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1数字逻辑基础1

1.1数字电路与数字信号1

1.1.1数字电路的发展历史及分类1

1.1.2模拟信号与数字信号4

1.1.3数字信号的描述方法6

1.2数制8

1.2.1十进制数8

1.2.2二进制数9

1.2.3十六进制数与八进制数12

1.2.4二进制数的算术运算14

1.3码制15

1.3.1二-十进制编码16

1.3.2格雷码17

1.3.3 ASCII字符编码18

1.4逻辑运算及逻辑门19

1.4.1基本逻辑运算及对应的逻辑门20

1.4.2常用复合逻辑运算及对应的逻辑门24

1.4.3集成逻辑门电路简介27

1.5使用逻辑门的电路举例29

小结32

自我检验题32

习题33

2逻辑代数36

2.1逻辑代数的基本公式和规则36

2.1.1逻辑代数的基本公式36

2.1.2逻辑代数的基本规则38

2.2逻辑函数的代数化简法39

2.2.1逻辑函数的最简形式40

2.2.2逻辑函数的代数化简法41

2.3逻辑函数表达式的两种标准形式44

2.3.1最小项与最小项表达式44

2.3.2最大项与最大项表达式45

2.4逻辑函数的卡诺图化简法48

2.4.1用卡诺图表示逻辑函数48

2.4.2用卡诺图化简逻辑函数51

2.4.3含无关项的逻辑函数及其化简54

2.4.4多输出逻辑函数的化简56

2.5逻辑函数应用中的几个问题57

2.5.1正逻辑与负逻辑57

2.5.2逻辑符号的等效变换58

小结60

自我检验题60

习题61

3组合逻辑电路64

3.1概述64

3.2组合逻辑电路的分析65

3.3组合逻辑电路的设计67

3.4常用组合逻辑电路71

3.4.1编码器71

3.4.2译码器/数据分配器75

3.4.3数据选择器85

3.4.4数值比较器90

3.4.5加法器93

3.5组合逻辑电路的竞争-冒险97

3.5.1竞争-冒险现象及产生的原因97

3.5.2消去竞争-冒险的方法98

3.6应用举例：汽车尾灯控制电路100

3.6.1电路的组成及其功能100

3.6.2工作原理101

小结102

自我检验题103

习题103

4锁存器和触发器108

4.1双稳态电路的基本特性108

4.2锁存器109

4.2.1基本SR锁存器109

4.2.2门控SR锁存器113

4.2.3门控D锁存器114

4.3触发器的电路结构和工作原理116

4.3.1主从D触发器116

4.3.2维持阻塞D触发器117

4.3.3有清零输入和预置输入的D触发器119

4.3.4带使能端的D触发器120

4.4触发器的逻辑功能121

4.4.1 D触发器122

4.4.2 JK触发器123

4.4.3 T触发器125

4.4.4 T’触发器126

4.5触发器的时间参数分析127

4.6触发器的应用实例130

小结130

自我检验题131

习题132

5时序逻辑电路137

5.1概述137

5.1.1时序逻辑电路的基本结构及特点137

5.1.2时序逻辑电路的分类138

5.1.3时序电路逻辑功能的描述139

5.2时序逻辑电路的分析141

5.2.1同步时序逻辑电路分析的一般步骤142

5.2.2同步时序逻辑电路的分析举例142

5.2.3异步时序逻辑电路的分析举例145

5.3同步时序逻辑电路的设计147

5.3.1同步时序逻辑电路设计的一般步骤147

5.3.2同步时序逻辑电路设计举例149

5.4寄存器和移位寄存器155

5.4.1寄存器156

5.4.2移位寄存器156

5.4.3集成移位寄存器及其应用157

5.5计数器159

5.5.1异步计数器159

5.5.2同步计数器161

5.5.3集成计数器及其应用163

5.6应用举例：会客厅多路照明灯控制电路169

小结170

自我检验题171

习题172

6硬件描述语言Verilog HDL180

6.1概述180

6.2 Verilog HDL程序的基本结构181

6.2.1简单Verilog HDL程序实例181

6.2.2 Verilog HDL程序的基本结构183

6.3 Verilog HDL基本语法规则184

6.3.1词法规定184

6.3.2逻辑值集合185

6.3.3常量及其表示185

6.3.4数据类型188

6.4 Verilog HDL结构级建模192

6.4.1多输入门192

6.4.2多输出门194

6.4.3三态门195

6.4.4门级建模设计举例196

6.5 Verilog HDL数据流建模与运算符197

6.5.1数据流建模197

6.5.2 Verilog HDL运算符199

6.5.3运算符的优先级别204

6.6 Verilog HDL行为级建模205

