《数字电子技术与仿真》是电气信息类专业平台课，通过电子技术的基本理论和基本知识的学习，还能帮助读者为今后着手进行中大规模数字电路或数字系统的设计打下坚实的理论基础。本书采用先“逻辑”后“电路”的次序，首先讲解数制、码制和逻辑代数等基础知识，接着重点讲解组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析与设计方法，再介绍触发器、时序逻辑电路的分析与设计 、门电路与半导体存储器的电路结构、工作原理，数字电子电路及系统设计，并采用当今数字设计实验验证的新方法（Proteus仿真软件）来描述数字电路，全书内容安排循序渐进，由浅入深，并设有适量例题帮助读者理解和掌握重点、难点。

为了积极推进新工科建设下的基础教学改革，按照教育部《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》对数字电子技术理论教学的基本要求，结合自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程、轨道交通信号与控制、材料工程等专业对数字电子技术的课程要求，联合业内具有丰富数字电子技术教学经验和实践应用能力的教师，专门编写了本书。

本书主要包括逻辑代数基础、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、门电路与半导体存储器、数字电子电路及系统设计、基于 Proteus的数字电子技术仿真实验等内容。本书内容简明易学，以帮助初学者比较轻松地掌握基本内容，特别适合用于翻转式或混合式教学，也适合相关专业的自学者自学。

本书主要特色：

1.结构清晰

全书各章按照知识点编排，既相互独立，又相互联系，力求顺序合理，逻辑性强，可读性强，使学生更易学习和掌握。

2.突出虚实结合

为了进一步丰富教学内容并增强实用性，特别引入了基于 Proteus的数字电子技术仿真实验，软硬结合，注重能力培养，这也使学习变得生动有趣。第6章数字电子电路及系统设计和第7章基于 Proteus的数字电子技术仿真实验的内容突出工程设计及应用。先介绍数字电路设计的基本要求，然后给出数字电路设计的步骤及实例。每个实验给出完整的实验要求和设计过程。学生可以按照书中所讲述的内容操作，顺利完成仿真任务。实验过程非常接近实际操作的效果，便于培养学生的创新能力及工程实际的应用能力

3.理论联系实际

本书为“新工科人才培养·电气信息类应用型系列规划教材”之一。其内容设计简洁，同时拓展考研相关的知识点，适当引入工程应用内容以突出针对性和实用性，帮助学生提升理解和分析能力。书中安排了适量的例题和习题，以帮助学生进一步理解和掌握相关的知识点。题型多样，具有一定的启发性、灵活性和实践性。浓缩教学内容，用言简意赅的语言精讲要点、重难点，便于学生理解记忆。

本书适用于高等院校电气信息类、机电类、轨道交通等专业数字电子技术基础课程的教学。而数字电子技术课程在教学要求中是“入门性质的技术基础课”，课程的主要任务是使学生获得数字电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能，为深入学习数字电子技术并为其在相关专业中的应用打下基础。本课程学习过程中可从以下几方面入手：

（1）数字电子技术的数学基础是逻辑代数，此部分与其他课程的关联较少，必须要掌握逻辑代数的基本知识、理论，如数制和码制等，这是本书最基本的内容。

（2）数字电路中以集成电路为主，学习中重点掌握各集成器件的逻辑功能及输入和输出特性。但也不必对所有数字逻辑电路逐一掌握，只需要学会分析、设计数字逻辑电路的一般方法。尤其是组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析方法和设计方法，这是数字电子技术课程的核心内容。

（3）结合 Proteus软件，重视相关的仿真实验。通过仿真实验，进一步加深对书中基本电路、基本分析方法、基本理论的理解，培养电子电路实际操作能力。软件仿真便于较快地明确目标，节省时间，不受实验设备、场地的限制。在利用软件对数字电子电路进行辅助设计时，还可进一步通过实验操作和硬件安装、调试，感受工程应用的特点，积累实践经验，提高实验能力。

本书由上海工程技术大学电气类电学基础教学团队编写，由刘海珊和李洪芹任主编，参与编写工作的还有田瑾、张振华、邹睿和高飞。在编写过程中，每位教师都将其多年的教学经验倾囊而出，力求做到条理清晰、语言准确、文字简洁、图表规范。本书在编写过程中也得到了同行专家的帮助，在此致以诚挚的感谢！

