第1章 计算机发展及数字电子技术基本概念 1
1.1 计算机的发展 1
1.2 微处理器、微控制器及嵌入式处理器 5
1.3 数字电子技术基本概念 6
1.3.1 数字世界是0和1的世界 6
1.3.2 模拟信号和数字信号 7
1.3.3 时钟脉冲信号及技术指标 9
1.3.4 数字电子电路及特点 10
1.3.5 数字电路分类及基本单元 12
1.4 数字电子技术的重要性 12
思考题 13
第2章 数字逻辑基础 14
2.1 数制 14
2.1.1 几种常用的数制 14
2.1.2 数制之间的转换 16
2.2 码制 18
2.2.1 二-十进制码 19
2.2.2 格雷码 20
2.2.3 奇偶校验码 21
2.2.4 字符码 22
2.2.5 汉字编码 22
2.3 算术运算与逻辑运算 24
2.3.1 算术运算 24
2.3.2 基本逻辑运算及逻辑符号 27
2.3.3 复合逻辑运算 29
2.3.4 逻辑代数的基本定理 30
2.4 逻辑函数及其表示方法 31
2.4.1 逻辑函数的概念 31
2.4.2 逻辑函数的表示方法 32
2.4.3 逻辑函数各种表示方法之间的转换 36
2.5 逻辑函数化简与变换 38
2.5.1 逻辑函数化简与变换的意义 38
2.5.2 代数化简法 39
2.5.3 卡诺图化简法 40
2.5.4 具有无关项逻辑函数的化简 40
本章小结 42
思考题与习题 42
第3章 集成逻辑门电路 45
3.1 集成电路基本概念 45
3.1.1 集成电路的分类和封装 45
3.1.2 集成门主要技术指标 48
3.1.3 常用集成逻辑门器件 50
3.2 半导体器件的开关特性 51
3.2.1 双极型三极管的开关特性 51
3.2.2 场效应管的开关特性 53
3.3 TTL系列集成门内部电路及电气特性 55
3.3.1 TTL与非门的内部结构及工作原理 55
3.3.2 电压传输特性和噪声容限 57
3.3.3 输入和输出特性及扇出数 58
3.3.4 TTL与非门输入端负载特性 61
3.3.5 TTL集电极开路门和三态逻辑门 62
3.3.6 查找器件数据手册 64
3.4 三态门在微处理器总线中的作用 66
3.4.1 总线的定义和分类 67
3.4.2 总线的工作原理 68
3.5 CMOS集成门电路 70
3.5.1 CMOS逻辑电路及特点 71
3.5.2 CMOS漏极开路门和三态逻辑门 74
3.5.3 双极型-CMOS集成电路 75
3.5.4 CMOS传输门及传输门构成的数据选择器 76
3.6 集成逻辑器件接口的三要素 77
3.6.1 TTL与CMOS系列之间的接口问题 77
3.6.2 逻辑门电路使用中的几个实际问题 79
本章小结 81
思考题与习题 81
第4章 锁存器和触发器 86
4.1 基本概念 86
4.2 锁存器 87
4.2.1 基本RS锁存器 87
4.2.2 时钟控制RS锁存器 89
4.2.3 时钟控制D锁存器 91
4.2.4 锁存器在微处理器中的应用 92
4.3 触发器 95
4.3.1 维持阻塞D触发器 95
4.3.2 边沿JK触发器 99
本章小结 101
思考题与习题 101
第5章 可编程逻辑器件 106
5.1 可编程逻辑器件的发展历程及趋势 106
5.2 可编程逻辑器件的分类 109
5.3 低密度PLD结构 110
5.3.1 PLD的逻辑符号及连线表示方法 111
5.3.2 PLD的基本结构 112
5.3.3 通用阵列逻辑器件GAL 114
5.4 复杂可编程逻辑器件CPLD 119
5.4.1 CPLD的结构框架 119
5.4.2 在系统可编程器件EPM7128S的内部结构 120
5.4.3 EPM7128S的特点 124
5.4.4 EPM7128S的最小系统 125
5.5 现场可编程逻辑阵列FPGA 125
5.5.1 FPGA的结构框架 126
5.5.2 Spartan-3E FPGA的基本结构 127
5.5.3 Xilinx FPGA设计流程 131
5.5.4 Xilinx Spartan-3E FPGA最小系统 134
5.5.5 CPLD与FPGA的区别 135
本章小结 137
思考题与习题 137
第6章 Verilog硬件描述语言 139
6.1 硬件描述语言简介 139
6.2 Verilog HDL与C语言 140
6.3 Verilog的数据类型 141
6.3.1 常量 142
6.3.2 变量 142
6.4 Verilog运算符及优先级 144
6.4.1 运算符 144
6.4.2 运算符的优先级 146
6.5 Verilog模块的结构 146
6.6 Verilog设计的层次与风格 149
6.6.1 Verilog语言的设计风格 149
6.6.2 自顶向下的设计方法 152
6.6.3 层次化设计中模块的调用 153
6.7 Verilog行为语句 160
6.7.1 赋值语句 160
6.7.2 条件语句 162
