可程式控制快速入門篇(含丙級機電整合術科解析)  pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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林懌

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数位逻辑电路设计与实务应用 内容简介 本书旨在为读者提供一套扎实且实用的数位逻辑电路设计基础知识，并侧重于理论与实际应用之间的紧密结合。全书内容涵盖了从最基础的布尔代数、逻辑门元件，到复杂的组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计与分析。我们期望读者在读完本书后，不仅能理解数位系统的基本工作原理，更能熟练运用业界标准的EDA工具进行电路的仿真与验证，为未来深入学习微处理器、嵌入式系统或相关电子工程领域打下坚实的基础。 第一篇：数位系统的基础概念与元件 本篇建立读者对数位系统的整体认知框架。首先，我们将详细介绍不同类型的数位系统表示法，包括二进制、八进制、十六进制，以及它们之间的相互转换，这是所有数位运算的基石。随后，深入探讨数位逻辑的数学基础——布尔代数（Boolean Algebra）。我们将详尽解析德摩根定律（De Morgan's Theorems）、分配律等核心代数法则，并通过大量的实例演示如何运用这些法则简化复杂的逻辑表达式。 在介绍完抽象的代数概念后，本书将转向具体的物理实现元件——逻辑门（Logic Gates）。我们将逐一介绍基本逻辑门（AND, OR, NOT）、通用逻辑门（NAND, NOR）以及特殊逻辑门（XOR, XNOR）的工作原理、真值表和逻辑符号。重点在于分析不同逻辑族（如TTL和CMOS）的特性、功耗、开关速度和驱动能力，帮助读者理解在实际电路设计中如何根据应用需求选择合适的逻辑门系列。 第二篇：组合逻辑电路的设计与分析 组合逻辑电路是数位电路设计中最直观的部分，其输出仅依赖于当前的输入状态。本篇将系统地引导读者完成从需求分析到电路实现的整个流程。 首先，我们将介绍如何使用真值表来定义一个组合逻辑功能，并利用卡诺图（Karnaugh Maps, K-Map）这一强大的工具进行逻辑函数的化简。K-Map 的不同维度（两变量、三变量、四变量，甚至五变量）的解析将配有详细的图形示例，确保读者能高效地找出最小项或最大项表达式。对于更复杂的系统，本书将引入使用Quine-McCluskey算法进行代数化简的步骤，作为K-Map的有效补充。 在掌握了化简技巧后，我们将聚焦于常见的标准组合逻辑功能模块的实现： 1. 编码器与译码器（Encoders and Decoders）：从BCD码到七段显示器的驱动应用，深入解析它们在地址解码和数据转换中的作用。 2. 多路选择器与反向多路选择器（Multiplexers/Mux and Demultiplexers/DeMux）：展示Mux如何作为万能逻辑门（Universal Logic Block）来实现任意组合逻辑函数，并讨论其在数据路由和信号选择中的关键地位。 3. 加法器与运算器（Adders and Arithmetic Circuits）：从半加器、全加器到并行加法器（Ripple Carry Adder）和超前进位加法器（Carry Lookahead Adder），详细对比不同架构的速度和复杂度。