內容獨立完整、循序漸進、通俗易懂、適度夠用。每章配套實驗與技能實訓等實踐項目,采用活頁式工單形式,方便實用。 3.名師名校。“雙高!焙翔F道職業(yè)技術學院副教授主編。
1.本書采用項目化課程模式,以完成工作任務的技能實訓為主線,進行相關的理論知識學習。通過“讀、做、想、練”等環(huán)節(jié),引導學生做中學,學中做,邊講邊練,既激發(fā)學生的興趣,又能加深對理論的理解,同時還能提高學生動手能力。
2.配套活頁實訓任務是
第 1 章 邏輯代數(shù)基礎.............................................1
1.1 數(shù)字電子電路的基礎知識.................................1 1.1.1 數(shù)字信號和模擬信號.............................1 1.1.2 數(shù)字電路的基本概念.............................2 1.1.3 數(shù)制和碼制.............................................2 1.1.4 算術運算和邏輯運算.............................5 1.2 邏輯代數(shù)中的3 種基本邏輯運算.....................6 1.3 邏輯代數(shù)運算法則.............................................7 1.3.1 邏輯代數(shù)的基本規(guī)則和定律.................8 1.3.2 邏輯代數(shù)的基本定理.............................9 1.4 邏輯函數(shù)及表示方法.......................................10 1.4.1 邏輯函數(shù)的定義...................................10 1.4.2 邏輯函數(shù)的表示方法...........................11 1.4.3 邏輯函數(shù)表示方法之間的轉換...........12 1.5 邏輯函數(shù)的公式化簡法...................................14 1.5.1 邏輯函數(shù)的最簡表達式.......................15 1.5.2 常用的公式化簡法舉例.......................15 1.6 邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡法...............................16 1.6.1 邏輯函數(shù)的卡諾圖表示法...................16 1.6.2 用卡諾圖化簡邏輯函數(shù).......................17 1.6.3 具有無關項的邏輯函數(shù)及其化簡.......19 本章小結.....................................................................20 習題.............................................................................21 第 2 章 門電路及其應用......................................23 2.1 邏輯門電路概述...............................................23 2.2 半導體元器件的開關特性...............................24 2.2.1 二極管的開關特性...............................24 2.2.2 三極管的開關特性...............................24 2.2.3 MOS 管的開關特性.............................25 2.3 分立元件邏輯門電路.......................................25 2.3.1 最簡單的與、或、非門電路...............25 2.3.2 5 種常用的復合邏輯及其門電路...............................................27 2.4 集成邏輯門電路...............................................29 2.4.1 常用的TTL 與CMOS 集成邏輯門電路...........................................30 2.4.2 使用TTL 與CMOS 集成邏輯門的注意事項.............................................. 34 2.4.3 不同類型門電路的接口問題.............. 35 2.4.4 TTL 與CMOS 集成邏輯門電路性能比較.............................................. 36 2.4.5 門電路應用舉例.................................. 36 2.5 實驗一 集成邏輯門電路功能的 測試與轉換....................................................... 39 2.5.1 實驗目的.............................................. 39 2.5.2 實驗箱技術與知識.............................. 39 2.5.3 實驗儀器與芯片.................................. 40 2.5.4 實驗內容與步驟.................................. 40 2.5.5 實驗總結.............................................. 42 活頁學習任務工單1 聲光控延時開關的制作與調試..................................... 42 本章小結..................................................................... 42 習題............................................................................. 43 第3 章 組合邏輯電路及其應用...................... 45 3.1 組合邏輯電路概述........................................... 45 3.1.1 組合邏輯電路的特點.......................... 45 3.1.2 組合邏輯電路的功能描述.................. 45 3.2 組合邏輯電路的分析....................................... 46 3.2.1 組合邏輯電路的分析方法.................. 46 3.2.2 組合邏輯電路的分析舉例.................. 46 3.3 組合邏輯電路的設計....................................... 47 3.3.1 組合邏輯電路的設計方法.................. 47 3.3.2 組合邏輯電路的設計舉例.................. 48 3.4 常用的組合邏輯電路....................................... 49 3.4.1 編碼器和譯碼器.................................. 50 3.4.2 加法器.................................................. 56 3.4.3 數(shù)據(jù)分配器和數(shù)據(jù)選擇器.................. 59 3.5 實驗二 組合邏輯電路的設計與測試.......... 60 3.5.1 實驗目的.............................................. 60 3.5.2 實驗設備與器件.................................. 61 3.5.3 實驗內容與步驟.................................. 61 3.6 實驗三 集成編碼器、譯碼器的邏輯功能測試及應用....................................... 65 3.6.1 實驗目的.............................................. 65 3.6.2 實驗設備與器件.................................. 65 3.6.3 實驗內容與步驟.................................. 