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第1章 数字逻辑基础1

1.1 概述1

1.1.1 数字技术的特点1

1.1.2 数字电路的发展2

1.1.3 数字电路的研究对象、分析工具及描述方法3

1.2 数制与码制3

1.2.1 基数、位权的基本概念3

1.2.2 几种常用的数制4

1.2.3 数制之间的相互转换5

1.2.4 码制8

1.3 三种基本逻辑运算9

1.3.1 与运算10

1.3.2 或运算11

1.3.3 非运算12

1.3.4 常用复合逻辑12

1.4 逻辑代数的基本定理13

1.4.1 逻辑代数的基本定律13

1.4.2 基本规则15

1.4.3 基本定律的应用16

1.5 逻辑函数及其表示方法17

1.5.1 逻辑函数的定义17

1.5.2 逻辑函数的表示方法17

1.6 逻辑函数的化简19

1.6.1 逻辑函数化简的意义19

1.6.2 代数化简法20

1.6.3 卡诺图化简法23

本章小结30

思考题与习题30

第2章 逻辑门电路33

2.1 简单的与、或、非门电路33

2.1.1 二极管的开关特性33

2.1.2 三极管的开关特性34

2.1.3 简单的与、或、非门电路36

2.2 TTL与非门电路39

2.2.1 TTL与非门的工作原理39

2.2.2 TTL与非门的夕特性41

2.2.3 TTL与非门的主要参数44

2.2.4 抗饱和TTL电路48

2.2.5 集电极开路与非门和三态与非门49

2.3 CMOS门电路53

2.3.1 NMOS逻辑门电路53

2.3.2 CMOS逻辑门电路54

2.3.3 CMOS传输门57

2.4 逻辑门电路使用中的几个实际问题58

2.4.1 各种门电路之间的接口问题58

2.4.2 多余输入端的处理措施60

2.4.3 集成逻辑门器件的选择60

本章小结61

思考题与习题61

第3章 组合逻辑电路65

3.1 概述65

3.1.1 组合逻辑电路的特点65

3.1.2 组合逻辑电路逻辑功能描述方式及其相互关系66

3.2 组合逻辑电路的分析方法69

3.3 组合逻辑电路设计的一般方法72

3.4 编码器与译码器74

3.4.1 编码器74

3.4.2 译码器79

3.5 数据分配器与数据选择器86

3.5.1 数据分配器86

3.5.2 数据选择器87

3.6 算术运算电路91

3.6.1 加法器91

3.6.2 二进制减法运算93

3.6.3 加法器应用举例96

3.6.4 数值比较器97

3.7 组合逻辑电路应用举例100

3.7.1 奇偶发生器／校验器在数据传输中的应用101

3.7.2 简易交通信号灯控制电路102

3.7.3 全加器电路实现形式的多样性讨论104

3.8 组合逻辑电路中的竞争-冒险108

3.8.1 产生竞争-冒险的原因108

3.8.2 冒险现象的判别110

3.8.3 消除冒险现象的方法112

本章小结113

思考题与习题114

第4章 触发器120

4.1 概述120

4.2 触发器的电路结构与工作原理121

4.2.1 基本RS触发器121

4.2.2 同步RS触发器124

4.2.3 主从触发器128

4.2.4 边沿触发器131

4.3 触发器的逻辑功能及其描述方法134

4.3.1 RS触发器135

4.3.2 JK触发器136

4.3.3 D触发器136

4.3.4 T触发器138

4.4 触发器的动态工作特性140

4.4.1 传输延迟时间140

4.4.2 建立时间140

4.4.3 保持时间141

4.4.4 最大时钟频率141

本章小结142

思考题与习题142

第5章 时序逻辑电路148

5.1 概述148

5.1.1 时序逻辑电路的一般结构形式148

5.1.2 时序逻辑电路的描述方法149

5.2 时序逻辑电路的分析方法150

5.2.1 同步时序逻辑电路分析举例150

5.2.2 异步时序电路分析举例153

5.3 寄存器和移位寄存器154

5.3.1 寄存器154

5.3.2 移位寄存器155

5.4 计数器158

5.4.1 2n进制计数器组成规律158

5.4.2 集成计数器161

5.4.3 计数器的设计方法167

5.5 顺序脉冲发生器与序列信号发生器176

