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201.6
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| 編輯推薦： |
（1）该教材加入了EDA技术的发展技术，包括新版的QuartusII13、Multisim12软件，详细讲解了数字系统电路的原理图设计方法和基于VHDL语言编程的设计方法；
（2）详细讲解了数字系统电路的原理图设计方法和基于VHDL语言编程的设计方法，并结合编者丰富的工程经验，给出了大量工程实例电路，使学生能在数字系统设计方面得到从单元类到系统的全面训练，有利于学生创新能力和设计能力的培养。
（3）设计的数字系统可用软件仿真，后在硬件实验箱上完成，构造了仿真与硬件相结合的训练环境，利于学生开拓视野。
（4）该教材配有丰富的数字资源，包括知识体系结构图 PPT 视频 有利于学生课后自行学习
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| 內容簡介： |
本书为“十四五”普通高等教育系列教材。
本书共分9 章，分别是数字系统及描述方法、数字系统设计基础、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、VHDL
硬件描述语言、简单Testbench 设计、EDA 软件介绍、基于EDA 技术的现代数字系统设计、数字系统设计选题。本
书每章有本章小结和习题，书后有附录。书中详细设计了大量的应用实例，使理论和实践联系更加紧密；引入了VHDL
语言基础、EDA 软件Multisim12.0、QuartusII、Testbench 和可编程逻辑器件PLD 等的介绍，使读者了解现代数字系
统的设计方法。内容丰富实用，有利于培养学生的实践动手能力。
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| 關於作者： |
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孟祥，北华大学，硕士研究生导师。现就职于北华大学电气与信息工程学院，从事教学与科研工作。多年来从事电子技术，测控技术与仪器领域的教学与研究工作，获吉林省教学成果奖二等奖1项，吉林市科技进步一等奖1项。曾主持和参加省级科研“汽车车主身份智能识别及智能启动系统”、“基于射频技术及图像识别的无序检测智能门禁系统”、“循环流化床锅炉燃烧系统智能建模与协调优化控制关键技术研究”、“BH-9000系列远程数字化温度采集模块”、“智能热能计量系统”、“卫星运输包装箱环境控制系统”、“胶囊微型机器人驱动控制系统”等项目。发表教学论文3篇，主编教材3部，获软件著作权3项，发表学术论文15余篇，被三大检索收录5篇。指导学生大学生竞赛获国家一等奖1项，二等奖两项，省一等奖5项。
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| 目錄：
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前言
第1 章 数字系统及描述方法1
1.1 数字系统的基本概念1
1.1.1 数字系统1
1.1.2 数字系统的组成2
1.1.3 数据处理器3
1.1.4 控制器6
1.2 数字系统的硬件描述8
1.2.1 系统框图8
1.2.2 算法流程图8
1.2.3 算法状态机（ASM） 11
本章小结18
习题18
第2 章 数字系统设计基础19
2.1 数字系统的设计方法19
2.2 数字系统设计的设计步骤20
2.3 数字系统设计实例22
2.3.1 设计一个交通灯信号控制器22
2.3.2 8 位彩灯控制器的设计27
2.3.3 电子密码锁电路的设计30
2.3.4 多路电子抢答器的设计32
2.3.5 汽车尾灯控制器电路设计38
2.3.6 数字定时器的设计42
2.3.7 数字频率计电路的设计44
2.3.8 报时式数字钟的设计47
本章小结51
习题51
第3 章 可编程逻辑器件52
3.1 PLD 基本电路的结构、功能与习惯表示法52
3.2 可编程逻辑阵列（PLA） 53
3.3 可编程阵列逻辑（PAL） 55
3.4 通用阵列逻辑（GAL） 58
3.5 在系统可编程逻辑器件（ISPPLD） 61
3.6 复杂可编程逻辑器件（CPLD） 63
3.7 在系统可编程通用数字开关（ispGDS） 64
本章小结 65
习题 66
第4 章 现场可编程门阵列 67
4.1 FPGA 概述 67
4.1.1 Xilinx 公司产品 67
4.1.2 Intel（Altera）公司产品 69
4.1.3 Lattice 公司产品 71