同时，也将探讨减法器的实现（如使用二的补数）。 第三篇：时序逻辑电路的设计与应用 时序逻辑电路的特点在于其输出不仅取决于当前的输入，还依赖于电路过去的状态，这引入了“记忆”这一关键概念。 本篇从最基础的记忆元件——锁存器（Latches）和触发器（Flip-Flops）开始。我们将详细区分透明锁存器（Transparent Latches）和同步触发器（Synchronous Flip-Flops，如SR, D, JK, T触发器）的工作特性，特别是对时钟边沿（上升沿或下降沿）的敏感性。对主从结构（Master-Slave）的深入剖析，有助于理解触发器内部的逻辑构造。 随后，内容转向如何利用这些基本存储单元构建更复杂的系统： 1. 寄存器（Registers）：介绍基本的数据存储单元，包括并行输入/并行输出（PIPO）、串行输入/并行输出（SIPO）等不同加载模式的实现，以及它们在数据缓冲中的应用。 2. 计数器（Counters）：详细解析异步计数器（Ripple Counters）和同步计数器（Synchronous Counters）的设计原理。重点在于模数N计数器的设计，包括如何利用反馈逻辑来控制计数长度，以及对不同模数计数器（如BCD计数器）的实战构建。 3. 移位寄存器（Shift Registers）：探讨数据在寄存器位之间移动的操作，包括左移、右移、循环移位，并展示其在串行数据传输和伪随机数生成中的作用。 第四篇：有限状态机（FSM）与系统级设计 有限状态机是描述和设计复杂数位控制系统的核心模型。本篇将理论与实践结合，教会读者如何将实际控制需求转化为可实现的数位电路。 首先，我们将介绍FSM的两种主要描述模型：米利（Mealy）模型和穆尔（Moore）模型。通过清晰的对比，阐述两者的输出特性和适用场景。接着，我们将使用状态图（State Diagram）和状态表（State Table）来规范化一个控制流程。 设计的核心在于状态的编码。本书将详尽介绍如何使用二进制编码、格雷码（Gray Code）编码等方式，并运用状态简化技术（如不可达状态和等效状态的合并），以最小化所需的触发器数量和逻辑复杂度。最后，我们将通过几个经典的控制问题（如序列检测器）案例，指导读者完成从状态图到触发器输入逻辑方程（$J_i, K_i, D_i$）的推导，并最终映射到实际的逻辑门电路实现上。 第五篇：EDA工具应用与实验验证 理论知识必须通过实践来巩固。本篇侧重于现代电子设计自动化（EDA）工具的使用，特别关注业界常用的硬件描述语言（HDL）——VHDL或Verilog的基础语法入门。读者将学习如何使用HDL来描述组合逻辑和时序逻辑的行为，而非仅仅绘制门级电路图。 结合配套的仿真软件，我们将指导读者完成关键步骤： 1. 代码编写与结构化：学习如何正确地组织设计文件和模块。 2. 功能仿真（Functional Simulation）：利用测试平台（Testbench）验证逻辑功能是否符合预期。 3. 综合与布局布线（Synthesis and Place & Route）：了解逻辑综合的过程，以及设计如何被映射到目标FPGA或CPLD架构上。 4. 时序分析：简要介绍如何解读静态时序分析报告，理解建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）对系统稳定运行的重要性。 通过本书的学习，读者将不仅掌握数位逻辑的理论精髓，还能具备利用现代工具进行独立设计和验证的能力。

