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第1章 数制与编码 1

1.1 概述 2

1.1.1 模拟电子技术和数字电子技术 2

1.1.2 脉冲信号和数字信号 2

1.1.3 数字电路的特点 2

1.2 数制与编码 3

1.2.1 数制 3

1.2.2 数制之间的转换 5

1.3 编码 7

1.3.1 二-十进制编码 7

1.3.2 字符编码 8

本章小结 9

思考题和习题 9

第2章 逻辑代数和硬件描述语言基础 10

2.1 逻辑代数基本概念 11

2.1.1 逻辑常量和逻辑变量 11

2.1.2 基本逻辑和复合逻辑 11

2.1.3 逻辑函数的表示方法 15

2.1.4 逻辑函数的相等 18

2.2 逻辑代数的运算法则 19

2.2.1 逻辑代数的基本公式 19

2.2.2 逻辑代数的基本定理 20

2.2.3 逻辑代数的常用公式 21

2.2.4 异或运算公式 22

2.3 逻辑函数的表达式 23

2.3.1 逻辑函数的常用表达式 23

2.3.2 逻辑函数的标准表达式 24

2.3.3 约束及其表示方法 27

2.4 逻辑函数的公式简化法 28

2.4.1 逻辑函数简化的意义 28

2.4.2 逻辑函数的公式简化法 29

2.5 Verilog HDL基础 29

2.5.1 Verilog HDL设计模块的基本结构 30

2.5.2 Verilog HDL的词法 31

2.5.3 Verilog HDL的语句 37

2.5.4 不同抽象级别的Verilog HDL模型 43

本章小结 45

思考题和习题 46

第3章 门电路 48

3.1 概述 49

3.2 晶体二极管和三极管的开关特性 49

3.2.1 晶体二极管的开关特性 50

3.2.2 晶体三极管的开关特性 54

3.3 分立元件门 59

3.3.1 二极管与门 59

3.3.2 二极管或门 60

3.3.3 三极管非门 61

3.3.4 复合逻辑门 62

3.3.5 正逻辑和负逻辑 64

3.4 TTL集成门 65

3.4.1 TTL集成与非门 65

3.4.2 TTL与非门的外部特性 66

3.4.3 TTL与非门的主要参数 72

3.4.4 TTL与非门的改进电路 72

3.4.5 TTL其他类型的集成电路 74

3.4.6 TTL集成电路多余输入端的处理 77

3.4.7 TTL电路的系列产品 77

3.5 其他类型的双极型集成电路 78

3.5.1 发射极耦合逻辑电路 78

3.5.2 集成注入逻辑电路 78

3.6 MOS集成门 78

3.6.1 MOS管 79

3.6.2 MOS反相器 81

3.6.3 MOS门 83

3.6.4 CMOS门的外部特性 86

3.7 基于Verilog HDL的门电路设计 88

3.7.1 用assign语句建模方法实现门电路的描述 89

3.7.2 用门级元件例化建模方式来描述门电路 89

本章小结 91

思考题和习题 91

第4章 组合逻辑电路 96

4.1 概述 97

4.1.1 组合逻辑电路的结构和特点 97

4.1.2 组合逻辑电路的分析方法 97

4.1.3 组合逻辑电路的设计方法 98

4.2 若干常用的组合逻辑电路 101

4.2.1 算术运算电路 101

4.2.2 编码器 104

4.2.3 译码器 107

4.2.4 数据选择器 111

4.2.5 数值比较器 114

4.2.6 奇偶校验器 116

4.3 基于Verilog HDL的组合逻辑电路设计 118

4.3.1 加法器的设计 118

4.3.2 编码器的设计 120

4.3.3 译码器的设计 124

4.3.4 数据选择器的设计 126

4.3.5 数值比较器的设计 127

4.3.6 奇偶校验器的设计 129

4.4 组合逻辑电路的竞争—冒险现象 131

本章小结 133

思考题和习题 133

第5章 触发器 136

5.1 概述 137

5.2 基本RS触发器 137

5.2.1 由与非门构成的基本RS触发器 137

5.2.2 由或非门构成的基本RS触发器 140

5.3 钟控触发器 141

5.3.1 钟控RS触发器 141

5.3.2 钟控D触发器 143

5.3.3 钟控JK触发器 144

5.3.4 钟控T触发器 145

5.3.5 钟控T触发器 146

5.4 集成触发器 146

5.4.1 边沿JK触发器 146

