本教材采用项目任务的编写方式，力求在理论学习的基础上，提高学生的实践技能，共分为九个项目。理论内容主要包括初识数字电路、逻辑代数及逻辑电路、逻辑门电路、组合逻辑电路分析和设计、触发器、时序逻辑电路分析与设计、脉冲产生和整形电路、数模与模数转换、半导体存储器。实践内容包括利用 Multisim 仿真软件来分析、设计和测试电路，利用数字实验箱来分析、设计和测试电路,完成声控电路、数字电压表等实际电路的设计等。通过本教材的学习，学生能够具备高素质技能人才和中高级专门人才所必须的数字电子技术相关的基本知识和基本技能，初步形成分析电路、设计电路、看电路图等解决实际问题的能力，为学习后续专业知识和职业技能打下良好的基础。

项目1 初识数字电路 ………………………………………………………………………… 1

　工作任务1 认识数字电路 ………………………………………………………………… 2

　　1.1 数字信号基础 ……………………………………………………………………… 2

　　　1.1.1 模拟量、模拟信号与模拟电路………………………………………………… 2

　　　1.1.2 数字量、数字信号与数字电路………………………………………………… 4

　　　实验1 通过示波器观察数字信号 ………………………………………………… 12

　工作任务2 数制之间的转换 …………………………………………………………… 13

　　1.2 数制基础及数制之间的转换……………………………………………………… 13

　　　1.2.1 十进制数……………………………………………………………………… 13

　　　1.2.2 二进制数……………………………………………………………………… 15

　　　1.2.3 八进制数……………………………………………………………………… 15

　　　1.2.4 十六进制数…………………………………………………………………… 16

　　　1.2.5 数制的相互转换……………………………………………………………… 17

　　1.3 码制………………………………………………………………………………… 22

　　　1.3.1 ASCII码……………………………………………………………………… 22

　　　1.3.2 BCD编码 …………………………………………………………………… 24

　　　1.3.3 可靠性代码…………………………………………………………………… 25

　　　实验2 Windows系统自带的计算器完成数制之间的转换 …………… 26

项目2 逻辑代数及逻辑电路 ……………………………………………………………… 31

　工作任务1 利用 Multisim 仿真软件进行逻辑函数化简 …………………… 32

　　2.1 逻辑代数及基本概念……………………………………………………………… 32

　　2.2 基本逻辑关系与运算……………………………………………………………… 33

　　　2.2.1 与逻辑运算…………………………………………………………………… 33

　　　2.2.2 或逻辑运算…………………………………………………………………… 35

　　　2.2.3 非逻辑运算…………………………………………………………………… 36

　　2.3 复合逻辑关系与运算……………………………………………………………… 37

　　　2.3.1 与非逻辑运算………………………………………………………………… 38

　　　2.3.2 或非逻辑运算………………………………………………………………… 39

　　　2.3.3 与或非逻辑运算……………………………………………………………… 40

　　　2.3.4 异或逻辑运算………………………………………………………………… 41

　　　2.3.5 同或逻辑运算………………………………………………………………… 42

　　2.4 逻辑运算中的公式和定理………………………………………………………… 43

　　　2.4.1 基本运算公式………………………………………………………………… 43

　　　2.4.2 常用的定律…………………………………………………………………… 44

　　　2.4.3 逻辑代数运算规则…………………………………………………………… 46

　　2.5 逻辑函数的化简…………………………………………………………………… 47

　　　2.5.1 逻辑函数的公式化简法……………………………………………………… 48

　　　2.5.2 逻辑函数的图形化简法……………………………………………………… 49

　　　实验1 利用 Multisim 仿真软件进行逻辑函数的化简 …………………………… 59

　工作任务2 举重判决电路的设计和表示 ……………………………………………… 61

　　2.6 逻辑函数的表示方法及其相互转换……………………………………………… 61

　　　2.6.1 逻辑函数的表示方法………………………………………………………… 61

　　　2.6.2 常用表示方法的相互转换…………………………………………………… 65

　　　实验2 举重判决电路的表示 ……………………………………………………… 67

项目3 逻辑门电路 ………………………………………………………………………… 74

　工作任务1 利用 Multisim 仿真软件测试逻辑电路的基本功能 ……………………… 75

　　3.1 分立元件门电路…………………………………………………………………… 75

　　　3.1.1 半导体器件的开关特性……………………………………………………… 75

　　　3.1.2 分立元件门电路……………………………………………………………… 77

　　　实验1 基本逻辑电路功能测试(基于仿真软件) ………………………………… 79

　工作任务2 集成门电路功能测试 ……………………………………………………… 87

　　3.2 认识集成门电路…………………………………………………………………… 87