6.7.3 循环语句 165
6.7.4 块语句 166
6.8 Verilog有限状态机设计 166
6.8.1 有限状态机概念简介 166
6.8.2 有限状态机设计的一般原则和步骤 168
本章小结 172
思考题与习题 173
第7章 组合逻辑电路与器件 174
7.1 组合逻辑电路基本概念和器件符号 174
7.1.1 组合逻辑电路基本概念 174
7.1.2 中规模逻辑器件的符号 175
7.2 译码器和编码器 176
7.2.1 地址译码器 176
7.2.2 地址译码器的扩展应用 178
7.2.3 计算机I/O接口及地址译码技术 179
7.2.4 数码管和BCD—七段显示译码器 184
7.2.5 编码器 188
7.2.6 译码器和编码器的Verilog实现 190
7.3 多路选择器 191
7.3.1 MUX功能描述 191
7.3.2 MUX的扩展和应用 192
7.4 加法器和比较器 194
7.4.1 一位二进制加法器 194
7.4.2 单级和多级先行进位加法器 195
7.4.3 数值比较器 198
7.4.4 加法器、比较器的Verilog描述 200
7.5 算术／逻辑运算单元（ALU） 201
7.5.1 芯片级ALU 201
7.5.2 ALU的Verilog描述 203
本章小结 204
思考题与习题 204
第8章 时序逻辑电路与器件 207
8.1 时序电路的结构、分类和描述方式 207
8.2 基于触发器的时序逻辑电路的分析和设计 209
8.2.1 触发器构成的时序逻辑电路分析 209
8.2.2 触发器构成的时序逻辑电路设计 212
8.3 集成计数器 215
8.3.1 异步集成计数器 216
8.3.2 同步集成计数器 218
8.3.3 集成计数器扩展与应用 220
8.4 寄存器 224
8.4.1 寄存器及其应用 224
8.4.2 移位寄存器 226
本章小结 231
思考题与习题 231
第9章 脉冲产生与整形 236
9.1 集成施密特触发器 236
9.1.1 传输特性、符号和常见型号 236
9.1.2 施密特触发器应用举例 237
9.2 集成单稳态触发器 240
9.2.1 TTL集成单稳态触发器 240
9.2.2 CMOS集成单稳态触发器 242
9.2.3 单稳态触发器的应用举例 244
9.3 多谐振荡器 245
9.3.1 集成门电路构成的多谐振荡器 245
9.3.2 石英晶体振荡器原理 246
9.3.3 石英晶体振荡器在微处理器中的应用 251
9.4 555定时器及其应用 252
9.4.1 555定时器工作原理 252
9.4.2 用555定时器构成的施密特触发器 254
9.4.3 用555定时器构成的单稳态触发器 255
9.4.4 用555定时器构成的多谐振荡器 256
9.5 综合应用举例 257
本章小结 258
思考题与习题 259
第10章 半导体存储器 265
10.1 存储器基本概念 265
10.1.1 存储器分类 265
10.1.2 存储器的性能指标 268
10.2 随机存取存储器 268
10.2.1 RAM的基本结构 268
10.2.2 SRAM的存储单元 270
10.2.3 DRAM的存储单元 271
10.2.4 双端口RAM 272
10.3 只读存储器 273
10.3.1 ROM的基本结构 273
10.3.2 各种传统ROM的存储单元 274
10.3.3 Flash ROM 277
10.4 集成存储器芯片 280
10.4.1 传统RAM和ROM集成存储器 280
10.4.2 NOR和NAND型集成Flash存储器及相关接口 283
10.5 存储器容量的扩展 291
10.5.1 位扩展 292
10.5.2 字扩展 292
10.6 集成存储器与处理器接口 294
10.6.1 存储器与微处理器接口需要注意的问题 294
10.6.2 存储器的编址 295
10.6.3 存储器与MCS-51单片机的连接举例 295
本章小结 296
思考题与习题 297
第11章 数／模和模／数转换 300
11.1 数／模转换器 300
11.1.1 转换原理 300
11.1.2 D/A转换的结构框架 301
11.1.3 D/A转换常用转换技术 301
11.1.4 DAC的特性参数 305
11.1.5 集成DAC 306
11.1.6 DAC应用及FPGA控制实例 309
11.2 模／数转换器 311
11.2.1 A/D转换的一般过程 312
11.2.2 A/D转换常用转换技术 315
11.2.3 ADC的特性参数 325
11.2.4 集成ADC 325
11.2.5 FPGA控制AD7476转换的Verilog描述 328
本章小结 331
思考题与习题 332
附录 336
附录1 常用逻辑门电路逻辑符号 336
附录2 基于有限状态机的数码管动态显示和简易时钟Verilog程序 337
参考文献和相关网站 344