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第1章　数字逻辑基础1

1.1 数制1

1.1.1 十进制2

1.1.2　二进制2

1.1.3　八进制3

1.1.4　十六进制3

1.1.5　数制转换4

1.2　二进制数的表示方法7

1.2.1 原码7

1.2.2　反码8

1.2.3　补码8

1.3　二进制数的运算9

1.3.1　二进制的加法和减法9

1.3.2　二进制乘法12

1.3.3　二进制除法13

1.4　编码13

1.4.1　二-十进制编码（BCD码）14

1.4.2　格雷码15

1.4.3　ASCII码16

1.5　逻辑代数基础16

1.5.1　逻辑变量与逻辑函数17

1.5.2　常用逻辑运算18

1.5.3　逻辑代数的定律与规则22

1.5.4　逻辑函数的表示方法24

1.5.5　逻辑函数的化简26

本章小结40

自我检测题40

习题142

第2章　逻辑门电路45

2.1 基本逻辑门电路45

2.1.1　二极管门电路45

2.1.2　晶体管非门电路47

2.2 CMOS逻辑门电路48

2.2.1 MOS管及其开关模型49

2.2.2　CMOS反相器49

2.2.3　CMOS与非门50

2.2.4　CMOS或非门51

2.2.5　其他类型的CMOS门电路54

2.2.6　高速CMOS门电路61

2.2.7　低电压CMOS门电路61

2.2.8　CMOS门电路的技术参数62

2.3　TTL逻辑门电路71

2.3.1　TTL与非门71

2.3.2　TTL与非门的电压传输特性及噪声容限72

2.3.3　TTL与非门的静态输入、输出特性73

2.3.4　TTL与非门的动态特性77

2.3.5 TTL与非门的主要性能参数78

2.3.6 其他类型的TTL门电路80

2.4 ECL电路83

2.5 CMOS电路与TTL电路的接口86

2.5.1 用CMOS电路驱动TTL电路87

2.5.2 用TTL电路驱动CMOS电路88

2.5.3 用CMOS或TTL电路驱动LED88

本章小结89

自我检测题90

习题292

第3章　组合逻辑电路99

3.1 组合逻辑电路特点99

3.2 小规模集成电路构成的组合电路的分析与设计99

3.2.1　分析方法100

3.2.2　设计方法100

3.3 编码器105

3.3.1　二进制编码器105

3.3.2　二进制优先编码器107

3.3.3　二-十进制优先编码器111

3.4 译码器113

3.4.1　二进制译码器113

3.4.2　二-十进制译码器116

3.4.3 半导体数码管和七段字形译码器118

3.5　数据分配器与数据选择器121

3.5.1　数据分配器121

3.5.2　数据选择器122

3.6　数值比较电路124

3.6.1　比较原理124

3.6.2　1位比较器125

3.6.3　4位比较器125

3.7　算术运算电路127

3.7.1　二进制加法运算127

3.7.2　二进制减法运算132

3.7.3　二进制乘法运算133

3.7.4　算术逻辑单元135

3.8　奇偶校验电路138

3.8.1　奇偶校验的基本原理138

3.8.2 中规模集成奇偶发生器／校验器141

3.9 用中规模集成电路构成的组合电路的设计142

3.10　组合逻辑电路的竞争-冒险145

3.10.1 竞争-冒险的产生145

3.10.2　竞争-冒险的判断145

3.10.3　竞争-冒险的消除147

本章小结147

自我检测题148

习题3150

第4章　时序逻辑电路156

4.1 时序逻辑电路的特点和表示方法156

4.1.1　时序逻辑电路的特点156

4.1.2　时序逻辑电路的表示方法157

4.2　触发器158

4.2.1　基本RS触发器158

4.2.2　具有使能端的RS触发器（同步RS触发器）160

4.2.3　同步D触发器161

4.2.4　同步JK触发器162

4.2.5　主从触发器163

4.2.6　CMOS集成触发器168

4.3 时序逻辑电路的分析与设计172

4.3.1 时序逻辑电路的分析方法172

4.3.2　时序逻辑电路的设计方法177

4.4　寄存器182

4.4.1　数码寄存器182

4.4.2　锁存器186

4.4.3　移位寄存器188

4.5　计数器194

4.5.1　计数器分类195

4.5.2　二进制计数器195

4.5.3　十进制计数器200

4.5.4　可逆计数器204

4.5.5　用中规模集成计数器构成任意进制计数器206

4.5.6　移位寄存器型计数器211

4.6　顺序脉冲发生器214

本章小结218

自我检测题219

习题4221

第5章　半导体存储器和可编程逻辑器件226

5.1 半导体存储器分类226

5.2 只读存储器ROM227

5.2.1 固定ROM227

5.2.2　可编程只读存储器（PROM）230

5.2.3 可擦除可编程只读存储器（EPROM）231