65 活頁學習任務工單2 邏輯筆的設計與制作、調試...................................... 67 本章小結.................................................................... 67 習題............................................................................. 68 第4 章 觸發(fā)器及其應用..................................... 71 4.1 觸發(fā)器概述....................................................... 71 4.2 觸發(fā)器的基本形式........................................... 72 4.2.1 基本RS 觸發(fā)器................................... 72 4.2.2 同步RS 觸發(fā)器................................... 73 4.2.3 同步D 觸發(fā)器..................................... 77 4.2.4 JK 觸發(fā)器............................................. 78 4.2.5 T 觸發(fā)器............................................... 79 4.2.6 T′觸發(fā)器............................................... 80 4.2.7 基本觸發(fā)器的特點.............................. 80 4.3 邊沿觸發(fā)器....................................................... 81 4.3.1 邊沿JK 觸發(fā)器.................................... 81 4.3.2 常見的集成邊沿觸發(fā)器...................... 82 4.4 主從觸發(fā)器....................................................... 84 4.4.1 主從RS 觸發(fā)器................................... 84 4.4.2 主從JK 觸發(fā)器.................................... 85 4.5 觸發(fā)器邏輯功能的轉換................................... 86 4.6 實驗四 觸發(fā)器邏輯功能的測試與轉換...... 87 4.6.1 實驗目的.............................................. 87 4.6.2 實驗設備與器件.................................. 87 4.6.3 實驗儀器與芯片.................................. 88 4.6.4 實驗內容與步驟.................................. 89 4.6.5 實驗總結.............................................. 90 4.7 觸發(fā)器的應用................................................... 91 活頁學習任務工單3 搶答器的制作與調試......... 93 本章小結.................................................................... 93 習題............................................................................. 93 第5 章 集成555 定時器及其應用................ 96 5.1 集成555 定時器概述...................................... 96 5.1.1 555 定時器的電路結構和工作原理... 96 5.1.2 555 定時器的邏輯功能....................... 97 5.2 施密特觸發(fā)器................................................... 98 5.2.1 施密特觸發(fā)器的電路結構.................. 98 5.2.2 施密特觸發(fā)器的工作原理.................. 98 5.2.3 施密特觸發(fā)器的應用........................100 5.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器.................................................101 5.3.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路結構................101 5.3.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作原理................101 5.3.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用........................102 5.4 多諧振蕩器.....................................................103 5.4.1 多諧振蕩器的電路結構....................103 5.4.2 多諧振蕩器的工作原理....................103 5.4.3 多諧振蕩器的應用............................104 5.4.4 石英晶體振蕩器................................105 5.5 實驗五 555 定時器應用電路的測試.........106 5.5.1 實驗目的.............................................106 5.5.2 實驗技術與知識................................106 5.5.3 實驗儀器與芯片................................106 5.5.4 實驗內容與步驟................................107 5.5.5 實驗總結.............................................108 活頁學習任務工單4 雙路報警器的制作與調試...................................109 本章小結...................................................................109 習題...........................................................................110 第6 章 時序邏輯電路及其應用....................112 6.1 時序邏輯電路概述.........................................112 6.2 時序邏輯電路的分析.....................................113 6.2.1 時序邏輯電路的分析方法................113 6.2.2 時序邏輯電路分析舉例....................114 6.3 時序邏輯電路的設計.....................................117 6.3.1 時序邏輯電路的設計步驟................117 6.3.2 時序邏輯電路的設計舉例................117 6.4 計數(shù)器.............................................................119 6.4.1 計數(shù)器的分類....................................119 6.4.2 二進制計數(shù)器....................................119 6.4.3 十進制計數(shù)器....................................121 6.5 集成計數(shù)器及其應用.....................................123 