作为本科数字电子技术的教科书，本书借鉴了目前国外知名高校同类教材的选材和教学理念，将传统的数字电子技术作为通向现代数字电子技术的桥梁，在总体上不减少传统和现代数字电子技术基本内容，且保证教学成效的前提下，最大限度地降低对前期基础知识的依赖，循序渐进地推出该课程所有必须讲授的内容，从而打破教学模式的局限，将目标定位于使学习者在数字电子技术的基础理论、实践能力和创新精神三方面有明显的进步。本书将引导学习者基于现代数字电子技术理论，在全新的软硬件平台上实践已学到的数字电子技术基础知识，有效提高面向现代数字电子技术的工程能力，以高起点适应相关后续课程的要求。书中还给出了大量自主创新设计实践项目。
相比于同类型的传统教材，本书的特色突出表现在：将传统和现代的教学内容和教学方法有机融为一体；能毫无障碍地在低年级进行教学（如在本科第一学期）；强调并着力培养学生的自主创新能力。
本书可作为本科或高职院校电子信息类、自动化类、计算机类、仪器类等专业的专业基础课教材，或作为相关专业技术人员的自学参考书。

第1章　数制与编码
1.1　模拟信号与数字信号
1.1.1　模拟信号与数字信号的概念
1.1.2　数字电路与模拟电路的区别
1.1.3　数字电路的特点
1.2　数字系统中的数制
1.2.1　十进制数
1.2.2　二进制数
1.2.3　十六进制数
1.2.4　八进制数
1.3　不同数制间的转换
1.3.1　十六进制数、二进制数与十进制数间的转换
1.3.2　十进制数转换为二进制数、十六进制数
1.3.3　二进制数与十六进制数、八进制数间的转换
1.4　数字系统中数的表示方法和格式
1.4.1　二-十进制编码
1.4.2　带符号位的二进制码
1.4.3　可靠性编码
1.4.4　标准字符码
1.4.5　条形码和二维码
习题
第2章　逻辑代数基础
2.1　逻辑代数的基本运算
2.1.1　逻辑代数的基本概念
2.1.2　逻辑代数的3种基本逻辑运算
2.1.3　复合逻辑运算
2.2　逻辑代数的运算规则
2.2.1　逻辑代数的基本公理
2.2.2　逻辑代数的基本定律
2.2.3　逻辑代数的基本规则
2.2.4　若干常用公式
2.3　逻辑函数表述方法
2.3.1　逻辑函数的表示方法
2.3.2　真值表与逻辑表达式的相互转换
2.3.3　逻辑表达式的常用形式
2.4　逻辑函数的标准形式
2.4.1　最小项和最大项
2.4.2　标准与或式——最小项表达式
2.4.3　标准或与式——最大项表达式
2.5　逻辑函数的化简方法
2.5.1　代数化简法
2.5.2　卡诺图化简法
2.5.3　具有无关项的逻辑函数及其化简
2.5.4　多输出函数的化简
习题
第3章　逻辑门电路
3.1　概述
3.2　分立元件逻辑门
3.2.1　二极管与门、或门
3.2.2　晶体管非门
3.3　CMOS集成逻辑门
3.3.1　增强型MOS管的工作原理
3.3.2　CMOS逻辑门电路
3.3.3　CMOS传输门及其构建的逻辑门
3.4　TTL集成逻辑门
3.4.1　TTL与非门的工作原理
3.4.2　集电极开路门和漏极开路门
3.4.3　三态门
3.5　集成逻辑门相关概念
3.5.1　集成逻辑门的性能参数
3.5.2　TTL集成电路逻辑门及同类CMOS器件系列
3.5.3　CMOS与TTL逻辑器件的封装
3.5.4　TTL与CMOS集成电路的传统接口技术
习题
实验与设计
第4章　组合逻辑电路的分析与设计
4.1　组合逻辑电路手工分析
4.1.1　组合逻辑电路的定义
4.1.2　组合逻辑电路的手工分析步骤
4.1.3　组合逻辑电路分析实例
4.2　组合逻辑电路手工设计方法
4.2.1　组合逻辑电路手工设计的一般步骤
4.2.2　组合逻辑电路的设计示例
4.3　编码器
4.3.1　编码器的基本概念
4.3.2　二进制普通编码器
4.3.3　二进制优先编码器
4.3.4　二-十进制优先编码器