　　　实验2 逻辑门电路功能的测试(基于实验箱) …………………………………… 90

项目4 组合逻辑电路的分析和设计 ……………………………………………………… 99

　工作任务1 三人表决电路的设计 ……………………………………………………… 100

　　4.1 组合逻辑电路概述 ……………………………………………………………… 100

　　4.2 组合逻辑电路分析 ……………………………………………………………… 101

　　4.3 组合逻辑电路设计 ……………………………………………………………… 104

　　4.4 组合逻辑电路中的竞争冒险 …………………………………………………… 107

　　　4.4.1 竞争冒险的判断 …………………………………………………………… 108

　　　4.4.2 消去竞争冒险的方法 ……………………………………………………… 110

　　　实验1 三人表决电路的设计(基于实验箱)……………………………………… 111

　工作任务2 单一检测器电路的设计 …………………………………………………… 113

　　4.5 编码器和译码器 ………………………………………………………………… 114

　　　4.5.1 编码器 ……………………………………………………………………… 114

　　　4.5.2 译码器 ……………………………………………………………………… 116

　　　实验2 编码器逻辑功能测试(基于仿真软件)…………………………………… 120

　　　实验3 译码器逻辑功能测试(基于实验箱)……………………………………… 122

　工作任务3 多地点路灯控制系统的设计 ……………………………………………… 126

　　4.6 数据选择器、数据分配器和数值比较器………………………………………… 126

　　　4.6.1 数据选择器和数据分配器 ………………………………………………… 126

　　　4.6.2 数值比较器 ………………………………………………………………… 128

　　　实验4 数据选择器逻辑功能测试(基于实验箱)………………………………… 132

　工作任务4 8421BCD码到余3码的转换……………………………………………… 135

　　4.7 加法器 …………………………………………………………………………… 136

　　　实验5 8421BCD码到余3码的转换(基于实验箱)……………………………… 137

项目5 触发器 ……………………………………………………………………………… 144

　工作任务1 集成触发器功能测试 ……………………………………………………… 145

　　5.1 触发器概述 ……………………………………………………………………… 145

　　5.2 基本 RS触发器 ………………………………………………………………… 146

　　　5.2.1 与非门构成的基本 RS触发器 …………………………………………… 146

　　　5.2.2 基本 RS触发器的逻辑功能描述 ………………………………………… 147

　　5.3 同步触发器 ……………………………………………………………………… 149

　　　5.3.1 同步 RS触发器 …………………………………………………………… 149

　　　5.3.2 同步JK 触发器 …………………………………………………………… 151

　　　5.3.3 同步 D触发器 ……………………………………………………………… 152

　　5.4 主从触发器 ……………………………………………………………………… 154

　　　5.4.1 主从 RS触发器 …………………………………………………………… 154

　　　5.4.2 主从JK 触发器 …………………………………………………………… 154

　　5.5 边沿触发器 ……………………………………………………………………… 155

　　　5.5.1 边沿 D触发器 ……………………………………………………………… 155

　　　5.5.2 边沿JK 触发器 …………………………………………………………… 156

　　5.6 常见触发器的逻辑功能 ………………………………………………………… 157

　　　实验1 集成边沿触发器功能测试(基于实验箱)………………………………… 158

　工作任务2 四路抢答器电路的设计与制作 …………………………………………… 163

　　5.7 常见触发器之间的转换 ………………………………………………………… 163

　　　实验2 四路抢答器电路的设计与制作(基于实验箱)…………………………… 165

项目6 时序逻辑电路的分析与设计 ……………………………………………………… 171

　工作任务1 集成计数器逻辑功能测试 ………………………………………………… 172

　　6.1 时序逻辑电路概述 ……………………………………………………………… 172

　　　6.1.1 组合逻辑电路和时序逻辑电路区别 ……………………………………… 172

　　　6.1.2 时序逻辑电路的常见描述方法 …………………………………………… 173

　　　6.1.3 时序逻辑电路的分类 ……………………………………………………… 174

　　6.2 时序逻辑电路分析 ……………………………………………………………… 175

　　6.3 时序逻辑电路设计 ……………………………………………………………… 178

　　6.4 计数器 …………………………………………………………………………… 179

　　　6.4.1 同步计数器 ………………………………………………………………… 180

　　　6.4.2 异步计数器 ………………………………………………………………… 183

　　　6.4.3 集成计数器 ………………………………………………………………… 186

　　　实验1 集成计数器逻辑功能测试(基于实验箱)………………………………… 188

　　　实验2 集成计数器的应用设计(基于实验箱)…………………………………… 190