5.4.2 维持—阻塞结构集成触发器 148

5.5 触发器之间的转换 149

5.5.1 用JK触发器实现其他类型触发器 149

5.5.2 用D触发器实现其他类型触发器的转换 150

5.6 基于Verilog HDL的触发器设计 151

5.6.1 基本RS触发器的设计 151

5.6.2 D锁存器的设计 153

5.6.3 D触发器的设计 153

5.6.4 JK触发器的设计 154

本章小结 155

思考题和习题 156

第6章 时序逻辑电路 159

6.1 概述 160

6.1.1 时序逻辑电路功能的描述方法 160

6.1.2 时序逻辑电路的分析方法 161

6.1.3 同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路 162

6.2 数码寄存器和移位寄存器 163

6.2.1 数码寄存器 163

6.2.2 移位寄存器 164

6.2.3 集成移位寄存器 165

6.3 计数器 167

6.3.1 同步计数器 167

6.3.2 异步计数器 171

6.3.3 集成计数器 175

6.4 基于Verilog HDL的时序逻辑电路的设计 178

6.4.1 数码寄存器的设计 179

6.4.2 移位寄存器的设计 181

6.4.3 计数器的设计 182

6.4.4 顺序脉冲发生器的设计 187

6.4.5 序列信号发生器的设计 189

6.4.6 序列信号检测器的设计 192

6.5 基于Verilog HDL的数字系统的设计 193

6.5.1 原理图输入设计法 193

6.5.2 文本输入设计法 196

本章小结 198

思考题和习题 198

第7章 脉冲单元电路 201

7.1 概述 202

7.1.1 脉冲单元电路的分类、结构和波形参数 202

7.1.2 脉冲波形参数的分析方法 202

7.1.3 555定时器 203

7.2 施密特触发器 205

7.2.1 用555定时器构成施密特触发器 205

7.2.2 集成施密特触发器 208

7.3 单稳态触发器 208

7.3.1 用555定时器构成单稳态触发器 209

7.3.2 集成单稳态触发器 210

7.4 多谐振荡器 213

7.4.1 用555定时器构成多谐振荡器 214

7.4.2 用门电路构成多谐振荡器 216

7.4.3 石英晶体振荡器 217

7.4.4 用施密特电路构成多谐振荡器 217

本章小结 218

思考题和习题 219

第8章 数模和模数转换 221

8.1 概述 222

8.2 数模转换 223

8.2.1 D/A转换器的结构 223

8.2.2 D/A转换器的主要技术指标 227

8.3 模数转换 228

8.3.1 A/D转换器的基本原理 228

8.3.2 A/D转换器的类型 231

8.3.3 A/D转换器的主要技术指标 236

本章小结 237

思考题和习题 237

第9章 程序逻辑电路 238

9.1 概述 239

9.1.1 程序逻辑电路的结构及特点 239

9.1.2 半导体存储器的结构 239

9.1.3 半导体存储器的分类 240

9.2 随机存储器 241

9.2.1 静态随机存储器 241

9.2.2 动态随机存储器 242

9.2.3 随机存储器的典型芯片 243

9.2.4 随机存储器的扩展 244

9.3 只读存储器 246

9.3.1 固定ROM 246

9.3.2 可编程只读存储器 247

9.3.3 可擦除可编程只读存储器 247

9.3.4 ROM的应用 248

9.4 基于Verilog HDL的存储器设计 251

9.5 程序逻辑电路的应用 252

本章小结 253

思考题和习题 253

第10章 可编程逻辑器件 255

10.1 PLD的基本原理 256

10.1.1 PLD的分类 256

10.1.2 阵列型PLD 258

10.1.3 现场可编程门阵列FPGA 262

10.1.4 基于查找表的结构 265

10.2 PLD的设计技术 268

10.2.1 PLD的设计方法 268

10.2.2 PLD的设计流程 269

10.2.3 在系统可编程技术 272

10.2.4 边界扫描技术 275

10.3 PLD的编程与配置 275

10.3.1 CPLD的ISP方式编程 276

10.3.2 使用PC机的并口配置FPGA 277

本章小结 278

思考题和习题 279

附录A 国产半导体集成电路型号命名法 280

参考文献 282