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第一篇 逻辑设计 3

第1章 数字与编码 3

1.1 数字信号与数字电路 3

1.1.1 数字信号与模拟信号的区别 3

1.1.2 数字电路的特点 4

1.2 数制 8

1.2.1 常用数制 8

1.2.2 数制转换方法 11

1.3 算术运算与逻辑运算 15

1.3.1 二进制算术运算与逻辑运算 15

1.3.2 二进制正负数的表达方法 16

1.3.3 补码在减法中的应用 17

1.4 码制与编码规律 19

1.4.1 二—十进制代码BCD 19

1.4.2 循环码 22

1.4.3 ASCII码 23

1.5 可靠性编码的概念 23

1.5.1 奇偶校验与编码 24

1.5.2 二维码与RAID系统 26

1.5.3 循环冗余校验码（CRC） 27

1.5.4 校验和码 29

本章小结 29

思考题和习题 30

第2章 逻辑函数与逻辑门 32

2.1 逻辑代数中的三种基本运算 32

2.2 文氏图与真值表 34

2.2.1 文氏图 34

2.2.2 真值表 35

2.3 逻辑代数的基本定理 35

2.3.1 布尔代数公理 35

2.3.2 布尔代数定理 36

2.3.3 若干常用逻辑函数式 39

2.4 逻辑代数的基本规则 40

2.4.1 代入规则 40

2.4.2 反演规则 41

2.4.3 对偶规则 42

2.5 逻辑函数的公式化简法 43

2.5.1 逻辑函数的最简形式 43

2.5.2 常用的化简方法 44

2.6 逻辑函数的表达式 49

2.6.1 逻辑函数的最小项和最大项 49

2.6.2 真值表的建立 51

2.6.3 由真值表归纳逻辑函数的方法 53

2.6.4 未完全描述函数的真值表及表达式 57

2.7 逻辑函数的卡诺图 57

2.7.1 卡诺图的构成 57

2.7.2 用卡诺图表示逻辑函数 59

2.7.3 用卡诺图化简逻辑函数 59

2.7.4 任意项的利用 62

2.7.5 卡诺图的运算 63

2.7.6 高维卡诺图的构成 65

2.7.7 降维卡诺图 68

2.8 逻辑门电路与图形符号 69

2.8.1 基本逻辑电路 69

2.8.2 几种复合逻辑门 71

2.8.3 实用的逻辑门 74

2.9 正负逻辑电平问题 76

2.9.1 正负逻辑的规定 76

2.9.2 正负逻辑的等效变换 77

2.9.3 正负逻辑的图例和应用 77

2.9.4 关于非“○”的注记及正负逻辑符号对照表 79

本章小结 81

思考题和习题 81

第3章 逻辑门电路 85

3.1 基本逻辑门电路 85

3.1.1 二极管与门和或门电路 85

3.1.2 非门电路——BJT（双极型晶体管）反相器 87

3.2 DTL逻辑电路 88

3.3 TTL门电路基本结构 89

3.3.1 TTL反相器 89

3.3.2 TTL与非门电路 92

3.4 TTL基本门电路的扩展 93

3.4.1 三态反相器 93

3.4.2 集电极开路与非门 96

3.4.3 TTL或非门及与或非门 97

3.5 TTL电路改进与肖特基系列电路 98

3.5.1 TTL电路改进 98

3.5.2 肖特基系列电路 99

3.5.3 74LS系列电路 101

3.6 TTL门电路性能比较 102

3.6.1 各种类型TTL门电路与性能比较 102

3.6.2 TTL器件选型原则 102

3.6.3 TTL集成门电路的封装 103

3.7 TTL电路的外围参数 104

3.7.1 TTL与非门电压传输特性 104

3.7.2 TTL与非门主要参数 105

3.7.3 输入输出电平匹配问题 108

3.8 MOS逻辑门电路 109

3.8.1 概述 109

3.8.2 NMOS逻辑门电路 109

3.8.3 CMOS逻辑门电路 111

3.8.4 HCMOS逻辑门电路 112

3.9 各种集成逻辑门电路性能比较 114

3.10 逻辑器件使用规定与抗干扰措施 115

本章小结 117

思考题和习题 117

第4章 组合逻辑电路 122

4.1 组合逻辑电路的分析 122

4.2 组合逻辑电路的设计 124

4.3 功能组合逻辑电路与大规模逻辑问题的解决方案 129

4.3.1 译码器 130

4.3.2 数据分配器 139

4.3.3 数据选择器 140

4.4 可编程阵列组合逻辑电路 141

4.4.1 与—或逻辑阵列及其集成应用背景 141

4.4.2 可编程逻辑器件的符号体系 142

4.4.3 可编程逻辑器件的实现方法 147

4.5 组合逻辑电路中的竞争冒险 149

4.5.1 竞争冒险产生的原因 149

4.5.2 消除竞争冒险的方法 150

4.6 各种组合逻辑设计与综合应用 152

4.6.1 数据选择器的例子 152

4.6.2 加法器 153

4.6.3 加法器的其他组成形式 156

4.6.4 全加器的应用（用加法器设计组合逻辑电路） 157

4.6.5 桶形移位器及模拟数据选择器 159

本章小结 162

思考题和习题 162

第5章 触发器及其应用 167

5.1 反馈、双稳态电路与触发器基础 167

5.2 电平触发器 168

5.2.1 RS触发器 168