　工作任务2 数字电子钟的制作 ………………………………………………………… 193

　　6.5 寄存器 …………………………………………………………………………… 193

　　　6.5.1 数码寄存器 ………………………………………………………………… 194

　　　6.5.2 移位寄存器 ………………………………………………………………… 195

　　　实验3 数字电子钟的制作(基于实验箱)………………………………………… 196

项目7 脉冲产生和整形电路 ……………………………………………………………… 207

　工作任务 多功能智能楼宇电子控制电路的设计……………………………………… 208

　　7.1 脉冲整形电路概述 ……………………………………………………………… 208

　　7.2 施密特触发器 …………………………………………………………………… 210

　　　7.2.1 门电路构成的施密特触发器 ……………………………………………… 210

　　　7.2.2 集成施密特触发器 ………………………………………………………… 211

　　　7.2.3 施密特触发器的应用 ……………………………………………………… 212

　　7.3 单稳态触发器 …………………………………………………………………… 213

　　　7.3.1 门电路构成的单稳态触发器 ……………………………………………… 213

　　　7.3.2 集成单稳态触发器 ………………………………………………………… 214

　　　7.3.3 单稳态触发器的应用 ……………………………………………………… 215

　　7.4 多谐振荡器 ……………………………………………………………………… 216

　　　7.4.1 门电路构成的多谐振荡器 ………………………………………………… 216

　　　7.4.2 施密特触发器构成的多谐振荡器 ………………………………………… 217

　　　7.4.3 石英晶体多谐振荡器 ……………………………………………………… 218

　　7.5 555定时器 ……………………………………………………………………… 219

　　　7.5.1 555定时器概述 …………………………………………………………… 219

　　　7.5.2 用555定时器组成施密特触发器 ………………………………………… 220

　　　7.5.3 用555定时器组成单稳态触发器 ………………………………………… 220

　　　7.5.4 用555定时器组成多谐振荡器 …………………………………………… 221

　　　实验1 防盗报警电路的设计(基于实验箱)……………………………………… 222

　　　实验2 楼道触摸延时开关式节能灯电路的设计 ………………………………… 225

　　　实验3 彩灯循环显示控制电路的设计 …………………………………………… 227

项目8 数模与模数转换 …………………………………………………………………… 234

　工作任务 数字电压表的制作与调试…………………………………………………… 235

　　8.1 数模和模数转换概述 …………………………………………………………… 235

　　8.2 数/模转换器(D/A 转换器) …………………………………………………… 236

　　　8.2.1 D/A 转换器的转换原理 …………………………………………………… 236

　　　8.2.2 有权电阻网络 D/A 转换器………………………………………………… 236

　　　8.2.3 倒 T 型电阻网络 D/A 转换器 …………………………………………… 237

　　　8.2.4 D/A 转换器的主要性能指标 ……………………………………………… 238

　　　8.2.5 D/A 转换器应用 …………………………………………………………… 239

　　8.3 模/数转换器(A/D转换器) …………………………………………………… 239

　　　8.3.1 A/D转换过程 ……………………………………………………………… 240

　　　8.3.2 A/D转换器分类 …………………………………………………………… 241

　　　8.3.3 A/D转换器的主要性能指标 ……………………………………………… 245

　　　8.3.4 集成 A/D转换器的应用…………………………………………………… 246

　　　实验 数字电压表的制作(基于实验箱)…………………………………………… 247

项目9 半导体存储器 ……………………………………………………………………… 254

　工作任务 基于只读存储器的智能作息时间铃声控制系统设计与实现……………… 255

　　9.1 半导体存储器技术指标及分类 ………………………………………………… 255

　　　9.1.1 半导体存储器技术指标 …………………………………………………… 255

　　　9.1.2 半导体存储器分类 ………………………………………………………… 256

　　9.2 只读存储器(ROM)……………………………………………………………… 257

　　　9.2.1 ROM 的结构 ……………………………………………………………… 257

　　　9.2.2 ROM 的工作原理 ………………………………………………………… 258

　　　9.2.3 ROM 的分类 ……………………………………………………………… 259

　　　9.2.4 ROM 应用举例 …………………………………………………………… 260

　　9.3随机存取存储器(RAM)……………………………………………………… 262

　　9.4容量扩展 …………………………………………………………………… 263

　　9.5 外存储器、闪存…………………………………………………………………… 265

　　　实验 用 EPROM 实现按作息时间控制打铃 …………………………………… 266

参考文献……………………………………………………………………………………… 272