本書共5章,第1章是數字電路實驗基礎知識,主要介紹數字集成器件相關知識和數字電路實驗相關知識等;第2章是數字電路基礎實驗,共安排了12個實驗內容;第3章是數字電路綜合設計實驗,安排了6個經典的綜合設計實驗項目;第4章是數字電路Multisim仿真實驗,安排了7個Multisim仿真實驗;第5章是基于FPGA的數字電路實驗,包含FPGA實驗平臺概述、6個基于Verilog的FPGA設計和5個基于原理圖的FPGA設計。
本書的特點是從基礎驗證性實驗到綜合設計性實驗,由淺入深、循序漸進、層次分明。基礎驗證性實驗配合理論教學,幫助學生建立對理論知識的感性認識,促進理論學習;綜合設計性實驗引導學生學習數字電路系統的設計思路和設計方法,檢驗和培養學生綜合運用所學知識來分析、解決工程實際問題的能力,提高學生的工程素養,激發其創新思維。
本書可作為高等學校電子信息類、計算機類專業“數字電子技術實驗”“數字電子電路實驗”等課程的教材,也可供相關工程技術人員、教師和學生參考。
實驗內容豐富:包含了數字電路實驗基本知識、數字電路基礎實驗、數字電路綜合設計實驗、數字電路Multisim仿真實驗和基于FPGA的數字電路實驗。
層次結構合理:本著循序漸進的原則,內容由易到難,包含門電路的功能測試、數字電路的功能驗證與設計、小型數字系統的功能驗證與設計、中等難度數字系統的設計等,每個實驗既有驗證性實驗部分,也有設計性實驗部分,針對不同專業、不同基礎的學生可根據情況安排相應的教學內容。
實驗方法科學:在保留經典的傳統設計方法的基礎上,增加了仿真技術的應用與基于FPGA的設計方法。對于簡單的數字電路,采用傳統的設計方法較為方便,省去了對源文件的編譯、下載等過程;而對于復雜的數字電路或系統,借助EDA軟件仿真,可以判斷出電路工作的情況,修改設計相對于傳統設計方法要方便得多,同時也能縮短設計周期、降低成本。
“數字電子技術實驗”是一門實踐性很強的技術基礎課,實驗教學在該課程中有極其重要的地位。通過實驗教學,學生可以進一步掌握基礎知識、基本實驗方法及基本實驗技能,培養獨立解決問題的能力、實事求是的科學態度和踏實細致的工作作風,為畢業后走上社會,從事各項工作打下良好的基礎。本書是編者在總結多年實踐教學改革經驗的基礎上,綜合考慮了理論課程特點和技術發展趨勢,為適應當前創新型人才培養目標要求而編寫的。
在實驗內容上,包含了數字電路實驗基本知識、數字電路基礎實驗、數字電路綜合設計實驗、數字電路Multisim仿真實驗和基于FPGA的數字電路實驗5章。
在層次結構上,本著循序漸進的原則,內容由易到難,包含門電路的功能測試、數字電路的功能驗證與設計、小型數字系統的功能驗證與設計、中等難度數字系統的設計等,每個實驗既有驗證性實驗部分,也有設計性實驗部分,層次清晰,針對不同專業、不同基礎的學生可根據情況安排相應的教學內容。
在實驗方法上,本書在保留經典的傳統設計方法的基礎上,增加了仿真技術的應用與基于FPGA的設計方法。事實證明,不同的實驗方法有各自的優缺點,互相是不可取代的。從數字設計的角度來看,將不同的實驗方法有機地結合起來能達到事半功倍的效果。一般情況下,對于簡單的數字電路,采用傳統的設計方法較為方便,省去了對源文件的編譯、下載等過程;而對于復雜的數字電路或系統,借助EDA軟件仿真,可以判斷出電路工作的情況,修改設計相對于傳統設計方法要方便得多,同時也能縮短設計周期、降低成本。
感謝機械工業出版社在本書出版過程中給予的大力支持。由于編者水平有限,書中不妥之處在所難免,懇請讀者批評指正。
前言
第1章數字電路實驗基本知識1
11關于數字集成器件1
111數字集成器件的發展和分類1
112TTL集成電路的特點2
113CMOS集成電路的特點2
114TTL與CMOS混用時應注意的
問題3
115數字集成電路的數據手冊6
116邏輯電平8
12關于數字電路實驗9
121數字電路實驗的基本過程10
122數字電路的安裝與調試11
123數字電路實驗的方法16
第2章數字電路基礎實驗17
21基本門電路17
211實驗目的17
212實驗設備17
213實驗原理17
214實驗內容23
215實驗報告27
216思考題27
22OC/OD門和三態門27
221實驗目的27
222實驗設備27
223實驗原理28
224實驗內容31
225實驗報告33
226思考題33
23SSI組合邏輯電路34
231實驗目的34
232實驗設備34
233實驗原理34