5.5.1 顺序脉冲发生器176

5.5.2 序列信号发生器177

5.6 时序逻辑电路应用举例179

5.6.1 定周期交通信号灯控制电路179

5.6.2 多路脉冲信号形成电路179

本章小结180

思考题与习题180

第6章 半导体存储器185

6.1 概述185

6.2 只读存储器188

6.3 随机存储器195

本章小结201

思考题与习题201

第7章 脉冲波形的产生与变换205

7.1 概述205

7.2 多谐振荡器206

7.2.1 反相器与RC元件组成的环形多谐振荡器207

7.2.2 采用石英晶体的多谐振荡器212

7.3 单稳态触发器213

7.3.1 门电路与RC元件构成的单稳态触发器213

7.3.2 集成单稳态触发器215

7.3.3 单稳态触发器的应用217

7.4 施密特触发器218

7.4.1 门电路构成的施密特触发器219

7.4.2 施密特触发器的应用221

7.5 555定时器及其应用223

7.5.1 555定时器的电路组成及工作原理223

7.5.2 555构成的施密特触发器225

7.5.3 555构成的单稳态触发器225

7.5.4 555构成的多谐振荡器226

7.6 应用电路举例229

本章小结231

思考题与习题231

第8章 数／模与模／数转换电路236

8.1 概述236

8.2 数／模转换电路237

8.2.1 D/A转换的基本思路237

8.2.2 典型的D/A转换电路238

8.2.3 D/A转换器的输出方式240

8.2.4 D/A转换器的主要技术参数243

8.2.5 集成D/A转换器举例244

8.3 模／数转换电路245

8.3.1 A/D转换的基本原理245

8.3.2 直接A/D转换器247

8.3.3 间接A/D转换器252

8.3.4 A/D转换器的主要技术参数254

8.3.5 集成A/D转换器举例255

本章小结256

思考题与习题256

第9章 可编程逻辑器件259

9.1 概述259

9.1.1 可编程逻辑器件发展过程简介259

9.1.2 PLD的分类260

9.1.3 PLD中门电路的习惯表示方法262

9.2 PLA和PAL的电路结构262

9.2.1 PLA的电路结构与应用举例262

9.2.2 PAL的电路结构与应用举例262

9.3 通用阵列逻辑268

9.3.1 GAL器件的基本结构268

9.3.2 可编程输出逻辑宏单元OLMC268

9.3.3 GAL器件的特点273

9.4 高密度可编程逻辑器件273

9.4.1 典型的CPLD结构274

9.4.2 现场可编程门阵列FPGA279

9.4.3 CPLD与FPGA比较282

本章小结283

思考题与习题283

第10章 VHDL语言简介285

10.1 VHDL语言基础285

10.1.1 标识符、常量及信号286

10.1.2 数据类型287

10.1.3 运算操作符288

10.1.4 基本设计单元289

10.2 常用组合逻辑功能器件的VHDL语言描述291

10.2.1 VHDL语言的主要描述语句291

10.2.2 常用组合逻辑功能器件的VHDL描述294

10.3 触发器的VHDL语言描述299

10.3.1 时钟信号的VHDL描述299

10.3.2 D触发器的VHDL描述300

10.3.3 JK触发器的VHDL描述301

10.3.4 RS触发器的VHDL描述303

10.4 常见时序逻辑电路的VHDL语言描述304

10.4.1 生成语句及元件例化语句304

10.4.2 寄存器的VHDL描述306

10.4.3 计数器的VHDL描述308

本章小结310

思考题与习题310

第11章 VHDL在数字系统分析与设计中的应用举例311

11.1 键盘编码器电路组成及程序分析311

11.2 具有基本功能的数字时钟电路的设计315

11.2.1 设计要求及系统框图315

11.2.2 从上到下的层次化设计316

11.2.3 从下向上创建模块318

11.2.4 设计顶层模块的VHDL源程序324

11.3 简易交通信号灯控制电路的设计327

11.3.1 设计要求及系统框图327

11.3.2 从上到下的层次化设计328

11.3.3 从下向上创建模块329

本章小结333

思考题与习题333

参考文献334