评分☆☆☆☆☆

這本書的結構編排，非常適合自學者的學習曲線，它設計了一個循序漸進的難度爬升路徑。一開始的章節，內容相對寬鬆，讓你熟悉環境和基本語法，就像在暖身。然後，它會非常明確地切換到中段，引入邏輯判斷和資料處理，這時候的範例難度會陡然增加，這是一個必要的挑戰期，但作者很聰明地在每個難點之後都附上了「重點回顧」或「常見錯誤示範」，確保讀者不會被卡死。最讓我欣賞的是，它沒有過度追求「炫技」，不會一開始就拋出一些複雜的階梯圖（Ladder Diagram）或結構化文本（Structured Text），而是穩紮穩打地從最基礎的繼電器邏輯開始，再慢慢過渡到現代PLC的強大功能。這種「慢熱」但紮實的教學法，對於確保知識的內化非常重要，它確保了你不是「會寫」程式，而是「理解」程式背後的運作原理。如果說這本書有什麼不足，大概是它在軟體操作界面的更新速度上可能跟不上最新的版本，但核心的電控思維是不會變的，這才是重點所在。

评分☆☆☆☆☆

對於我個人而言，這本教材最大的價值體現在它對於「術科解析」的處理上，這點在市面上許多偏重理論的書籍中是相當罕見的。術科的準備往往是最讓人頭痛的，因為它不只是會不會寫程式的問題，還牽涉到接線的準確性、設備的擺放、以及時間的控制。這本書針對丙級的考題，不僅僅是貼出了標準答案的程式碼，更細緻地分析了「為什麼要這樣接線」和「特定時間設定的邏輯依據」。它甚至會模擬考場的環境，告訴你哪些地方是監評老師會特別注意的細節，像是螺絲的鎖緊程度、端子的標示清晰度等等，這些「潛規則」才是真正決定成敗的關鍵。這種對細節的關注度，遠超出了單純的學科範圍，幾乎是把整體的應試策略都打包進去了。如果你是衝著考證照來的，光是衝著這部分的詳盡解析，這本書的投資就值回票價了，它幫你省去了大量自己摸索規則的時間，讓你可以把精力集中在提升核心技能上。

评分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是它在理論與實務之間的平衡拿捏得相當到位，尤其對於我們這些想從零開始摸索電控領域的新手來說，它就像是把一堆複雜的指令集拆解成了可以一口氣吞下去的小方塊。作者對於PLC（可程式控制器）的基本邏輯閘、定時器、計數器的解釋，不是那種教科書裡冷冰冰的定義，而是透過非常貼近工廠現場會遇到的應用場景來舉例說明，比如「模擬產線上的物件堆疊計數」或是「簡單的間歇性動作控制」，這些生活化的比喻，讓抽象的指令變得具體可行。更值得稱讚的是，它對於不同品牌PLC的語法差異也有所提及，雖然篇幅不深，但這種「防呆」的設計，避免了讀者在接觸不同機台時產生嚴重的文化衝擊。如果硬要說有什麼遺憾，那就是在進階的通訊協定（如Modbus或Profinet）的介紹上，深度稍嫌不足，似乎更側重於基礎的順序控制，對於想要往更高階自動化領域發展的讀者來說，可能需要額外再找一本專門的通訊書籍來輔助。但以「入門」的角度來看，這本書無疑是把地基打得很紮實的。

评分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計挺有意思的，封面選用了那種比較能吸引眼球的亮色系，搭配上清晰的標題字體，給人一種「一看就知道是工具書」的感覺。不過，內頁的紙質嘛，就有點中規中矩了，翻閱起來沒有太大的驚艷感，屬於那種可以應付日常翻閱、不會太快泛黃的標準影印紙等級。至於排版，雖然資訊量很大，但作者群顯然有花心思在排版結構上做區隔，光是標題層級的設定就挺明確的，這對我們這些需要快速在特定章節中找到重點的人來說，是個加分項。特別是那些技術圖表的呈現方式，線條的粗細、顏色的使用都蠻恰當的，不會讓人看得眼花撩亂。但是，如果說到實務操作的流程圖，偶爾會覺得有些步驟的銜接描述得不夠直觀，可能需要讀者自行腦補一下實際的接線順序，這點倒是小小的扣分點，希望未來再版時可以針對操作流程圖的視覺化再優化一下，畢竟，對於初學者來說，每一個步驟都應該是清晰無歧義的。總體來說，從視覺和結構上看，它是一本用心製作的教材，至少在準備考試的初步階段，資料的組織結構是讓人感到舒服的。

评分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格，說真的，很接地氣，完全不像某些翻譯過來的技術手冊那樣充滿生硬的術語。編者在行文中，很自然地夾雜了一些台灣本地工程師在交流時會用到的口吻和術語，讀起來非常親切，不會有距離感。例如，在描述故障排除（Troubleshooting）的章節時，它不會只告訴你「檢查迴路」，而是會說「先確認電源是不是被誤開了保護開關」或者「檢查感測器線路有沒有被鼠輩咬斷」，這種務實的建議，才是真正能幫到現場人員的關鍵。此外，書中大量的程式碼範例，都是以台灣業界常用的一些小型專案為藍本，這讓讀者在實際編寫程式時，可以很容易地找到對應的參考模型，而不是面對一些脫離現實的學術範例。不過，雖然口語化，但在某些非常專業的名詞解釋上，還是建議讀者在第一次接觸時，搭配網路資源交叉比對一下，以確保對標準術語的理解無誤，畢竟，在正式的文件交流中，嚴謹性還是很重要的。總體而言，這是一本「師傅帶進門」味道很濃厚的教材。