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第1章 数字逻辑基础 1

1.1 数制与码 1

1.1.1 数制 1

1.1.2 数制转换 3

1.1.3 码 4

1.1.4 带符号位的二进码 6

1.2 逻辑代数及逻辑函数 8

1.2.1 逻辑代数的基本运算 8

1.2.2 逻辑函数 11

1.2.3 逻辑代数的公理、定理和规则 11

1.3 逻辑函数的标准表达式 14

1.3.1 逻辑函数的积之和标准型 14

1.3.2 函数的和之积标准型 14

1.3.3 由真值表导出逻辑函数标准型 15

1.3.4 完全描述及非完全描述逻辑函数 16

1.4 几种导出逻辑门 17

1.4.1 与非运算和或非运算 17

1.4.2 与或非运算 18

1.4.3 异（异或）运算 18

1.4.4 同运算（符合逻辑运算） 19

1.4.5 逻辑运算的完备性 19

1.5 逻辑函数的描述方法 20

1.5.1 逻辑断语、真值表及逻辑表达式 20

1.5.2 卡诺图 20

1.5.3 逻辑图 22

1.6 逻辑函数的化简 23

1.6.1 公式法化简逻辑函数 24

1.6.2 卡诺图化简逻辑函数 25

1.6.3 表格法化简逻辑函数 32

1.6.4 多输出函数化简 34

习题 38

第2章 逻辑门电路 42

2.1 半导体开关 42

2.1.1 晶体二极管的开关特性 42

2.1.2 晶体三极管的开关特性 44

2.1.3 MOS场效应管开关 50

2.2 分立元件门电路 52

2.2.1 二极管门电路 52

2.2.2 电阻-晶体管逻辑门（RTL） 53

2.2.3 二极管-晶体管逻辑门（DTL） 54

2.3 TTL集成逻辑门电路 54

2.3.1 TTL与非门 55

2.3.2 TTL与非门的主要性能 58

2.2.3 TTL与非门的改进型 63

2.3.4 其他类型TTL门 63

2.4 射极耦合逻辑门（ECL） 66

2.4.1 ECL电流型开关 66

2.4.2 ECL门电路 66

2.5 MOS逻辑门 68

2.5.1 NMOS逻辑门电路 68

2.5.2 CMOS电路 70

2.6 不同逻辑电路的接口问题 74

2.6.1 TTL和CMOS电路的互联 74

2.6.2 TTL和ECL互联 75

习题 76

第3章 组合逻辑电路 80

3.1 组合逻辑电路的基本概念 80

3.1.1 组合逻辑电路与时序逻辑电路 80

3.1.2 组合逻辑电路的描述方法 80

3.1.3 组合逻辑电路的基本类型 81

3.2 组合逻辑电路分析 81

3.2.1 组合逻辑电路的分析方法 81

3.2.2 分析举例 81

3.3 组合逻辑电路设计 84

3.3.1 组合逻辑电路的一般设计方法 84

3.3.2 组合逻辑电路设计举例 85

3.4 组合逻辑电路设计的几个问题 87

3.4.1 二级逻辑门和三级逻辑门 87

3.4.2 多输出逻辑函数设计 92

3.4.3 扩大扇入系数 95

3.4.4 组合逻辑的竞争冒险及克服方法 96

3.5 编码器和译码器 99

3.5.1 编码器 99

3.5.2 译码器 103

3.5.3 字符显示译码电路 109

3.6 码组变换及码组校验 111

3.6.1 格雷码（Gray）与二进码互换 111

3.6.2 码组校验 113

3.7 数据分配器和数据选择器 114

3.7.1 数据分配器 114

3.7.2 数据选择器（MUX） 117

3.8 全加器和比较器 121

3.8.1 全加器 121

3.8.2 比较器 124

习题 127

第4章 集成触发器 131

4.1 基本R-S触发器 131

4.1.1 基本R-S触发器的组成及工作原理 131

4.1.2 基本R-S触发器的逻辑功能 132

4.1.3 或非门构成的基本R-S触发器 134

4.2 钟脉冲控制的R-S触发器 134

4.2.1 钟脉冲R-S触发器 135

4.2.2 触发器的空翻现象 136

4.3 主从触发器 137

4.3.1 主从R-S触发器 137

4.3.2 主从J-K触发器 138

4.4 边沿触发器 142

4.4.1 维持-阻塞D触发器 142

4.4.2 边沿型J-K触发器 145

4.5 触发器的功能分类及触发器类型转换 147

4.5.1 触发器的分类 147

4.5.2 触发器类型的转换 148

4.6 激励表的文字填写法 150

习题 151

第5章 同步时序逻辑电路 155

5.1 时序逻辑电路概述 155

5.1.1 组合逻辑电路与时序逻辑电路的区别 155

5.1.2 时序逻辑电路的分类 156

5.2 同步时序电路分析 157

5.2.1 同步时序电路的基本概念 157

5.2.2 同步时序逻辑电路分析 157

5.3 同步时序电路设计 161

5.3.1 概述 161

5.3.2 原始状态图（表）的形成 161

5.3.3 状态化简 164

5.3.4 状态编码 171

5.3.5 设计举例 172

5.4 寄存器和移位寄存器 175

5.4.1 数码寄存器 175

5.4.2 移位寄存器 176

5.5 同步计数器 182

5.5.1 计数器的功能和分类 182

5.5.2 同步计数器 183

5.5.3 同步集成计数器 201

5.6 异步计数器 205

5.6.1 异步计数器分析 205

5.6.2 异步计数器设计 208

5.6.3 异步集成计数器 214

5.7 序列信号发生器 217

5.7.1 反馈移位寄存器型序列信号发生器 217

5.7.2 线性反馈移位寄存器型序列信号发生器 218

5.7.3 计数器型序列信号发生器 224

习题 225

第6章 异步时序逻辑电路 228

6.1 概述 228

