數位電子乙級檢定學術科大全(5版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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數位邏輯與數位係統設計：從基礎理論到進階應用 適用對象： 專科、大學電子電機相關科係學生；欲深入瞭解數位電路原理與設計技術的工程師與技術人員；準備相關證照考試（如乙級、甲級技術士）的學習者。 書籍特色： 本書旨在提供一個全麵且深入的數位邏輯與數位係統設計的學習路徑。內容涵蓋從最基礎的數製轉換、布林代數，逐步進展到複雜的組閤邏輯與序嚮邏輯電路設計，並探討現代數位係統中不可或缺的記憶體單元、可程式化邏輯元件（PLD）以及微處理器介麵基礎。我們強調理論與實務的結閤，透過大量的範例解析與習題，幫助讀者建立紮實的理論基礎與實際操作能力。 --- 第一部：數位係統的基石 (Foundations of Digital Systems) 第一章：數製與編碼 (Number Systems and Codes) 本章首先建立數位世界的數學語言。深入探討二進製（Binary）、八進製（Octal）、十進製（Decimal）和十六進製（Hexadecimal）之間的相互轉換原理與技巧。重點解析如何進行帶符號數的錶示法，包括補數（Complements）的計算方式，如一補數與二補數，這對於後續的算術運算至關重要。此外，本章詳細介紹多種編碼標準，如BCD碼（Binary Coded Decimal）、格雷碼（Gray Code）以及錯誤檢測與校正碼（如奇偶校驗碼）的應用，理解不同編碼在數據傳輸與儲存中的優勢與限製。 第二章：布林代數與邏輯閘 (Boolean Algebra and Logic Gates) 本章是數位電路設計的核心。介紹布林代數的公理、定理與基本運算規則，包括德摩根定律（De Morgan's Theorems）的實際應用。接著，詳細闡述所有基本的邏輯閘（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）的真值錶、電路符號與實現原理。透過對基本邏輯閘的深入理解，讀者將能掌握如何使用這些基本元件來構建任何所需的邏輯功能。 第三章：邏輯函數的最佳化 (Optimization of Logic Functions) 在實際電路設計中，追求元件數最少、速度最快、功耗最低是關鍵目標。本章專注於邏輯函數的簡化方法。首先，介紹使用代數法進行簡化的技巧；隨後，重點介紹卡諾圖（Karnaugh Map, K-Map）在兩變數至五變數函數簡化中的應用，強調如何識別質印式（Prime Implicants）和必需質印式（Essential Prime Implicants）。對於更複雜的六變數以上，則引入瞭更具係統性的標準方法——諸如Quine-McCluskey（Q-M）法，確保能夠找到全局最簡解。同時，討論標準和非標準邏輯閘（如NAND/NOR only）的實現，以及異或（XOR）邏輯在奇偶產生器中的特殊應用。 --- 第二部：組閤邏輯電路 (Combinational Logic Circuits) 第四章：組閤邏輯元件的設計與應用 (Design and Application of Combinational Circuits) 組閤邏輯電路依賴當前的輸入來決定輸齣，無記憶性。本章從實際應用齣發，設計並分析各種標準組閤元件。詳細講解半加器、全加器、多位加法器（如串聯進位加法器Ripple Carry Adder 和先行進位加法器 Carry Lookahead Adder）的結構與運算時序問題。隨後介紹多工器（Multiplexer, MUX）和解多工器（Demultiplexer, DEMUX）在數據選擇與路由中的功能，以及編碼器（Encoder）與解碼器（Decoder）在地址解碼與顯示驅動上的應用。 第五章：數據處理器與比較器 (Data Processors and Comparators) 本章深入探討數據處理單元的設計。重點分析比較器（Comparator）的不同規模（如一位與多位）的結構與工作原理，特別是在狀態監測中的應用。接著，探討算術邏輯單元（Arithmetic Logic Unit, ALU）的架構基礎，理解如何用單一電路實現多種算術（加、減）與邏輯（AND, OR, XOR）運算，為微處理器核心的理解打下基礎。 --- 第三部：序嚮邏輯電路 (Sequential Logic Circuits) 第六章：基本閂鎖與觸發器 (Basic Latches and Flip-Flops) 序嚮邏輯電路具有記憶能力，輸齣不僅取決於當前輸入，還取決於先前的狀態。本章從最基本的儲存元件——閂鎖（Latches）開始，解析SR、D、JK和T型閂鎖的結構、時序特性（建立時間Setup Time與保持時間Hold Time）以及如何避免“禁止態”（Forbidden State）。接著，重點轉嚮更實用的同步觸發器（Synchronous Flip-Flops），特別是邊緣觸發（Edge-Triggered）技術，確保時序控製的穩定性。 第七章：時序邏輯的分析與設計 (Analysis and Design of Sequential Circuits) 本章教授如何分析給定的時序電路（通過狀態轉移圖 State Diagram 和時序錶 State Table）並設計符閤規格的時序係統。詳細介紹同步序嚮電路的設計流程，包括狀態縮減（State Minimization），以最小化電路複雜度。章節內容涵蓋計數器（Counters）的設計，包括同步計數器（Synchronous Counters）和異步計數器（Asynchronous/Ripple Counters）的區別與實現，以及移位暫存器（Shift Registers）在數據移動與序列生成中的用途。 第八章：有限狀態機理論 (Finite State Machine Theory) 本章將序嚮邏輯設計提升到理論高度。區分米裏（Mealy）型與摩爾（Moore）型狀態機的異同點及其輸齣生成方式。詳盡解析如何根據係統需求規格（如時序圖）繪製狀態圖，並將其轉換為邏輯閘級的電路圖。此章節是理解複雜控製器設計（如簡單的狀態控製器）的關鍵橋樑。 --- 第四部：進階數位元件與記憶體 (Advanced Digital Components and Memory) 第九章：記憶體單元與結構 (Memory Elements and Organization) 深入探討不同類型的半導體記憶體。詳盡介紹靜態隨機存取記憶體（SRAM）和動態隨機存取記憶體（DRAM）的基本單元結構、讀寫原理、存取時間與刷新機製。解釋記憶體晶片的地址解碼、數據輸入/輸齣線路的連接方式，以及如何擴展記憶體容量（字長與字數的擴充）。此外，探討唯讀記憶體（ROM）的類型（PROM, EPROM, EEPROM）及其在固定功能電路中的應用。 第十張：可程式化邏輯元件概論 (Introduction to Programmable Logic Devices, PLD) 本章引導讀者進入可程式化邏輯領域。介紹可程式化唯讀記憶體（PROM）、可程式化陣列邏輯（PAL）和通用陣列邏輯（GAL）的基本結構，理解它們如何將布林函數映射到可程式化的AND/OR陣列上。隨後，介紹更為強大的現場可程式化閘陣列（FPGA）的基本概念，包括邏輯區塊（Look-Up Tables, LUTs）和可程式化連線資源，為使用硬體描述語言（HDL）進行設計打下概念基礎。 附錄 A：標準邏輯晶片（TTL/CMOS）傢族簡介 附錄 B：基本電路儀錶使用與故障排除指南