4.4　译码器
4.4.1　译码器的基本概念
4.4.2　二进制译码器
4.4.3　用译码器实现逻辑函数
4.4.4　二-十进制译码器
4.4.5　显示译码器
4.5　数据选择器与数据分配器
4.5.1　数据选择器的基本概念
4.5.2　集成数据选择器
4.5.3　用数据选择器实现逻辑函数
4.5.4　数据分配器
4.6　加法器
4.6.1　半加器
4.6.2　全加器
4.6.3　多位加法器
4.7　数值比较器
4.7.1　1位数值比较器
4.7.2　集成数值比较器
4.7.3　集成数值比较器的扩展
4.8　广义译码器概念
4.9　可编程逻辑器件的结构与原理
4.9.1　PLD概述
4.9.2　简单PLD的结构与工作原理
4.10　组合逻辑电路的竞争与冒险
4.10.1　冒险现象的判断
4.10.2　冒险现象的解决方法
习题
实验与设计
第5章　触发器及含触发器的PLD
5.1　概述
5.2　基本RS触发器
5.2.1　基本RS触发器的电路结构和工作原理
5.2.2　基本RS触发器的功能描述
5.2.3　基本RS触发器的应用
5.3　钟控触发器
5.3.1　钟控RS触发器
5.3.2　钟控D触发器（D锁存器）
5.4　主从触发器
5.4.1　主从RS触发器
5.4.2　主从JK触发器
5.5　边沿触发器
5.5.1　边沿D触发器
5.5.2　边沿JK触发器
5.6　触发器间的转换
5.6.1　D触发器转换为JK、T和T′触发器
5.6.2　JK触发器转换为D、T和T′触发器
5.7　含触发器的PLD的结构与原理
5.7.1　通用可编程逻辑器件GAL
5.7.2　复杂可编程逻辑器件CPLD
5.7.3　现场可编程门阵列FPGA
习题
实验与设计
第6章　组合逻辑电路时序分析与自动化设计
6.1　传统数字技术存在的问题
6.2　数字系统自动设计流程
6.2.1　设计输入
6.2.2　硬件描述语言
6.2.3　综合
6.2.4　适配
6.2.5　仿真
6.2.6　硬件测试
6.3　原理图输入法逻辑电路设计
6.3.1　原理图编辑输入方法
6.3.2　创建工程
6.3.3　功能分析
6.3.4　编译前设置
6.3.5　全程编译
6.3.6　逻辑功能测试
6.4　硬件测试
6.4.1　引脚锁定
6.4.2　对FPGA编程配置
6.4.3　对FPGA配置器件编程
6.5　用HDL表述广义译码器
6.5.1　用HDL表述真值表与电路设计
6.5.2　3人表决电路的HDL表述方式
6.5.3　对真值表的其他HDL表述方式
6.6　数字方法去抖动和延时电路设计
6.6.1　数字去抖动电路设计
6.6.2　数字延时电路的设计与测试
实验与设计
第7章　时序逻辑电路的分析与设计
7.1　时序逻辑电路的特点与功能
7.1.1　时序逻辑电路的结构
7.1.2　时序逻辑电路的分类
7.2　时

近半个世纪以来，电子技术的发展速度是遵循着指
数规律的，这对摩尔定律作了最好的诠释。这里的电子
技术应该是指半导体集成电路技术，而最能印证摩尔定
律的则应属数字电子技术。《实用数字电子技术》的作
者N. P. Cook认为，第二次世界大战以来，电子学对现
代世界的发展所做的贡献与日俱增；电子工业已超过了
汽车和石油工业，成为世界上最大的工业。电子工业的
一个重要转变是从模拟技术向数字技术的转化，目前的
电子产品基本上采用了数字技术。数字电子技术将曾经
毫不相干的领域融为一体，并还将继续整合整个工业体
系，促进人类在各个不同领域的进步。
显然，数字电子技术的发展最能体现现代科技的进
步，展示人类不可限量的创造力和永无穷尽的创新追求
。
随着数字电子技术的高速发展，以前未曾有过的大
量课程纷纷出现在高等院校的课堂中，如DSP技术、SOC
技术、EDA技术、数字通信、嵌入式系统、硬件描述语
言、数字集成电路设计、软件无线电、软件定义网络等
。这其中许多被列为当今自主型科学技术的重心，引领
