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第1章 数制与码制 1

1.1 概述 1

1.2 几种常用的数制 2

1.2.1 十进制 2

1.2.2 二进制 3

1.2.3 八进制 3

1.2.4 十六进制 3

1.3 不同进制间的转换 4

1.3.1 二进制数转换十进制数 4

1.3.2 十进制数转换二进制数 4

1.3.3 八进制、十六进制与二进制相互转换 6

1.4 二进制算数运算 6

1.4.1 二进制算术运算的特点 6

1.4.2 原码、反码、补码和补码运算 7

1.5 几种常用的编码 9

1.5.1 二-十进制编码 9

1.5.2 可靠性编码 10

1.5.3 字符代码 12

本章小结 14

习题 14

第2章 逻辑代数基础 16

2.1 逻辑代数中的三种基本运算 16

2.1.1 逻辑代数中的变量和常量 16

2.1.2 基本逻辑运算 16

2.1.3 几种常用的逻辑运算 18

2.2 逻辑代数基本定律和常用公式 21

2.2.1 基本定律 21

2.2.2 常用公式 22

2.3 逻辑代数中的基本规则 22

2.3.1 代入规则 22

2.3.2 反演规则 23

2.3.3 对偶规则 23

2.4 逻辑函数的表示方法 24

2.5 逻辑函数的公式化简法 27

2.6 逻辑函数的卡诺图化简法 29

2.6.1 最小项与最小项表达式 29

2.6.2 用卡诺图表示逻辑函数 31

2.6.3 卡诺图化简逻辑函数 34

2.6.4 具有无关项的逻辑函数式及其化简方法 35

2.7 逻辑函数的表达式形式及其转化 37

本章小结 39

习题 39

第3章 门电路 44

3.1 概述 44

3.2 半导体管的开关特性 45

3.2.1 晶体二极管开关特性 45

3.2.2 晶体三极管开关特性 46

3.2.3 MOS管开关特性 47

3.3 分立元件逻辑门电路 48

3.3.1 与门电路 49

3.3.2 或门电路 49

3.3.3 非门电路 50

3.3.4 与非门电路 50

3.3.5 或非门电路 51

3.4 TTL门电路 52

3.4.1 TTL反相器电路结构及工作原理 52

3.4.2 TTL的反相器电气特性 53

3.4.3 其他类型的TTL门电路 58

3.4.4 TTL电路的改进系列 64

3.4.5 ECL和I2L 65

3.5 CMOS门电路 66

3.5.1 CMOS反相器电路结构及工作原理 66

3.5.2 CMOS的反相器电气特性 67

3.5.3 其他类型的CMOS门电路 70

3.5.4 BiCMOS电路 75

3.5.5 CMOS逻辑门电路技术参数 75

3.6 数字集成电路的正确使用 76

3.6.1 TTL电路的正确使用 76

3.6.2 CMOS电路的正确使用 76

3.7 TTL电路与CMOS电路的接口 77

3.8 门电路带负载时的接口电路 78

3.8.1 用门电路直接驱动显示器件 78

3.8.2 机电性负载接口 79

本章小结 79

习题 80

第4章 组合逻辑电路 86

4.1 概述 86

4.2 组合逻辑电路的分析 86

4.3 常用的组合逻辑器件 88

4.3.1 编码器 88

4.3.2 译码器 91

4.3.3 数据选择器 97

4.3.4 加法器 99

4.3.5 数值比较器 102

4.4 组合逻辑电路的设计方法 105

4.4.1 组合逻辑电路的设计方法 105

4.4.2 用SSI设计组合逻辑电路 106

4.4.3 用中规模集成组件设计组合逻辑电路 110

4.5 组合逻辑电路中的竞争冒险 113

本章小结 115

习题 116

第5章 触发器 122

5.1 基本触发器 122

5.1.1 与非门组成的基本SR触发器 122

5.1.2 或非门组成的基本SR触发器 125

5.2 电平触发器 125

5.2.1 电平触发SR触发器 126

5.2.2 电平触发D触发器 127

5.2.3 电平触发器的空翻现象 128

5.3 边沿触发器 128

5.3.1 边沿D触发器 128

5.3.2 边沿JK触发器 130

5.3.3 维持-阻塞型D触发器 132

5.4 触发器的逻辑功能和功能转换 133

5.5 触发器的动态特性 134

5.5.1 基本SR触发器 135

5.5.2 同步电平触发SR触发器的动态特性 136

5.5.3 维持阻塞触发器的动态特性 137

本章小结 138