4.1.4 FPGA 的发展趋势 72
4.2 FPGA 的结构原理 72
4.2.1 查找表结构 72
4.2.2 典型FPGA 的结构原理 74
本章小结 82
习题 82
第5 章 VHDL 硬件描述语言 83
5.1 VHDL 的主要构件 83
5.2 VHDL 的数据对象和数据类型 89
5.3 VHDL 的操作符 91
5.4 VHDL 的基本语句 92
5.5 VHDL 设计基本逻辑电路举例 96
本章小结 101
习题 101
第6 章 简单Testbench 设计 102
6.1 概述 102
6.2 仿真简介 102
6.2.1 仿真的级别 102
6.2.2 Testbench 的仿真流程 103
6.3 简单Testbench 设计 103
6.3.1 Testbench 程序基本结构 103
6.3.2 激励信号的产生 104
6.3.3 VHDL Testbench 测试基准实例111
本章小结 119
习题119
第7 章 EDA 软件介绍120
7.1 Multisim12.0 软件介绍120
7.1.1 Multisim12.0 软件基本界面121
7.1.2 项目及原理图文件的创建122
7.1.3 原理图的绘制与仿真123
7.1.4 虚拟仪器的介绍131
7.2 Quartus II 开发软件介绍133
7.2.1 Quartus II 开发系统的特点133
7.2.2 Quartus II 设计过程133
7.2.3 Quartus II 软件的基本操作与应用135
本章小结161
习题162
第8 章 基于EDA 技术的现代数字系统设计164
8.1 现代数字系统设计概述164
8.2 现代数字系统设计方法166
8.2.1 原理图设计法167
8.2.2 HDL 程序设计法167
8.2.3 波形输入设计法167
8.2.4 状态机设计法167
8.2.5 基于IP 的设计法167
8.3 现代数字系统设计流程168
8.4 基于EDA 的数字系统设计实例170
8.4.1 数字钟的设计170
8.4.2 汽车尾灯电路设计182
8.4.3 8 位彩灯控制器的设计184
8.4.4 交通信号灯单元电路的设计187
8.4.5 电子抢答器的设计195
本章小结201
习题202
第9 章 数字系统设计选题204
9.1 报时式数字钟的设计204
9.2 钟控定时电路的设计205
9.3 智力竞赛抢答器的设计206
9.4 交通灯控制器的设计206
9.5 数字频率计的设计207
9.6 彩灯控制器的设计 208
9.7 电梯控制器的设计 209
9.8 乒乓球游域控制器的设计 210
9.9 电子密码锁的设计 211
9.10 汽车尾灯控制器的设计 212
9.11 数字电压表的设计 213
9.12 路灯控制器的设计 214
9.13 出租车自动计费器的设计 215
附录 217
参考文献 225前言
第1 章 数字系统及描述方法1
1.1 数字系统的基本概念1
1.1.1 数字系统1
1.1.2 数字系统的组成2
1.1.3 数据处理器3
1.1.4 控制器6
1.2 数字系统的硬件描述8
1.2.1 系统框图8
1.2.2 算法流程图8
1.2.3 算法状态机（ASM） 11
本章小结18
习题18
第2 章 数字系统设计基础19
2.1 数字系统的设计方法19
2.2 数字系统设计的设计步骤20
2.3 数字系统设计实例22
2.3.1 设计一个交通灯信号控制器22
2.3.2 8 位彩灯控制器的设计27
2.3.3 电子密码锁电路的设计30
2.3.4 多路电子抢答器的设计32
2.3.5 汽车尾灯控制器电路设计38
2.3.6 数字定时器的设计42
2.3.7 数字频率计电路的设计44
2.3.8 报时式数字钟的设计47
本章小结51
习题51
第3 章 可编程逻辑器件52
3.1 PLD 基本电路的结构、功能与习惯表示法52
3.2 可编程逻辑阵列（PLA） 53
3.3 可编程阵列逻辑（PAL） 55
3.4 通用阵列逻辑（GAL） 58
3.5 在系统可编程逻辑器件（ISPPLD） 61
3.6 复杂可编程逻辑器件（CPLD） 63
3.7 在系统可编程通用数字开关（ispGDS） 64
本章小结 65
习题 66
第4 章 现场可编程门阵列 67
4.1 FPGA 概述 67
4.1.1 Xilinx 公司产品 67
4.1.2 Intel（Altera）公司产品 69
4.1.3 Lattice 公司产品 71
4.1.4 FPGA 的发展趋势 72
4.2 FPGA 的结构原理 72
4.2.1 查找表结构 72
4.2.2 典型FPGA 的结构原理 74
本章小结 82
习题 82
第5 章 VHDL 硬件描述语言 83
5.1 VHDL 的主要构件 83