6.2 基本模式和脉冲模式的异步时序电路 228

6.3 脉冲模式异步时序电路 230

6.3.1 脉冲模式异步时序电路的分析 230

6.3.2 脉冲模式异步时序电路的设计 232

6.4 基本模式（电平）异步时序电路 235

6.4.1 基本模式异步时序电路的分析 237

6.4.2 基本模式异步时序电路的综合 238

6.5 异步时序电路的竞争与冒险 242

6.5.1 竞争 242

6.5.2 本质冒险 245

习题 247

第7章 集成存储器 250

7.1 存储器的基本概念 250

7.1.1 二进制数据的单位 250

7.1.2 基本的半导体存储器阵列 250

7.1.3 存储器地址与容量 251

7.1.4 存储器的基本操作与基本结构 252

7.1.5 存储器的分类 253

7.2 只读存储器（ROM） 254

7.2.1 ROM的结构及工作原理 254

7.2.2 固定ROM 256

7.2.3 可编程ROM（PROM） 256

7.2.4 可改写只读存储器（EPROM） 256

7.2.5 （电）可擦除可编程ROM（EEPROM） 257

7.2.6 快闪存储器（Flash Memory） 258

7.2.7 ROM的应用 259

7.3 随机存储器（RAM） 260

7.3.1 静态RAM（SRAM） 261

7.3.2 动态RAM（DRAM） 266

7.3.3 RAM的应用 268

7.4 顺序存储器（SAM） 269

7.4.1 串行存储器（SAM）的结构和工作原理 269

7.4.2 MOS动态移位寄存器 271

7.4.3 电荷耦合器件（CCD）移位寄存器 271

7.5 存储容量的扩展 272

7.5.1 字长（位）扩展 272

7.5.2 字数扩展 273

习题 275

第8章 可编程逻辑器件 278

8.1 基于“乘积项”（Product-Term）的可编程逻辑器件 278

8.1.1 乘积项和与-或阵列 278

8.1.2 PROM 280

8.1.3 PLA 282

8.1.4 PAL 282

8.1.5 GAL 284

8.1.6 CPLD 287

8.1.7 非易失性可编程元件的编程原理 289

8.2 基于“查找表”（LooK-Up Table）的可编程逻辑器件 292

8.2.1 SRAM 292

8.2.2 FPGA 293

8.2.3 FPGA与CPLD使用上的比较 297

习题 298

第9章 硬件描述语言VHDL 299

9.1 概述 299

9.2 VHDL程序基本结构 300

9.2.1 实体（Entity）说明 301

9.2.2 构造体（Architecture） 302

9.2.3 库（Library） 303

9.3 VHDL语言的基本数据类型和操作符 304

9.3.1 数据对象及其分类 304

9.3.2 数据类型 304

9.3.3 运算操作符 306

9.4 VHDL构造体的描述方式 310

9.4.1 顺序描述语句 310

9.4.2 并行描述语句 318

9.5 基本逻辑电路设计 324

9.5.1 组合逻辑电路设计 325

9.5.2 时序逻辑电路设计 327

9.6 MAX+plus II开发软件及其应用 335

9.6.1 简易电子琴设计 335

9.6.2 源文件的编辑 336

9.6.3 系统的编译、综合、适配 342

9.6.4 系统的有关仿真 345

9.6.5 系统的编程下载 348

习题 348

第10章 数字系统 350

10.1 数字系统概述 350

10.1.1 数字系统的概念 350

10.1.2 数字系统内部结构 351

10.1.3 数字系统设计方法 352

10.1.4 现代数字系统的基本设计原则 354

10.2 寄存器传输语言 355

10.2.1 寄存器传送微操作 356

10.2.2 算术运算微操作 356

10.2.3 逻辑运算微操作 357

10.2.4 移位微操作 357

10.2.5 条件控制语句 358

10.3 数字系统设计的描述工具 358

10.3.1 方框图 358

10.3.2 算法流程图 359

10.3.3 ASM图 360

10.4 小型控制器的设计 364

10.4.1 以触发器为核心的控制器设计 364

10.4.2 以计数器为核心的控制器设计 366

10.5 数字系统设计实例 369

习题 378

第11章 脉冲波形的产生与整形 378

11.1 多谐振荡器 379

11.1.1 门电路构成的多谐振荡器 380

11.1.2 环形多谐振荡器 383

11.1.3 晶体振荡器 385

11.1.4 多谐振荡器的特点 387

11.2 施密特触发器 387

11.2.1 门电路组成的施密特触发器 388

11.2.2 集成施密特触发器 389

11.2.3 施密特触发器的应用 390

11.3 单稳态触发器 392

11.3.1 门电路组成的单稳态触发器 392

11.3.2 集成单稳态触发器 396

11.3.3 单稳态触发器的应用 399

11.4 集成555定时器及其应用 401

11.4.1 555定时器 402

11.4.2 定时器应用举例 404

习题 408

第12章 数／模和模／数转换 408

12.1 概述 413

12.2 数／模转换器（DAC） 414

12.2.1 数／模转换器的原理 414

12.2.2 DAC的主要电路形式 415

12.3 DAC的主要技术指标 419

12.4 集成DAC芯片举例 420

12.5 模／数转换器（ADC） 423

12.5.1 模／数转换器的基本工作原理 423

12.5.2 几种典型的A/D转换器 425

12.6 A/D转换器的主要技术指标 432

12.7 集成ADC芯片举例 433

习题 435

附录 国标图形符号简表 436

参考文献 439