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1 数制与码制 1

1.1数制 1

1.1.1概述 1

目 录 1

1.1.2常用数制 2

1.1.3数制转换 3

1.1.4二进制数的算术运算 6

1.2码制 6

1.2.1二进制码 6

1.2.2 二—十进制（BCD）码 8

1.2.3字符、数字代码 11

习题 12

2.1.1 3种基本逻辑 13

2.1.2逻辑代数与逻辑变量 13

2 逻辑代数基础 13

2.1概述 13

2.1.3逻辑函数及其表示方法 14

2.2逻辑代数中的运算 14

2.2.1 3种基本逻辑运算 14

2.2.2 实现基本逻辑运算的电路 15

2.2.3复合逻辑运算 16

2.3逻辑代数的公式 18

2.3.1基本公式 18

2.3.2异或、同或逻辑的公式 19

2.3.3常用公式 19

2 4.2反演规则 20

2.4.1代入规则 20

2.4逻辑代数的基本规则 20

2.4.3对偶规则 21

2.5逻辑函数的表达式 21

2.5.1 逻辑函数的常见表达式 21

2.5.2逻辑函数的标准表达式 22

2.6逻辑函数的化简 24

2.6.1 化简的意义和最简的标准 24

2.6.2 公式化简法（公式法） 25

2.6.3 卡诺图化简法 26

2.6.4非完全描述逻辑函数的化简 35

2.6.5最简与或式的转换 37

习题 37

3.1.1 三极管开关特性 39

3 集成逻辑门电路 39

3.1三极管反相器 39

3.1.2三极管反相器 41

3.2 TTL门电路 42

3.2.1典型TTL与非门 42

3.2.2 改进型TTL与非门 49

3.2.3 其他类型的TTL门电路 52

3.3 ECL和I2L门电路简介 57

3.3.1 ECL（射极耦合逻辑）门电路 57

3.3.2 I2L（集成注入逻辑）门电路 58

3.4 CMOS门电路 59

3.4.1 CMOS反相器 59

3.4.2其他类型的CMOS电路 60

习题 62

4 组合逻辑电路 67

4.1 SSI构成的组合逻辑电路的分析和设计 67

4.1.1 组合逻辑电路的分析 67

4.1.2组合逻辑电路的设计 69

4.2中规模集成组合逻辑电路（MSI） 72

4.2.1编码器 72

4.2.2译码器 75

4.2.3数据选择器 85

4.2.4数值比较器 89

4.2.5全加器 92

4.2.6奇偶校验器 94

4.3竞争和冒险 96

4.3.1 竞争和冒险的概念 97

4.3.2 冒险的辨别方法 98

4.3.3 冒险的消除方法 100

习题 102

5 触发器 105

5.1概述 105

5.2基本SRFF 105

5.2.1 与非门构成的基本SRFF 105

5.2.2或非门构成的基本SRFF 108

5.3钟控电位触发器 109

5.3.1钟控SRFF 109

5.3.2钟控DFF 111

5.3.3钟控触发器的触发方式与空翻 111

5.4.1 DFF 112

5.4常用触发器 112

5.3.4触发器与锁存器 112

5.4.2 SRFF 115

5.4.3 JKFF 116

5.4.4 TFF和T′FF 119

5.5 CMOS FF 120

5.5.1 CMOS DFF 121

5.5.2 CMOS JKFF 121

5.6触发器逻辑功能的转换 122

5.7集成触发器的参数 123

5.8触发器小结 124

5.9触发器应用举例 125

习题 127

6.1概述 132

6 时序逻辑电路 132

6.2时序电路的分析 133

6.3时序电路的设计 138

6.3.1 同步时序电路的设计 138

6.3.2脉冲异步时序电路的设计 144

6.4寄存器和移存器 146

6.4.1寄存器 146

6.4.2移位寄存器 148

6.5计数器 155

6.5.1 二进制计数器 155

6.5.2十进制计数器 159

6.5.3任意进制计数器 163

6.5.4移存型计数器 170

6.6序列码发生器 173

6.7顺序脉冲发生器 177

习题 179

7 脉冲信号的产生和变换 187

7.1概述 187

7.2集成定时器 188

7.3 555定时器应用 190

7.3.1 自激多谐振荡器 190

7.3.2施密特触发器 192

7.3.3单稳态触发器 193

习题 197

8 D/A和A/D变换 200

8.1数模转换（D/A） 200

