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數(shù)字電子技術(shù) 讀者對(duì)象:職業(yè)教育
本書以理論知識(shí)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目制作為主線,對(duì)數(shù)字電子技術(shù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行介紹。主要內(nèi)容有邏輯代數(shù)基礎(chǔ),門電路及其應(yīng)用,組合邏輯電路及其應(yīng)用,觸發(fā)器及其應(yīng)用,集成555定時(shí)器及其應(yīng)用,時(shí)序邏輯電路及其應(yīng)用,模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用等。
1.工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材。
2.配套活頁(yè)實(shí)訓(xùn)工單。每章理論知識(shí)以一類實(shí)用基本電子電路的分析與應(yīng)用為主線,內(nèi)容獨(dú)立完整、循序漸進(jìn)、通俗易懂、適度夠用。每章配套實(shí)驗(yàn)與技能實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐項(xiàng)目,采用活頁(yè)式工單形式,方便實(shí)用。 3.名師名校!半p高校”湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授主編。
1.本書采用項(xiàng)目化課程模式,以完成工作任務(wù)的技能實(shí)訓(xùn)為主線,進(jìn)行相關(guān)的理論知識(shí)學(xué)習(xí)。通過“讀、做、想、練”等環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生做中學(xué),學(xué)中做,邊講邊練,既激發(fā)學(xué)生的興趣,又能加深對(duì)理論的理解,同時(shí)還能提高學(xué)生動(dòng)手能力。
2.配套活頁(yè)實(shí)訓(xùn)任務(wù)是
第 1 章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ).............................................1
1.1 數(shù)字電子電路的基礎(chǔ)知識(shí).................................1 1.1.1 數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào).............................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(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算.............................5 1.2 邏輯代數(shù)中的3 種基本邏輯運(yùn)算.....................6 1.3 邏輯代數(shù)運(yùn)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(zhuǎn)換...........12 1.5 邏輯函數(shù)的公式化簡(jiǎn)法...................................14 1.5.1 邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)表達(dá)式.......................15 1.5.2 常用的公式化簡(jiǎn)法舉例.......................15 1.6 邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)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(jiǎn)邏輯函數(shù).......................17 1.6.3 具有無關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)及其化簡(jiǎn).......19 本章小結(jié).....................................................................20 習(xí)題.............................................................................21 第 2 章 門電路及其應(yīng)用......................................23 2.1 邏輯門電路概述...............................................23 2.2 半導(dǎo)體元器件的開關(guān)特性...............................24 2.2.1 二極管的開關(guān)特性...............................24 2.2.2 三極管的開關(guān)特性...............................24 2.2.3 MOS 管的開關(guān)特性.............................25 2.3 分立元件邏輯門電路.......................................25 2.3.1 最簡(jiǎn)單的與、或、非門電路...............25 2.3.2 5 種常用的復(fù)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(xiàng).............................................. 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(yīng)用舉例.................................. 36 2.5 實(shí)驗(yàn)一 集成邏輯門電路功能的 測(cè)試與轉(zhuǎn)換....................................................... 39 2.5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?9 2.5.2 實(shí)驗(yàn)箱技術(shù)與知識(shí).............................. 39 2.5.3 實(shí)驗(yàn)儀器與芯片.................................. 40 2.5.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟.................................. 40 2.5.5 實(shí)驗(yàn)總結(jié).............................................. 42 活頁(yè)學(xué)習(xí)任務(wù)工單1 聲光控延時(shí)開關(guān)的制作與調(diào)試..................................... 42 本章小結(jié)..................................................................... 42 習(xí)題............................................................................. 43 第3 章 組合邏輯電路及其應(yīng)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(diǎn).......................... 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(shè)計(jì)....................................... 47 3.3.1 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法.................. 47 3.3.2 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)二 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試.......... 60 3.5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?0 3.5.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件.................................. 61 3.5.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟.................................. 61 3.6 實(shí)驗(yàn)三 集成編碼器、譯碼器的邏輯功能測(cè)試及應(yīng)用....................................... 65 3.6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?5 3.6.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件.................................. 65 3.6.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟.................................. 65 活頁(yè)學(xué)習(xí)任務(wù)工單2 邏輯筆的設(shè)計(jì)與制作、調(diào)試...................................... 67 本章小結(jié).................................................................... 67 習(xí)題............................................................................. 68 第4 章 觸發(fā)器及其應(yīng)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(diǎn).............................. 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(zhuǎn)換................................... 86 4.6 實(shí)驗(yàn)四 觸發(fā)器邏輯功能的測(cè)試與轉(zhuǎn)換...... 87 4.6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?7 4.6.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件.................................. 87 4.6.3 實(shí)驗(yàn)儀器與芯片.................................. 88 4.6.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟.................................. 89 4.6.5 實(shí)驗(yàn)總結(jié).............................................. 90 4.7 觸發(fā)器的應(yīng)用................................................... 91 活頁(yè)學(xué)習(xí)任務(wù)工單3 搶答器的制作與調(diào)試......... 93 本章小結(jié).................................................................... 93 習(xí)題............................................................................. 93 第5 章 集成555 定時(shí)器及其應(yīng)用................ 96 5.1 集成555 定時(shí)器概述...................................... 96 5.1.1 555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理... 96 5.1.2 555 定時(shí)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(jié)構(gòu).................. 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(yīng)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(jié)構(gòu)................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(yīng)用........................102 5.4 多諧振蕩器.....................................................103 5.4.1 多諧振蕩器的電路結(jié)構(gòu)....................