5.2 VHDL 的数据对象和数据类型 89
5.3 VHDL 的操作符 91
5.4 VHDL 的基本语句 92
5.5 VHDL 设计基本逻辑电路举例 96
本章小结 101
习题 101
第6 章 简单Testbench 设计 102
6.1 概述 102
6.2 仿真简介 102
6.2.1 仿真的级别 102
6.2.2 Testbench 的仿真流程 103
6.3 简单Testbench 设计 103
6.3.1 Testbench 程序基本结构 103
6.3.2 激励信号的产生 104
6.3.3 VHDL Testbench 测试基准实例111
本章小结 119
习题119
第7 章 EDA 软件介绍120
7.1 Multisim12.0 软件介绍120
7.1.1 Multisim12.0 软件基本界面121
7.1.2 项目及原理图文件的创建122
7.1.3 原理图的绘制与仿真123
7.1.4 虚拟仪器的介绍131
7.2 Quartus II 开发软件介绍133
7.2.1 Quartus II 开发系统的特点133
7.2.2 Quartus II 设计过程133
7.2.3 Quartus II 软件的基本操作与应用135
本章小结161
习题162
第8 章 基于EDA 技术的现代数字系统设计164
8.1 现代数字系统设计概述164
8.2 现代数字系统设计方法166
8.2.1 原理图设计法167
8.2.2 HDL 程序设计法167
8.2.3 波形输入设计法167
8.2.4 状态机设计法167
8.2.5 基于IP 的设计法167
8.3 现代数字系统设计流程168
8.4 基于EDA 的数字系统设计实例170
8.4.1 数字钟的设计170
8.4.2 汽车尾灯电路设计182
8.4.3 8 位彩灯控制器的设计184
8.4.4 交通信号灯单元电路的设计187
8.4.5 电子抢答器的设计195
本章小结201
习题202
第9 章 数字系统设计选题204
9.1 报时式数字钟的设计204
9.2 钟控定时电路的设计205
9.3 智力竞赛抢答器的设计206
9.4 交通灯控制器的设计206
9.5 数字频率计的设计207
9.6 彩灯控制器的设计 208
9.7 电梯控制器的设计 209
9.8 乒乓球游域控制器的设计 210
9.9 电子密码锁的设计 211
9.10 汽车尾灯控制器的设计 212
9.11 数字电压表的设计 213
9.12 路灯控制器的设计 214
9.13 出租车自动计费器的设计 215
附录 217
参考文献 225
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| 內容試閱：
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随着科学技术的飞速发展，电子技术在各行各业的应用越来越广泛，已经成为人们生产生活中不可缺少的一项重要技术。20 世纪80 年代以来，由于数字集成电路和计算机技术突飞猛进的发展，数字电子技术正扮演着越来越重要的角色。为了适应科学技术发展和满足生产实际的需求，数字系统设计已成为高等学校人才培养课程中一门重要的技术基础课，是后续电力电子技术、单片机原理及应用、嵌入式系统设计和毕业设计等的基础课。为了适应应用型本科高等学校培养面向应用的实用型高级人才的目标，为了提高学生们设计数字电子系统的能力，使《数字系统设计》课程的教学内容和教学体系不断完善，并能及时反映日新月异的电子新技术，新器件、新应用，结合编者多年教学科研的实践经验和指导大学生电子竞赛设计经验，并查阅大量中外文献资料和数据手册，编写了本教材，本书具有以下特色：
（1）侧重基本概念、基本理论、基本分析方法的论述，内容安排尽可能由浅入深，循序渐进，通俗易懂，便于自学。
（2）叙述尽可能做到概念准确、深入浅出，行文流畅。
（3）设计了一定数量的应用实例，给出详细设计方法，以便提高学生的学习兴趣和电路设计能力。
（4）内容取舍上兼顾了经典数字系统设计方法与现代数字系统设计方法的结合，经典数字系统设计方法采用小规模、中规模数字集成电路实现，现代数字系统设计方法采用VHDL 语言编程，利用PLD 和EDA 技术实现，使读者了解现代数字系统的设计方法。
本书由北华大学老师编著，北华大学孟祥编著第1、2、3、9 章，郑娜编著第8 章和7.1节，周维芳编著第6 章、7.2 节和附录，张炜编著第4、5 章，后由孟祥统稿。
本书在编写过程中借鉴了许多参考资料，在此对参考资料的作者一并致谢。
限于经验和水平，书中疏漏之处在所难免，恳请广大读者提出宝贵意见。
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