8.1.1 D/A转换原理 200

8.1.2 DAC 202

8.1.3 DAC的主要参数和意义 204

8.2常用集成DAC 206

8.2.1 通用型8位D/A转换器DAC 0808 206

8.2.2 8位双缓冲D/A转换器DAC 0832 207

8.3模数转换（A/D） 209

8.3.1 A/D转换的一般过程 209

8.3.2 ADC 211

8.3.3 ADC的主要参数和意义 216

8.4常用集成ADC 217

8.4.1 8位8输入逐次逼近式ADC 0808/0809 217

8.4.2 8位16输入逐次逼近式ADC 0816/0817 220

习题 223

9.1.1 ROM的结构及工作原理 225

9 半导体存储器 225

9.1只读存储器（ROM） 225

9.1.2固定ROM 227

9.1.3可编程ROM（PROM） 227

9.1.4 可改写只读存储器（EPROM） 228

9.1.5 E2PROM 229

9.1.6快闪存储器（Flash Memory） 230

9.1.7 ROM的应用 230

9.2随机存储器（RAM） 233

9.2.1静态RAM（SRAM） 233

9.2.2动态RAM（DRAM） 238

9.3串行存储器（SAM） 240

9.3.1 串行存储器的结构和工作原理 240

9.3.2 MOS移位寄存器 242

9.3.3 电荷耦合器件（CCD）移位寄存器 243

习题 243

10 可编程逻辑器件 244

10.1 PLD概述 244

10.2 PLD的基本结构 245

10.3 PLD的表示方法 246

10.4 PLD的分类 247

10.4.1按集成度分类 247

10.4.2按编程方法分类 249

10.5可编程逻辑阵列（PLA） 250

10.6可编程阵列逻辑（PAL） 250

10.7通用阵列逻辑（GAL） 252

10.8.1 FPGA的基本结构 264

10.8现场可编程门阵列（FPGA） 264

10.8.2 FPGA的CLB和IOB 265

10.8.3 FPGA的IR 267

10.9在系统可编程逻辑器件（ISP-PLD） 268

10.9.1低密度ISP-PLD 269

10.9.2高密度ISP-PLD 271

10.10 HDPLD器件应用举例 278

习题 292

11硬件描述语言（VHDL） 294

11.1概述 294

11.2 VHDL基本结构 295

11.2.1实体（ENTITY） 297

11.2.3 配置（CONFIGURATION） 298

11.2.2结构体（ARCHITECTURE） 298

11.2.4库（LIBRARY） 299

11.2.5包（PACKAGE） 299

11.3 VHDL语言元素 301

11.3.1 VHDL词法规则与标识符 301

11.3.2 数据对象和数据类型 302

11.3.3运算符（operator） 305

11.4 VHDL常用编程语句 306

11.4.1 顺序（Sequential）描述语句 306

11.4.2 并发（Concurrent）描述语句 308

11.5基本逻辑电路设计 312

11.5.1 组合逻辑电路设计 312

11.5.2时序逻辑电路设计 317

习题 321

12.1.1 数字系统的基本模型 323

12 数字系统设计基础 323

12.1概述 323

12.1.2对数字系统时序的约定 325

12.1.3数字系统的设计步骤 326

12.2寄存器传输语言（RTL） 327

12.2.1 寄存器间的信息传输 328

12.2.2算术操作 330

12.2.3逻辑操作 330

12.2.4移位操作 331

12.2.5 条件控制语句 331

12.3数字系统设计的描述工具 332

12.3.1方框图 332

12.3.2算法流程图 333

12.3.3 算法状态机（ASM）图 335

12.4数字系统的设计举例 342

12.4.1 系统设计 342

12.4.2数字系统的实现（逻辑设计与电路设计） 344

12.5 PLD在数字系统设计中的应用 351

12.5.1使用PLD器件的优点 351

12.5.2用GAL实现数字系统 352

12.6 VHDL实现数字系统举例 358

12.6.1根据状态转移图的VHDL实现 358

12.6.2 根据ASM图用VHDL实现控制器 360

12.6.3根据ASM图用VHDL实现数字系统 366

习题 372

附录 376

参考文献 388