5.2.2 同步RS触发器 171

5.2.3 同步D触发器 172

5.2.4 由或非门组成的触发器 173

5.3 边沿触发器 174

5.3.1 主从触发器 174

5.3.2 JK触发器 176

5.3.3 若干边沿触发器及其构成 177

5.4 T触发器 181

5.4.1 T触发器的构成方式 181

5.4.2 用D触发器组成T触发器 182

5.5 触发器的应用 183

5.5.1 二次分频 183

5.5.2 异步计数器 184

5.6 波形产生与整形电路 189

5.6.1 单稳态电路 189

5.6.2 无稳态电路 190

5.6.3 多谐振荡器 191

本章小结 193

思考题和习题 194

第二篇 单片机 199

第6章 单片机概论 199

6.1 单片机发展概况 199

6.1.1 微机发展历程与单片机 199

6.1.2 单片机与微机系统的关系 202

6.1.3 单片机应用概况与发展趋势 204

6.1.4 带Flash存储器的单片机简介 210

6.1.5 单片机主要应用 211

6.2 单片机基本结构 213

6.2.1 单片机基本模块和工作框图 213

6.2.2 硬件和软件 214

6.3 单片机工作过程 214

6.3.1 CPU的结构 215

6.3.2 指令执行过程 215

6.3.3 单片机系统组织 216

6.4 单片机总线 216

6.4.1 总线的作用 216

6.4.2 单片机总线的实现方法 218

6.4.3 以总线为中心的单片机结构图 219

6.4.4 单片机的输入／输出端口 220

6.5 单片机存储器 221

6.5.1 存储器概况 221

6.5.2 半导体存储器的分类 222

本章小结 230

思考题和习题 230

第7章 MCS-51系列和AT89S51单片机 231

7.1 MCS-51系列单片机主要特点 231

7.1.1 产品特点 231

7.1.2 AT89C51芯片特点 232

7.2 MCS-51系列单片机基本结构 233

7.2.1 MCS-51系列单片机常见结构形式 233

7.2.2 MCS-51系列单片机最简硬件系统及其主体结构 235

7.2.3 MCS-51系列单片机的硬件结构 237

7.3 MCS-51系列单片机I/O端口与复位运行 248

7.3.1 MCS-51并行I/O口 248

7.3.2 单片机复位与运行 250

7.4 MCS-51系列单片机指令系统 252

7.4.1 指令的基本结构与寻址方式 252

7.4.2 MCS-51指令系统概述 254

7.4.3 数据传送指令 256

7.4.4 算术操作指令 263

7.4.5 逻辑操作指令 268

7.4.6 控制转移指令 271

7.4.7 布尔变量操作类指令 275

7.4.8 MCS-51指令运用和指令表 277

7.5 汇编语言程序设计 283

7.5.1 一般编程方法 283

7.5.2 程序写入方法 284

本章小结 285

思考题和习题 286

第8章 单片机应用与扩展技术 287

8.1 编程过程与实例 287

8.1.1 单片机选举计票问题编程 287

8.1.2 单片机程序的实施 290

8.2 大量人群的投票选举单片机方案 292

8.2.1 8人投票单片机程序 292

8.2.2 扩展到24人投票的程序 293

8.2.3 汇编语句的扩展应用 296

8.2.4 自动更新选举人数的程序设计 299

8.2.5 更多选民的投票机研究 302

8.2.6 完善后的30人投票程序 304

8.3 单片机总线扩展与应用实例 307

8.3.1 单片机用作计数器 307

8.3.2 8051系列单片机外部地址总线形成方法 309

8.4 8051系列单片机存储器扩展方法 312

8.4.1 片内扩展RAM（EXTRAM）的应用 312

8.4.2 单片机扩展并行RAM 312

8.4.3 扩展RAM汇编编程 314

8.4.4 程序存储器的扩展方法 315

8.5 模／数转换系统设计 316

8.5.1 A/D转换应用实例 317

8.5.2 A/D转换原理和指标 318

8.5.3 C8051F系列单片机模／数转换的主要特点和技术指标 319

8.5.4 VFC作A/D转换器的原理与特点 320

8.6 单片机中断与定时器／计数器编程 322

8.6.1 中断概述 322

8.6.2 中断系统结构 322

8.6.3 定时器／计数器 325

8.7 串行端口 330

8.7.1 串行口工作方式分类 330

8.7.2 串行口控制寄存器 331

8.8 看门狗定时器WDT工作原理与使用方法 332

8.8.1 WDT工作原理 332

8.8.2 WDT的使用方法 333

本章小结 333

思考题和习题 334

附录 335

附录1 常用逻辑符号对照表 335

附录2 部分集成电路管脚图（LAYOUT OF CHIPS） 337

附录3 TTL器件一览表 341

附录4 CMOS器件一览表 344

附录5 8051指令系统分类表 346

附录6 8051指令系统总表 348

附录7 单片机选型参考资料 350

附录8 Atmel公司单片机新增SFR与结构情况 355

参考文献 357