数字系统――原理与应用

图书标准信息

• 作者 [美]尼尔·S.威德默（NealS.Widmer）；[美]格雷戈里·L.莫斯（GregoryL.Moss）；[美]罗纳德·J.托奇（RonaldJ.Tocci）
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2025-06
• 版次 1
• ISBN 9787121505669
• 定价 268.00元
• 装帧 平装
• 开本 其他
• 页数 1.020页

【内容简介】

本书适合作为本科电子信息类专业的数字电子技术基础、数字电路或数字逻辑电路课程的教材。全书从基本逻辑电路讲起，接着讨论数字集成电路、中规模集成电路、数模和模数转换器、存储器、可编程逻辑器件，并将硬件描述语言贯穿全书，将理论讲解与应用能力培养同步推进。书中还讨论了数字电路的故障检测与排除方法，并给出了较多的应用实例。本书包含例题、复习题和不同层次的习题，题量丰富且提供答案。各章末对重要术语进行总结，便于读者复习巩固。

【作者简介】

Neal S. Widmer 美国普度大学理工学院荣誉教授，拥有30多年的数字电子学授课经验。在普度大学获电子工程技术本科学位和工业工程硕士学位。从本书第6版起参与本书编写。Gregory L. Moss 美国普度大学电子工程技术荣誉教授，拥有30多年的数字电子学授课经验。从本书第10版起参与本书编写，完成并更新了本书多个版本的配套实验教材。Ronald J. Tocci 美国门罗社区学院（位于纽约州罗切斯特市）电子工程技术荣誉教授，曾多年担任系主任。除了从1980年起首次出版本书，他还曾在电子器件、微处理器等方向著有多部经典教材。

Neal S. Widmer 美国普度大学理工学院荣誉教授，拥有30多年的数字电子学授课经验。在普度大学获电子工程技术本科学位和工业工程硕士学位。从本书第6版起参与本书编写。Gregory L. Moss 美国普度大学电子工程技术荣誉教授，拥有30多年的数字电子学授课经验。从本书第10版起参与本书编写，完成并更新了本书多个版本的配套实验教材。Ronald J. Tocci 美国门罗社区学院（位于纽约州罗切斯特市）电子工程技术荣誉教授，曾多年担任系主任。除了从1980年起首次出版本书，他还曾在电子器件、微处理器等方向著有多部经典教材。

【目录】

Chapter 1  Introductory Concepts  基本概念  2
1-1  Introduction to Digital 1s and 0s  初探数字0和1  4
1-2  Digital Signals  数字信号  9
1-3  Logic Circuits and Evolving Technology  逻辑电路及其技术变革  13
1-4  Numerical Representations  数的表示  14
1-5  Digital and Analog Systems  数字系统和模拟系统  17
1-6  Digital Number Systems  数制  19
1-7  Representing Signals with Numeric Quantities  用数字量表示信号  23
1-8  Parallel and Serial Transmission  并行和串行传输  25
1-9  Memory  存储器  27
1-10  Digital Computers  数字计算机  28

Chapter 2  Number Systems and Codes  数制与编码  36
2-1  Binary-to-Decimal Conversions  二进制数到十进制数的转换  38
2-2  Decimal-to-Binary Conversions  十进制数到二进制数的转换  39
2-3  Hexadecimal Number System  十六进制  41
2-4  BCD Code  BCD码  46
2-5  The Gray Code  格雷码  48
2-6  Putting it All Together  数和码的对比  51
2-7  The Byte, Nibble, and Word  字节、半字节和字  52
2-8  Alphanumeric Codes  字符数字码  53
2-9  Parity Method for Error Detection  用于差错检测的奇偶校验法  56
2-10  Applications  应用实例  59