6.6.1行为级建模基础205

6.6.2触发器与移位寄存器的行为级建模212

6.6.3计数器的行为级建模214

6.6.4状态图的行为级建模217

6.7分层次的电路设计方法219

6.7.1设计方法219

6.7.2模块实例引用语句221

6.8 Verilog HDL设计实例223

小结226

自我检验题226

习题227

7逻辑门电路231

7.1 CMOS逻辑门电路231

7.1.1MOS管及其开关特性232

7.1.2 CMOS反相器235

7.1.3 CMOS与非门和或非门239

7.1.4 CMOS传输门240

7.1.5 CMOS三态输出和漏极开路输出门电路242

7.1.6 CMOS集成电路的主要技术参数及使用中的几个问题247

7.2 TTL逻辑门电路252

7.2.1 BJT的开关特性252

7.2.2 TTL反相器253

7.2.3 TTL与非门及或非门电路255

7.2.4 TTL门电路的输入、输出特性256

7.2.5 TTL集电极开路输出和三态输出门电路257

7.2.6 TTL系列门电路特性参数比较258

7.3 BiCMOS门电路259

7.4 CMOS与TTL门电路之间的接口问题259

小结263

自我检验题263

习题264

8半导体存储器269

8.1只读存储器（ROM）269

8.1.1固定ROM270

8.1.2可编程ROM272

8.1.3 ROM读操作实例275

8.1.4 ROM应用举例277

8.2随机存取存储器（RAM）278

8.2.1 SRAM278

8.2.2同步SRAM282

8.2.3 DRAM285

8.2.4 FIFO存储器及双口存储器简介288

8.2.5存储容量的扩展288

8.3应用举例：用RAM实现七段显示译码器289

小结291

自我检验题291

习题292

9可编程逻辑器件294

9.1概述294

9.1.1 PLD的历史295

9.1.2 PLD开发流程简介296

9.1.3 PLD器件的符号297

9.2简单可编程逻辑器件298

9.2.1可编程逻辑阵列PLA298

9.2.2可编程阵列逻辑PAL300

9.3复杂可编程逻辑器件307

9.3.1 CPLD的基本结构307

9.3.2逻辑块308

9.3.3 I/O块309

9.3.4可编程内部互连线资源310

9.4现场可编程门阵列311

9.4.1 FPGA实现逻辑函数的基本原理311

9.4.2 FPGA的一般结构313

9.4.3基于查找表（LUT）的逻辑块314

9.4.4可编程布线资源315

9.4.5 I/O块316

9.5设计举例318

小结320

自我检验题320

习题321

10数模和模数转换器325

10.1 D/A转换器326

10.1.1 D/A转换器的基本原理326

10.1.2倒T形电阻网络D/A转换器328

10.1.3权电流型D/A转换器331

10.1.4 D/A转换器的主要技术指标332

10.2 A/D转换器333

10.2.1 A/D转换的一般工作过程334

10.2.2并行比较型A/D转换器336

10.2.3逐次比较型A/D转换器337

10.2.4双积分式A/D转换器339

10.2.5 A/D转换器的主要技术指标341

10.3应用举例：可编程波形产生器342

小结344

自我检验题345

习题345

11脉冲波形的产生与变换350

11.1施密特触发器350

11.1.1用门电路组成的施密特触发器351

11.1.2施密特触发器的应用353

11.2单稳态触发器355

11.2.1用门电路组成的微分型单稳态触发器355

11.2.2集成单稳态触发器358

11.2.3单稳态触发器的应用360

11.3多谐振荡器361

11.3.1门电路组成的多谐振荡器361

11.3.2石英晶体多谐振荡器363

11.4 555定时器及其应用364

11.4.1 555定时器365

11.4.2用555组成的施密特触发器366

11.4.3用555组成的单稳态触发器367

11.4.4用555组成的多谐振荡器371

11.5设计举例：顺序信号产生电路373

小结374

自我检验题375

习题376

附录A ASCII码中的控制字符383

附录B EDA工具Quartus Ⅱ9.1简介384

B.1 Quartus Ⅱ9.1软件主界面384

B.2 Quartus Ⅱ的设计流程385

B.3设计与仿真的过程389

B.3.1建立新的设计项目389

B.3.2输入设计文件390

B.3.3编译设计文件391

B.3.4设计项目的仿真验证392

B.4引脚分配与器件编程396

B.4.1引脚分配396

B.4.2对目标器件编程398

自我检验题、部分习题答案401

参考文献411