着未来电子技术的发展方向，也预示着前景良好的就业
取向。在这些领域的发展中，曾经的TTL器件的5V工作
电压迈向了0.9V的芯片内核电压；曾经风靡全球的仅几
兆赫（MHz）主频的8088 CPU已变身为跨入10GHz门槛
的各类高速处理器；过去仅包含数个逻辑门的器件变成
了现在特征尺寸达7nm的SOC系统；一度靠传统设计技术
将74系列器件组合成“板上系统”的时代也早已脱胎为
基于EDA技术实现的“片上系统”时代。所有这一切，
把作为这一领域的专业基础课“数字电子技术”的地位
和重要性推到了前所未有的高度，同时也对这一课程的
教学内容提出了极大的挑战。
然而不容乐观的是，目前国内多数高校该课程所对
应的教材的基本内容和实验模式几乎仍沿用最初的模式
，并仍以传统的数字设计技术为核心教学内容与考核内
容。其不变的理由正如一位作者所说：虽然新器件、新
方法不断涌现，但许多基本理论、基本器件和典型应用
是永恒的；另一位作者甚至认为，只要没有走出硅片的
范畴，电路的复杂程度和集成规模变化再大，其课程所
讲的基本知识、基本理论和基本方法都不会变。
显然，这种认识是严重违背马克思自然辩证法思想
基本原则的。
与经典物理学或数学不同，现代电子学教学内容的
发展变化既是该学科的特点，也是适应技术进步和市场
走向的自然选择，特别是数字电子技术更具强烈的时间
性。谁又能说远古的钻木取火技术在当时相当长的一段
时间内不是最“基本的”？美国斯坦福大学的J. F.
Wakerly在其《数字设计原理与实践》一书中说：“如
何帮助学生去适应不可避免地要面临的变化，才是最困
难的。因为这个领域的一般教科书都因摩尔定律而缩短
了它的适用期。”
其实，在当今电子技术飞速发展的时代，即使经典
原理也未必能幸免被抛弃的命运。在美国Star Bridge
Systems公司采用FPGA及Viva语言开发出所谓超级计算
机（hypercomputer）后，对其进行测试的美国国家航
空航天局（NASA）的专家表示：“其运行速度无与伦比
，这一产品的性能令人过目难忘。”原美国Xilinx公司
的CEO Willem Roelandts认为：“由冯·诺依曼
（John von Neumann）提出的计算机架构已经走到了
尽头。”我们知道，当今计算机仍在沿用的经典构架之
一是几十年前由匈牙利数学家冯·诺依曼提出的。
再看一个相隔近10年的变化实例：在2007年全国大
学生电子设计竞赛和2015年的同一赛事中，出现了指标
点相似的偏数字技术的赛题，即要求测量一个周期信号
的频率。主要不同点为，前者指标要求被测周期信号的
上限频率是10MHz，后者是100MHz。显然，面对2015年
的赛题，2007年曾经成功的设计工具、设计方案、系统
结构、硬件实现，乃至部分设计理论都用不上了。这意
味着10年前优秀的电子设计工程师，如果不随着时代更
新知识，10年后只能面临被淘汰的命运。
显然，脱离了科技进步和时代背景的“数字电子技
术”是没有任何实际意义的。
然而遗憾的是，目前国内部分高校的数字电子技术
课程配套教材的内容和教学模式仍然停留在20世纪80年
代末。这一现状严重影响了应有的教学质量和就业竞争
力。
一、目前课程教学内容、教学模式和教学目标存在
的基本问题
1．过于偏重理论教学而忽视实践能力的培养
暂且不提其“理论基础”是否存在许多值得商榷的
内容，仅其学习模式和学时安排就有悖于此课程的基本
性质——“技术基础”。调查表明，大多数学校对此课
程的学时安排是64学时授课、32学时实验，而且以验证
性实验为主；显然，实践要求被严重弱化。而且现有趋
势表明，此课程已基本变为依赖题海战术的普通基础课
，诸如搞试题库、习题集、标准答案、联校统考等。殊
不知，这一切恰恰埋没了这门作为当今电子科技领域最
富变化、最具活力、最贴近实践、最需创新能力的课程
的鲜明特质，从而偏离了真正的教学目