Chapter 3  Describing Logic Circuits  描述逻辑电路  68
3-1  Boolean Constants and Variables  布尔常量和变量  71
3-2  Truth Tables  真值表  72
3-3  OR Operation with OR Gates  或运算和或门  73
3-4  AND Operation with AND Gates  与运算和与门  77
3-5  NOT Operation  非运算  80
3-6  Describing Logic Circuits Algebraically  用代数法描述逻辑电路  82
3-7  Evaluating Logic-Circuit Outputs  求逻辑电路的输出值  84
3-8  Implementing Circuits from Boolean Expressions  根据布尔表达式画出逻辑电路图  87
3-9  NOR Gates and NAND Gates  或非门和与非门  88
3-10  Boolean Theorems  布尔定理  92
3-11  DeMorgan’s Theorems  摩根定理  95
3-12  Universality of NAND Gates and NOR Gates  与非门和或非门的通用性  99
3-13  Alternate Logic-Gate Representations  逻辑门的替代符号  102
3-14  Which Gate Representation to Use  怎样选择逻辑符号  105
3-15  Propagation Delay  传播延迟  111
3-16  Summary of Methods to Describe Logic Circuits  逻辑电路描述方法小结  112
3-17  Description Languages Versus Programming Languages  硬件描述语言与程序设计语言的对比  114
3-18  Implementing Logic Circuits with PLDs  用PLD实现逻辑电路  117
3-19  HDL Format and Syntax  HDL格式和语法  118
3-20  Intermediate Signals  中间信号  121

Chapter 4  Combinational Logic Circuits  组合逻辑电路  136
4-1  Sum-of-Products Form  与或表达式  138
4-2  Simplifying Logic Circuits  化简逻辑电路  139
4-3  Algebraic Simplification  代数化简法  140
4-4  Designing Combinational Logic Circuits  组合逻辑电路设计  145
4-5  Karnaugh Map Method  卡诺图法  152
4-6  Exclusive-OR and Exclusive-NOR Circuits  异或和同或电路  163
4-7  Parity Generator and Checker  奇偶校验发生器和检验器  169
4-8  Enable/Disable Circuits  使能/禁止电路  170
4-9  Basic Characteristics of Legacy Digital ICs  数字集成电路的基本特性  173
4-10  Troubleshooting Digital Systems  数字系统的故障检测  180
4-11  Internal Digital IC Faults  数字集成电路的内部故障  182
4-12  External Faults  外部故障  186
4-13  Troubleshooting Prototyped Circuits  原型电路故障检测  190
4-14  Programmable Logic Devices  可编程逻辑器件  194
4-15  Representing Data in HDL  HDL的数据表示方法  202
4-16  Truth Tables Using HDL  HDL的真值表  207
4-17  Decision Control Structures in HDL  HDL的决策控制结构  210

Chapter 5  Flip-Flops and Related Devices  触发器和相关器件  236
5-1  NAND Gate Latch  与非门锁存器  239
5-2  NOR Gate Latch  或非门锁存器  245
5-3  Troubleshooting Case Study  故障检测案例研究  247
5-4  Digital Pulses  数字脉冲  249
5-5  Clock Signals and Clocked Flip-Flops  时钟信号与触发器  251
5-6  Clocked S-R Flip-Flop  S-R触发器  254
5-7  Clocked J-K Flip-Flop  J-K触发器  258
5-8  Clocked D Flip-Flop  D触发器  260
5-9  D Latch (Transparent Latch)  D锁存器(透明锁存器)  262
5-10  Asynchronous Inputs  异步输入  264
5-11  Flip-Flop Timing Considerations  触发器的时序参数分析  267
5-12  Potential Timing Problem in FF Circuits  触发器电路中的潜在时序问题  269
5-13  Flip-Flop Applications  触发器应用  271
5-14  Flip-Flop Synchronization  触发器的同步  272
5-15  Detecting an Input Sequence  输入顺序检测  273
5-16  Detecting a Transition or “Event”  转换或“事件”检测  275
5-17  Data Storage and Transfer  数据存储和传输  276
5-18  Serial Data Transfer: Shift Registers  串行数据传输：移位寄存器  278
5-19  Frequency Division and Counting  分频和计数  282
5-20  Application of Flip-Flops with Timing Constraints  带时序约束的触发器应用  286
5-21  Microcomputer Application  微机应用  293
5-22  Schmitt-Trigger Devices  施密特触发器器件  294
5-23  One-Shot (Monostable Multivibrator)  单稳态触发器  296
5-24  Clock Generator Circuits  时钟脉冲产生电路  299
5-25  Troubleshooting Flip-Flop Circuits  触发器电路故障检测  302
5-26  Sequential Circuits in PLDs Using Schematic Entry  用原理图输入构成PLD时序电路  307
5-27  Sequential Circuits Using HDL  用HDL构成时序电路  311
5-28  Edge-Triggered Devices  边沿触发器件  315
5-29  HDL Circuits with Multiple Components  用多个元件构成的HDL电路  320