限于编者水平，书中难免存在不妥之处，恳请广大读者给予批评指正。

第1章 逻辑代数基础1
1.1 数制与码制2
1.1.1 常用的数制2
1.1.2 不同数制之间的转换4
1.1.3 码制6
1.2 逻辑运算9
1.2.1 基本逻辑运算9
1.2.2 组合逻辑运算11
1.3 逻辑代数的基本公式和基本规则12
1.3.1 逻辑代数的基本公式12
1.3.2 基本规则13
1.4 逻辑函数的表示方法15
1.4.1 逻辑真值表15
1.4.2 逻辑函数式16
1.4.3 逻辑图16
1.4.4 波形图16
1.4.5 各种表示方法之间的相互转换16
1.5 逻辑函数表达式的两种标准形式18
1.5.1 最小项18
1.5.2 最大项18
1.5.3 最小项和最大项的性质19
1.5.4 逻辑函数的与或标准表达式和或与标准表达式20
1.5.5 逻辑函数的卡诺图表示法21
1.6 逻辑函数的化简25
1.6.1 同一逻辑函数表达式形式的多样性26
1.6.2 公式法化简26
1.6.3 卡诺图法化简28
1.6.4 具有无关项的逻辑函数表达式的化简30
1.7 逻辑函数表达式形式的变换33
1.7.1 五种类型的逻辑函数表达式33
1.7.2 与或型转换为与非与非型34
1.7.3 与或型转换为或与型34
1.7.4 与或型转换为或非或非型35
1.7.5 与或型转换为与或非型35
小结35
习题36
第2章 组合逻辑电路39
2.1 组合逻辑电路分析40
2.2 组合逻辑电路设计44
2.3 编码器47
2.4 译码器51
2.4.1 二进制译码器——3线8线译码器52
2.4.2 代码转换译码器——8421BCD码(4线10线)译码器56
2.4.3 显示译码器57
2.5 数据选择器60
2.6 加法器66
2.6.1 半加器66
2.6.2 全加器67
2.6.3 串行多位加法器67
2.7 数值比较器68
2.8 组合逻辑电路中的竞争冒险现象69
小结71
习题71
第3章 触发器76
3.1 锁存器和双稳态触发器77
3.1.1 RS锁存器77
3.1.2 钟控RS触发器78
3.1.3 边沿触发D触发器79
3.1.4 边沿触发JK触发器80
3.1.5 T与T′触发器82
3.1.6 触发器之间的转换83
3.2 施密特触发器85
3.2.1 门电路组成的施密特触发器85
3.2.2 集成施密特触发器87
3.2.3 施密特触发器的应用88
3.3 单稳态触发器89
3.3.1 由门电路构成的微分型单稳态触发器89
3.3.2 集成单稳态触发器92
3.3.3 单稳态触发器的应用95
3.4 多谐振荡器97
3.5 555定时器及其应用98
3.5.1 555定时器内部结构和工作原理98
3.5.2 555定时器构成的施密特触发器101
3.5.3 555定时器构成的多谐振荡器102
3.5.4 555定时器构成的单稳态触发器103
3.5.5 555时基集成电路的分类104
3.5.6 基于555时基集成电路的实际应用举例109
小结113
习题114
第4章时序逻辑电路122
4.1 时序逻辑电路概述122
4.2 时序逻辑电路分析124
4.2.1 同步时序逻辑电路分析124
4.2.2 异步时序逻辑电路分析130
4.3 同步时序逻辑电路设计131
4.4 中规模集成时序逻辑电路138
4.4.1 计数器138
4.4.2 计数进制的改变140
4.4.3 计数器的应用实例144
4.5 寄存器144
4.5.1 数码寄存器145
4.5.2 移位寄存器146
4.6 时序逻辑电路中的竞争冒险现象148
小结149
习题149
第5章 门电路与半导体存储器155
5.1 门电路基础155
5.1.1 半导体二极管门电路156
5.1.2 半导体三极管门电路158
5.1.3 集电极开路门电路159
5.1.4 三态门 161
5.2 半导体存储器163
5.2.1 只读存储器164
5.2.2 随机存储器166
5.2.3 存储器的扩展166
5.2.4 用存储器实现组合逻辑函数169
小结171
习题171
第6章 数字电子电路及系统设计174
6.1 典型数字电子系统的组成174
6.2 任意进制计数器设计176
6.2.1 N进制计数器设计要点176
6.2.2 计数电路设计176
6.3 555时基电路及其应用183
6.3.1 555时基电路的内部结构183
6.3.2 555时基电路的基本工作模式184
6.3.3 555集成电路的典型应用188
6.4 数字电子钟设计189
6.4.1 数字电子钟系统概述189
6.4.2 单元电路设计与分析190
6.5 智力竞赛抢答器设计195
6.5.1 智力竞赛抢答器系统概述195
6.5.2 智力竞赛抢答器系统原理和组成框图195
6.5.3 智力竞赛抢答器单元电路设计196
小结203
习题203
第7章基于Proteus的数字电子技术仿真实验205
7.1 Proteus简介206
7.2 Proteus电路设计软件使用方法206
7.2.1 安装环境206
7.2.2 安装步骤207
7.2.3 Proteus仿真实验界面208
7.3典型数字电路仿真实验211
7.3.1 集成门电路逻辑功能测试实验211
7.3.2 组合逻辑电路仿真实验216
7.3.3 编码器及其应用实验218
7.3.4 译码器及其应用实验219
7.3.5 字段译码器逻辑功能测试及其应用实验220
7.3.6 半加器和全加器实验223
7.3.7 触发器及其应用实验225
7.3.8 时序逻辑电路设计实验228
7.3.9 计数、译码及显示电路实验229
7.3.10 集成移位寄存器应用实验230
小结232
习题232
附录A图形符号对照表233
参考文献234