234實驗內容38
235實驗報告38
236思考題38
24加法器與數據比較器39
241實驗目的39
242實驗設備39
243實驗原理39
244實驗內容43
245實驗報告44
246思考題44
25編碼器與譯碼器44
251實驗目的44
252實驗設備45
253實驗原理45
254實驗內容50
255實驗報告51
256思考題51
26數據選擇器與分配器51
261實驗目的51
262實驗設備51
263實驗原理51
264實驗內容55
265實驗報告56
266思考題56
27觸發器56
271實驗目的56
272實驗設備57
273實驗原理57
274實驗內容62
275實驗報告64
276思考題64
28集成計數器65
281實驗目的65
282實驗設備65
283實驗原理65
284實驗內容68
285實驗報告69
286思考題69
29集成移位寄存器70
291實驗目的70
292實驗設備70
293實驗原理70
294實驗內容74
295實驗報告75
296思考題75
210靜態隨機存取存儲器(SRAM)75
2101實驗目的75
2102實驗設備75
2103實驗原理75
2104實驗內容79
2105實驗報告81
2106思考題81
211555定時器81
2111實驗目的81
2112實驗設備81
2113實驗原理82
2114實驗內容85
2115實驗報告86
2116思考題86
212A/D、D/A轉換器86
2121實驗目的86
2122實驗設備87
2123實驗原理87
2124實驗內容95
2125實驗報告97
2126思考題97
第3章數字電路綜合設計實驗98
31籃球競賽24s定時器的設計98
311設計目的98
312設計任務98
313設計舉例99
314思考題100
32汽車尾燈控制電路的設計102
321設計目的102
322設計任務102
323設計舉例102
324思考題105
33彩燈循環控制器的設計106
331設計目的106
332設計任務106
333設計舉例106
334思考題109
34多路智力競賽搶答器的設計109
341設計目的109
342設計任務109
343設計舉例110
344思考題115
35簡易數字頻率計的設計115
351設計目的115
352設計任務115
353設計舉例116
354思考題121
36數字鐘電路設計121
361設計目的121
362設計任務121
363設計舉例122
364思考題127
數字電子技術實驗目錄第4章數字電路Multisim仿真
實驗128
41集成邏輯門的應用128
411實驗目的128
412實驗內容128
413實驗報告137
42半加器和全加器137
421實驗目的137
422實驗內容137
423實驗報告142
43競爭冒險現象及其消除142
431實驗目的142
432實驗內容143
433實驗報告145
44D觸發器146
441實驗目的146
442實驗內容146
443實驗報告149
45移位寄存器149
451實驗目的149
452實驗內容149
453實驗報告152
46計數、譯碼和顯示電路152
461實驗目的152
462實驗內容152
463實驗報告156
47555定時器156
471實驗目的156
472實驗內容156
473實驗報告161
第5章基于FPGA的數字電路實驗162
51FPGA實驗平臺概述162
511FPGA的基本結構及特點162
512基于FPGA的設計流程163
513硬件平臺——EGO1簡介165
514硬件描述語言(HDL)簡介165
515軟件平臺——Vivado簡介166
52基于Verilog的流水燈設計166
521實驗目的166
522實驗內容與步驟167
53基于Verilog的譯碼器設計181
531實驗目的181
532實驗內容與步驟181
54基于Verilog的編碼器設計183
541實驗目的183
542實驗內容與步驟183
55基于Verilog的表決器設計185
551實驗目的185
552實驗內容與步驟185
56基于Verilog的加法器設計188
561實驗目的188
562實驗內容與步驟188
57基于Verilog的計數器設計189
571實驗目的189
572實驗內容與步驟189
58IP核封裝實驗191
581實驗目的191
582實驗內容與步驟191
59基于IP集成的計數器設計200