具体描述
《数字电子技术基础全程导学及习题全解》(清华大学阎石第4版)是根据高等教育出版社出版的、清华大学电子学教研组编写的、阎石主编的《数字电子技术基础》（第4版）教材所编写的课后习题解答，全书共九章，与教材相对应。每章分三部分，分别为概要总结、经济例题和教材的详细课后习题解答。
数字电路与系统设计导论 面向未来的电子系统构建基石 本书旨在为读者提供一个全面而深入的数字电路与系统设计基础知识体系。它不仅仅是一本理论教材，更是一本注重实践与工程应用的导览手册，致力于帮助读者从零开始，系统地掌握现代数字电子系统的核心原理、分析方法以及设计实现技术。全书结构严谨，内容覆盖面广，力求在保证理论深度与广度的同时，充分体现当代集成电路技术和微处理器系统对数字设计提出的新要求。 第一部分：数字系统基础与逻辑代数 本部分是构建整个数字电子技术大厦的基石。我们首先从信息表示的角度切入，详细阐述二进制、八进制、十六进制等数制之间的相互转换，以及它们在计算机和数字系统中的核心地位。在此基础上，深入剖析编码技术，包括格雷码、BCD码等，并重点讲解校验码（如奇偶校验、循环冗余校验CRC）在数据可靠性传输中的作用。 接着，布尔代数的理论被系统地引入。我们将详尽阐述布尔代数的公理、定理和基本运算规则，这是进行逻辑化简和电路分析的数学工具。随后，重点转向逻辑门——AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR——这些构成一切数字系统的基本单元。我们不仅分析其功能特性，更会探讨不同类型逻辑门的非理想特性，如传输延迟和扇入/扇出能力。 在掌握了基本运算后，本书将篇幅投入到组合逻辑电路的设计与化简。我们将教授如何利用真值表、卡诺图（Karnaugh Map，K-Map）进行系统化的逻辑函数化简。对于四变量及五变量以上的复杂函数，本书会详细介绍Quine-McCluskey（QM）方法，确保读者能够高效地求得最简逻辑表达式。这部分内容将穿插大量的工程实例，展示如何从实际需求（如编码器、译码器、数据选择器、优先编码器）逆向推导出最优的逻辑电路结构。 第二部分：中等规模集成电路（MSI）与组合逻辑模块 本章旨在将理论知识与实际可用的标准芯片功能相结合。我们将系统介绍译码器（Decoders）的工作原理、实现方式及其在地址解码和显示驱动中的应用。数据选择器（Multiplexers, MUX），作为实现任意组合逻辑函数的通用工具，其多功能性将被深入挖掘，包括如何用MUX实现加法器、比较器或实现逻辑函数的替代方法。 数据分配器（Demultiplexers, DEMUX）的原理与应用紧随其后。随后，加法器（Adders）的设计是重点，从半加器、全加器开始，逐步过渡到串行、并行、超前进位（Look-Ahead Carry）加法器的结构与速度差异分析。数据比较器的逻辑设计和应用场景也会被细致讲解。 本部分强调的是“模块化”设计思想，即如何利用现有的、标准化的MSI器件快速搭建出复杂的组合逻辑系统，这是现代电子工程实践中不可或缺的技能。 第三部分：时序逻辑电路——存储与状态机 时序逻辑电路是引入了“时间”和“记忆”概念的电路，是构成CPU、寄存器和控制器等复杂系统的关键。 首先，锁存器（Latches）和触发器（Flip-Flops）的结构与特性是核心。我们将详细对比SR、D、JK和T触发器的区别、触发机制（电平触发与边沿触发）以及主从结构。对亚稳态、毛刺（Glitch）等时序问题的基础分析也将在此引入。 随后，内容转向寄存器（Registers）的设计与应用，包括数据锁存、并行加载、移位操作（如串入并出、并行出串入等）。计数器（Counters）的设计是本章的另一大重点，从异步（Ripple）计数器到同步计数器，再到具有特定模数的任意进制计数器（Modulo-N Counter）的设计方法，包括状态图和状态转移表的绘制与分析。 最后，本书将系统介绍有限状态机（Finite State Machines, FSM）的设计方法。我们将详细讲解米利（Mealy）模型和穆尔（Moore）模型的差异，并提供从状态描述、状态图、状态表到具体电路实现（使用触发器和组合逻辑）的完整设计流程。对竞争冒险和次态逻辑的优化也将作为高级主题被涵盖。 第四部分：可编程逻辑器件与先进设计方法 随着集成电路技术的发展，通用逻辑芯片的使用逐渐被可编程器件取代。本章将读者引入现代电子设计的核心工具。 我们将概述可编程逻辑器件（PLD）的发展历程，重点解析可编程只读存储器（PROM）、现场可编程逻辑阵列（FPLA）、简单可编程逻辑器件（SPLD，如PAL/GAL）的基本结构和编程原理。 随后，本书将扩展到复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）的基本架构，包括逻辑单元（LUT）、布线资源、I/O模块等关键组成部分。虽然不深入到具体的硬件描述语言（HDL）编程细节，但会阐述如何利用这些器件的特性，将组合逻辑和时序逻辑高效地映射到实际硬件上。 第五部分：数据处理与数字系统接口 本部分关注数字系统如何处理和转换数据，以及如何与外部世界交互。 存储器（Memory）基础知识被引入，包括RAM（SRAM、DRAM）和ROM的结构、寻址方式及其在系统中的作用。半导体存储器的分类、读取/写入时序也会被详细分析。 A/D和D/A转换器是数字系统与模拟世界的桥梁。我们将介绍关键概念，如采样率、量化误差、有效位数等，并对比不同类型的D/A转换器（如电阻网络式）和A/D转换器（如逐次逼近式、双积分式）的工作原理和性能指标。 最后，本书将探讨总线（Bus）结构的基础概念，包括地址总线、数据总线和控制总线的概念，为读者理解微处理器系统的数据交换机制打下坚实的基础。 本书特色： 强调工程思维： 每设计一个模块，都力求从理论推导到实际器件选型与应用场景分析。 图示清晰： 复杂的电路图和逻辑图经过精心绘制，确保学生能够直观理解信号流向和逻辑功能。 习题驱动： 贯穿全书的例题和课后习题，覆盖了从基础运算到复杂系统设计的各个层面，是检验学习效果的最佳工具。 本书适合高等院校电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术等专业本科生作为教材或参考书，也为需要快速掌握数字系统设计原理的工程师和技术爱好者提供了可靠的学习路径。掌握本书内容，即掌握了构建一切现代电子设备（从简单的计算器到复杂的嵌入式系统）的底层语言。
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