习题 139

第6章 时序逻辑电路 143

6.1 概述 143

6.1.1 时序逻辑电路的结构 143

6.1.2 描述时序电路逻辑功能的函数 143

6.1.3 时序电路的分类 144

6.2 时序电路的分析方法 144

6.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法 144

6.2.2 异步时序逻辑电路的分析举例 149

6.3 常用时序逻辑电路及应用 150

6.3.1 寄存器与移位寄存器 150

6.3.2 计数器 155

6.3.3 常用时序逻辑电路的应用 168

6.4 时序逻辑电路的设计方法 178

6.4.1 同步时序逻辑电路的设计方法 178

6.4.2 时序逻辑电路的自启动设计 186

6.5 异步时序逻辑电路的设计方法 188

本章小结 190

习题 191

第7章 大规模集成电路 198

7.1 概述 198

7.2 只读存储器ROM 199

7.2.1 ROM的结构和工作原理 199

7.2.2 ROM的分类 200

7.2.3 ROM的应用 202

7.3 随机存储器RAM 203

7.3.1 RAM的结构和原理 203

7.3.2 RAM的存储单元 203

7.3.3 存储容量的扩展 204

7.4 可编程逻辑器件概述 205

7.5 简单的可编程逻辑器件 206

7.5.1 简单可编程逻辑器件的阵列结构特点 206

7.5.2 与阵列和或阵列编程方法 209

7.5.3 通用阵列逻辑器件GAL结构 212

7.6 复杂的可编程逻辑器件CPLD 214

7.7 现场可编程门阵列FPGA 218

7.7.1 FPGA性能及基本结构 218

7.7.2 嵌入式阵列和逻辑阵列块 220

7.7.3 逻辑单元、快速通道互连及I/O单元 222

7.8 CPLD和FPGA的编程与配置 225

7.9 数字小系统的设计及实现 227

7.9.1 数字系统的6个设计层次 228

7.9.2 应用FPGA/CPLD的EDA开发流程 228

本章小结 230

习题 231

第8章 硬件描述语言简介 233

8.1 概述 233

8.2 Verilog HDL硬件描述语言程序基本结构 233

8.2.1 Verilog语言程序的模块 234

8.2.2 逻辑功能的几种基本描述方法 235

8.3 Verilog HDL语言要素 237

8.3.1 标识符 237

8.3.2 关键字 237

8.3.3 格式 238

8.3.4 注释 238

8.3.5 数字与字符串 238

8.3.6 数据类型 239

8.3.7 参数 240

8.3.8 运算符及表达式 240

8.4 Verilog HDL语句 243

8.4.1 赋值语句 243

8.4.2 条件语句 244

8.4.3 循环语句 244

8.4.4 过程语句 245

8.5 系统任务和系统函数 246

8.5.1 任务 246

8.5.2 函数 246

8.6 用Verilog HDL描述逻辑电路的实例 246

本章小结 251

习题 251

第9章 数模与模数转换器 252

9.1 概述 252

9.2 D/A转换器 252

9.2.1 权电阻网络D/A转换器 253

9.2.2 倒T型电阻网络D/A转换器 254

9.2.3 权电流型D/A转换器 256

9.2.4 D/A转换器的转换精度与转换速度 259

9.3 A/D转换器 260

9.3.1 A/D转换的基本概念 260

9.3.2 并行比较型A/D转换器 263

9.3.3 逐次逼近型A/D转换器 265

9.3.4 双积分型A/D转换器 268

9.3.5 A/D转换器的转换精度与转换时间 272

本章小结 272

习题 273

第10章 脉冲波形的产生与变换 277

10.1 概述 277

10.2 555定时器的电路结构及工作原理 277

10.2.1 电路结构 278

10.2.2 555定时器工作原理 279

10.3 用555定时器构成脉冲电路 279

10.3.1 用555定时器构成施密特触发器 279

10.3.2 用555定时器构成单稳态触发器 282

10.3.3 用555定时器构成自激多谐振荡器 285

10.4 常用脉冲发生和整形电路 288

10.4.1 施密特触发器 288

10.4.2 单稳态触发器 292

10.4.3 多谐振荡器 296

本章小结 300

习题 301

参考文献 308