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(yīng)用............................104 5.4.4 石英晶體振蕩器................................105 5.5 實(shí)驗(yàn)五 555 定時(shí)器應(yīng)用電路的測(cè)試.........106 5.5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?06 5.5.2 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與知識(shí)................................106 5.5.3 實(shí)驗(yàn)儀器與芯片................................106 5.5.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟................................107 5.5.5 實(shí)驗(yàn)總結(jié).............................................108 活頁(yè)學(xué)習(xí)任務(wù)工單4 雙路報(bào)警器的制作與調(diào)試...................................109 本章小結(jié)...................................................................109 習(xí)題...........................................................................110 第6 章 時(shí)序邏輯電路及其應(yīng)用....................112 6.1 時(shí)序邏輯電路概述.........................................112 6.2 時(shí)序邏輯電路的分析.....................................113 6.2.1 時(shí)序邏輯電路的分析方法................113 6.2.2 時(shí)序邏輯電路分析舉例....................114 6.3 時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì).....................................117 6.3.1 時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟................117 6.3.2 時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)舉例................117 6.4 計(jì)數(shù)器.............................................................119 6.4.1 計(jì)數(shù)器的分類....................................119 6.4.2 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器....................................119 6.4.3 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器....................................121 6.5 集成計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用.....................................123 6.5.1 集成十進(jìn)制同步雙計(jì)數(shù)器CD4518...............................................123 6.5.2 集成十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器74LS90 ......124 6.5.3 4 位二進(jìn)制同步集成加法計(jì)數(shù)器74LS161.........................124 6.5.4 4 位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74LS193.........................125 6.5.5 集成十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)/譯碼/鎖存/驅(qū)動(dòng)器CD40110 .......................126 6.5.6 利用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N 進(jìn)制計(jì)數(shù)器.................................................127 6.6 實(shí)驗(yàn)六 計(jì)數(shù)器的測(cè)試與應(yīng)用.....................128 6.6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?28 6.6.2 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與設(shè)備.................................128 6.6.3 實(shí)驗(yàn)儀器與芯片.................................130 6.6.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟.................................130 6.6.5 實(shí)驗(yàn)總結(jié).............................................133 6.7 寄存器與存儲(chǔ)器.............................................134 6.7.1 寄存器.................................................134 6.7.2 存儲(chǔ)器.................................................138 活頁(yè)學(xué)習(xí)任務(wù)工單5 測(cè)頻儀的制作與調(diào)試.......144 本章小結(jié)...................................................................144 習(xí)題...........................................................................145 第7 章 模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用........149 7.1 模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器概述...............................149 7.2 A/D 轉(zhuǎn)換的基本原理......................................149 7.3 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理和主要性能指標(biāo).............152 7.3.1 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理.............................152 7.3.2 A/D 轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo).............156 7.4 D/A 轉(zhuǎn)換器的原理和主要性能指標(biāo).............158 7.4.1 D/A 轉(zhuǎn)換器的原理.............................158 7.4.2 D/A 轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo).............163 7.5 集成A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器芯片介紹及其應(yīng)用.........................................164 7.5.1 集成A/D 轉(zhuǎn)換器芯片介紹及其應(yīng)用....165 7.5.2 集成D/A 轉(zhuǎn)換器芯片介紹及其應(yīng)用....167 7.6 實(shí)驗(yàn)七 ADC0804CN 的應(yīng)用.....................170 7.6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?70 7.6.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件.................................170 7.6.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟.................................170 7.6.4 實(shí)驗(yàn)總結(jié).............................................172 活頁(yè)學(xué)習(xí)任務(wù)工單6 數(shù)顯溫度測(cè)試儀電路的制作與調(diào)試........................172 本章小結(jié)...................................................................172 習(xí) 題...................................................................173 附錄A Multisim 軟件介紹及應(yīng)用實(shí)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(shí)例............................................ 179 A.4.1 74LS00D 集成邏輯門傳輸特性仿真測(cè)試............................................ 179 A.4.2 與非門74LS00N 邏輯功能仿真測(cè)試............................................ 179 A.4.3 仿真習(xí)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(shí)例................................ 181 A.5.1 加法器的仿真(8421 碼轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換儀進(jìn)行組合邏輯電路的設(shè)計(jì)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(shí)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(cè)試................... 189 A.7 集成555 定時(shí)器仿真實(shí)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(hù)車警笛電路仿真....................... 193 A.8 時(shí)序邏輯電路仿真實(shí)例................................ 195 A.8.1 4 位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161 的功能仿真............................................ 195 A.8.2 六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器仿真....................... 196 A.9 模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器仿真實(shí)例...................... 196 A.9.1 ADC 仿真.......................................... 196 A.9.2 DAC 仿真.......................................... 197 附錄B 課程習(xí)題庫(kù).............................................. 199 參考文獻(xiàn)....................................................................... 220
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