Chapter 6  Digital Arithmetic: Operations and Circuits  数字运算：运算规则与电路  340
6-1  Binary Addition and Subtraction  二进制加法和减法  342
6-2  Representing Signed Numbers  有符号数的表示方法  343
6-3  Addition in the 2’s-Complement System  补码系统中的加法  351
6-4  Subtraction in the 2’s-Complement System  补码系统中的减法  352
6-5  Multiplication of Binary Numbers  二进制数乘法  355
6-6  Binary Division  二进制除法  357
6-7  BCD Addition  BCD码加法  357
6-8  Hexadecimal Arithmetic  十六进制运算  360
6-9  Arithmetic Circuits  算术运算电路  363
6-10  Parallel Binary Adder  并行二进制加法器  364
6-11  Design of a Full Adder  全加器设计  366
6-12  Complete Parallel Adder with Registers  完整的带寄存器的并行加法器  369
6-13  Carry Propagation  进位传递(超前进位)  372
6-14  Integrated-Circuit Parallel Adder  集成电路并行加法器  373
6-15  2’s-Complement Circuits  补码电路  375
6-16  ALU Integrated Circuits  ALU集成电路  378
6-17  Troubleshooting Case Study  故障检测案例研究  382
6-18  Using Altera Library Functions  使用Altera库函数  384
6-19  Logical Operations on Bit Arrays with HDLs  HDL位数组逻辑运算  390
6-20  HDL Adders  HDL加法器  392
6-21  Parameterizing the Bit Capacity of a Circuit  电路位容量参数化  394

Chapter 7 Counters and Registers  计数器和寄存器  408
7-1  Asynchronous (Ripple) Counters  异步（串行)计数器  410
7-2  Propagation Delay in Ripple Counters  串行计数器中的传播延迟  414
7-3  Synchronous (Parallel) Counters  同步（并行)计数器  416
7-4  Counters with Mod Numbers ＜ 2N  模数小于2N的计数器  419
7-5  Synchronous Down and Up/Down Counters  同步减法计数器和可逆计数器  426
7-6  Presettable Counters  可预置计数器  428
7-7  IC Synchronous Counters  IC同步计数器  430
7-8  Decoding a Counter  计数器译码  440
7-9  Analyzing Synchronous Counters  同步计数器分析  444
7-10  Synchronous Counter Design  同步计数器设计  447
7-11  Altera Library Functions for Counters  Altera计数器库函数  456
7-12  HDL Counters  HDL计数器  460
7-13  Wiring HDL Modules Together  HDL模块布线综合  473
7-14  State Machines  状态机  481
7-15  Register Data Transfer  寄存器数据传输  493
7-16  IC Registers  集成电路寄存器  493
7-17  Shift-Register Counters  移位寄存器型计数器  502
7-18  Troubleshooting  故障检测  506
7-19  Megafunction Registers  宏功能寄存器  509
7-20  HDL Registers  HDL寄存器  513
7-21  HDL Ring Counters  HDL环形计数器  519
7-22  HDL One-Shots  HDL单稳态触发器  521

Chapter 8  Integrated-Circuit Logic Families  集成电路逻辑家族  550
8-1  Digital IC Terminology  数字集成电路术语  552
8-2  The TTL Logic Family  TTL逻辑系列  561
8-3  TTL Data Sheets  TTL数据表  566
8-4  TTL Series Characteristics  TTL系列特性  569
8-5  TTL Loading and Fan-Out  TTL负载能力和扇出系数  573
8-6  Other TTL Characteristics  其他TTL特性  578
8-7  MOS Technology  MOS工艺  582
8-8  Complementary MOS Logic  CMOS逻辑电路  585
8-9  CMOS Series Characteristics  CMOS系列特性  588
8-10  Low-Voltage Technology  低电压工艺  594
8-11  Open-Collector/Open-Drain Outputs  集电极开路/漏极开路输出  597
8-12  Tristate (Three-State) Logic Outputs  三态逻辑输出  602
8-13  High-Speed Bus Interface Logic  高速总线接口逻辑  605
8-14  CMOS Transmission Gate (Bilateral Switch)  CMOS传输门(双向开关)  607
8-15  IC Interfacing  IC接口  609
8-16  Mixed-Voltage Interfacing  不同逻辑电平电路接口技术  614
8-17  Analog Voltage Comparators  模拟电压比较器  616
8-18  Troubleshooting  故障检测  617
8-19  Characteristics of an FPGA  FPGA特性实例  619