5.2.4　快闪存储器（Flash Memory）233

5.3 随机存储器（RAM）234

5.3.1　静态随机存储器（SRAM）234

5.3.2　动态随机存储器（DRAM）237

5.4　存储器扩展及应用238

5.4.1　位扩展方式238

5.4.2　字扩展方式239

5.5 可编程逻辑器件基础241

5.5.1　PLD的逻辑表示241

5.5.2　PLD的分类244

5.5.3　PLD的开发流程245

5.6　通用阵列逻辑GAL246

5.6.1 GAL的结构及其工作原理246

5.6.2　GAL的设计及编程249

5.7　复杂可编程逻辑器件CPLD250

5.7.1　Xilinx XC9500系列CPLD简介250

5.7.2　Xilinx XC9500系列内部结构250

5.8　现场可编程门逻辑阵列FPGA253

5.8.1　Xilinx公司的XC4000系列器件的技术性能简介253

5.8.2　XC4000系列器件的结构体系253

本章小结259

自我检测题259

习题5259

第6章　脉冲波形的产生与整形261

6.1 多谐振荡器261

6.1.1 门电路构成的多谐振荡器261

6.1.2　石英晶体多谐振荡器263

6.2　单稳态触发器265

6.2.1　门电路构成的单稳态触发器265

6.2.2　集成单稳态触发器266

6.2.3　单稳态触发器的应用268

6.3　施密特触发器269

6.3.1 门电路构成的施密特触发器269

6.3.2　集成施密特触发器270

6.3.3　施密特触发器的应用271

6.4 集成555定时器及其应用273

6.4.1　电路组成及工作原理273

6.4.2　集成555定时器的应用275

本章小结279

自我检测题280

习题6282

第7章　数／模和模／数转换287

7.1　基本概念287

7.2　数／模转换器（DAC）288

7.2.1　二进制权电阻DAC288

7.2.2　R-2R倒T形电阻网络DAC289

7.2.3　DAC的主要技术指标291

7.2.4　集成DAC292

7.2.5　DAC应用举例297

7.3 模／数转换器（ADC）299

7.3.1　模／数转换的基本过程299

7.3.2　并联比较型ADC302

7.3.3 反馈比较式ADC303

7.3.4　双积分型ADC307

7.3.5　ADC的主要技术指标309

7.3.6　集成ADC310

7.3.7　ADC的典型应用311

7.4　综合应用举例312

本章小结314

自我检测题314

习题7315

第8章　数字系统分析与设计316

8.1　数字系统概述316

8.2　乘法器的原理及设计317

8.2.1　乘法器工作原理317

8.2.2　用VHDL描述的乘法器317

8.3 除法器的原理及设计方法320

8.3.1　除法器的工作原理320

8.3.2　用VHDL描述的除法器323

8.4 简易CPU工作原理及设计方法326

8.4.1 简易CPU的工作原理326

8.4.2 用VHDL描述的ALU329

8.5　数字频率计的原理及设计333

8.5.1　数字频率计的原理333

8.5.2　数字频率计的VHDL描述336

8.6　数字信号发生器的原理及设计340

8.6.1 数字信号发生器（DDS）的原理340

8.6.2　数字信号发生器（DDS）的VHDL描述341

本章小结344

自我检测题345

习题8345

附录A VHDL硬件描述语言347

A.1 概述347

A.2 VHDL程序结构347

A.2.1 实体347

A.2.2　类属说明和端口说明348

A.2.3　结构体及其描述方式348

A.2.4　库、程序包349

A.3 VHDL中的标识符、数据对象、数据类型及属性351

A.3.1　标识符351

A.3.2　数据对象351

A.3.3　数据类型352

A.3.4　数据类型的转换355

A.4 VHDL中的运算符和操作符355

A.5 VHDL的主要语句及应用357

A.5.1　进程语句357

A.5.2　信号赋值语句357

A.5.3　顺序描述语句358

A.5.4　COMPONENT语句和COMPONENT INSTANT语句361

A.6 VHDL中属性的描述及定义语句362

A.6.1　数值类属性362

A.6.2　函数类属性363

附录B 电气图用图形符号二进制逻辑单元365

B.1 符号的构成365

B.2　逻辑约定367

B.2.1 内部逻辑状态和外部逻辑状态367

B.2.2　逻辑约定367

B.3　各种限定性符号368

B.3.1　总限定性符号368

B.3.2　与输入、输出和其他连接有关的限定性符号368

B.4　关联标注法371

B.4.1 关联标注法的规则372

B.4.2　关联类型372

B.5 常用器件符号示例373

附录C 常用逻辑符号对照表375

附录D 国产半导体集成电路型号命名法377

D.1　型号的组成377

D.2　示例378

参考文献379