6.5.1 集成十進制同步雙計數(shù)器CD4518...............................................123 6.5.2 集成十進制異步計數(shù)器74LS90 ......124 6.5.3 4 位二進制同步集成加法計數(shù)器74LS161.........................124 6.5.4 4 位集成二進制同步可逆計數(shù)器74LS193.........................125 6.5.5 集成十進制加減計數(shù)/譯碼/鎖存/驅動器CD40110 .......................126 6.5.6 利用集成計數(shù)器構成N 進制計數(shù)器.................................................127 6.6 實驗六 計數(shù)器的測試與應用.....................128 6.6.1 實驗目的.............................................128 6.6.2 實驗技術與設備.................................128 6.6.3 實驗儀器與芯片.................................130 6.6.4 實驗內容與步驟.................................130 6.6.5 實驗總結.............................................133 6.7 寄存器與存儲器.............................................134 6.7.1 寄存器.................................................134 6.7.2 存儲器.................................................138 活頁學習任務工單5 測頻儀的制作與調試.......144 本章小結...................................................................144 習題...........................................................................145 第7 章 模/數(shù)、數(shù)/模轉換器及其應用........149 7.1 模/數(shù)、數(shù)/模轉換器概述...............................149 7.2 A/D 轉換的基本原理......................................149 7.3 A/D 轉換器的原理和主要性能指標.............152 7.3.1 A/D 轉換器的原理.............................152 7.3.2 A/D 轉換器的主要性能指標.............156 7.4 D/A 轉換器的原理和主要性能指標.............158 7.4.1 D/A 轉換器的原理.............................158 7.4.2 D/A 轉換器的主要性能指標.............163 7.5 集成A/D、D/A 轉換器芯片介紹及其應用.........................................164 7.5.1 集成A/D 轉換器芯片介紹及其應用....165 7.5.2 集成D/A 轉換器芯片介紹及其應用....167 7.6 實驗七 ADC0804CN 的應用.....................170 7.6.1 實驗目的.............................................170 7.6.2 實驗設備與器件.................................170 7.6.3 實驗內容與步驟.................................170 7.6.4 實驗總結.............................................172 活頁學習任務工單6 數(shù)顯溫度測試儀電路的制作與調試........................172 本章小結...................................................................172 習 題...................................................................173 附錄A Multisim 軟件介紹及應用實例...... 174 A.1 仿真的意義.................................................... 174 A.2 Multisim 仿真軟件介紹................................ 174 A.3 Multisim 的基本界面..................................... 175 A.3.1 Multisim 的主窗口............................ 175 A.3.2 Multisim 的菜單................................ 175 A.4 門電路仿真實例............................................ 179 A.4.1 74LS00D 集成邏輯門傳輸特性仿真測試............................................ 179 A.4.2 與非門74LS00N 邏輯功能仿真測試............................................ 179 A.4.3 仿真習題:用與非門組成其他功能門電路....................................... 180 A.5 組合邏輯電路仿真實例................................ 181 A.5.1 加法器的仿真(8421 碼轉換成余3 碼的仿真) ............................... 181 A.5.2 74LS138D 譯碼器真值表仿真及邏輯分析............................................ 182 A.5.3 利用虛擬儀器中的邏輯轉換儀進行組合邏輯電路的設計仿真............... 184 A.5.4 編碼器和數(shù)碼顯示電路仿真........... 185 A.5.5 數(shù)據(jù)選擇器電路仿真....................... 187 A.6 觸發(fā)器仿真實例............................................ 188 A.6.1 JK 觸發(fā)器CD4027 的功能仿真...... 188 A.6.2 四路搶答器的仿真測試................... 189 A.7 集成555 定時器仿真實例........................... 190 A.7.1 施密特觸發(fā)器仿真........................... 190 A.7.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路仿真....................... 191 A.7.3 多諧振蕩器仿真............................... 192 A.7.4 救護車警笛電路仿真....................... 193 A.8 時序邏輯電路仿真實例................................ 195 A.8.1 4 位二進制計數(shù)器74LS161 的功能仿真............................................ 195 A.8.2 六十進制計數(shù)器仿真....................... 196 A.9 模/數(shù)、數(shù)/模轉換器仿真實例...................... 196 A.9.1 ADC 仿真.......................................... 196 A.9.2 DAC 仿真.......................................... 197 附錄B 課程習題庫.............................................. 199 參考文獻....................................................................... 220
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