Chapter 9  MSI Logic Circuits  MSI逻辑电路  638
9-1  Decoders  译码器  639
9-2  BCD-to-7-Segment Decoder/Drivers  BCD-7段译码器/驱动器  647
9-3  Liquid-Crystal Displays  液晶显示器  649
9-4  Encoders  编码器  653
9-5  Troubleshooting  故障检测  659
9-6  Multiplexers (Data Selectors)  多路复用器(数据选择器)  662
9-7  Multiplexer Applications  多路复用器应用  668
9-8  Demultiplexers (Data Distributors)  多路分配器(数据分配器)  673
9-9  More Troubleshooting  关于故障检测的进一步讨论  683
9-10  Magnitude Comparator  数值比较器  687
9-11  Code Converters  代码转换器  690
9-12  Data Busing  数据总线  694
9-13  The 74ALS173/HC173 Tristate Register  74ALS173/HC173三态寄存器  696
9-14  Data Bus Operation  数据总线操作  698
9-15  Decoders Using HDL  HDL译码器  705
9-16  The HDL 7-Segment Decoder/Driver  HDL 7段译码器/驱动器  709
9-17  Encoders Using HDL  HDL编码器  712
9-18  HDL Multiplexers and Demultiplexers  HDL数据选择器与数据分配器  716
9-19  HDL Magnitude Comparators  HDL数值比较器  720
9-20  HDL Code Converters  HDL代码转换器  721

Chapter 10  Digital System Projects Using HDL  应用HDL设计数字系统项目  744
10-1  Small-Project Management  小项目的管理  746
10-2  Stepper Motor Driver Project  步进电机驱动器  747
10-3  Keypad Encoder Project  键盘编码器  755
10-4  Digital Clock Project  数字时钟  761
10-5  Microwave Oven Project  微波炉  778
10-6  Frequency Counter Project  频率计  785

Chapter 11  Interfacing with the Analog World  与模拟电路的接口  794
11-1  Review of Digital Versus Analog  数字量与模拟量回顾  795
11-2  Digital-to-Analog Conversion  数模转换  797
11-3  DAC Circuitry  数模转换器电路  804
11-4  DAC Specifications  数模转换器技术指标  810
11-5  An Integrated-Circuit DAC  集成电路数模转换器  812
11-6  DAC Applications  数模转换器应用  813
11-7  Troubleshooting DACs  数模转换器故障检测  814
11-8  Analog-to-Digital Conversion  模数转换  816
11-9  Digital-Ramp ADC  数字斜坡模数转换器  817
11-10  Data Acquisition  数据采集  822
11-11  Successive-Approximation ADC  逐次渐近型模数转换器  826
11-12  Flash ADCs  快闪模数转换器  834
11-13  Other A/D Conversion Methods  其他模数转换方法  836
11-14  Typical ADC Architectures for Applications  实际应用中的典型模数转换器结构  842
11-15  Sample-and-Hold Circuits  采样保持电路  843
11-16  Multiplexing  多路复用  844
11-17  Digital Signal Processing (DSP)  数字信号处理  845
11-18  Applications of Analog Interfacing  模拟接口的应用  849

Chapter 12  Memory Devices  存储器件  866
12-1  Memory Terminology  存储器术语  868
12-2  General Memory Operation  通用存储器工作原理  872
12-3  CPU-Memory Connections  CPU与存储器的连接  875
12-4  Read-Only Memories  只读存储器(ROM)  877
12-5  ROM Architecture  ROM结构  879
12-6  ROM Timing