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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9

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13

1.3.3 二进制除法14

1.4 编码15

1.4.1 二-十进制编码（BCD码）15

1.4.2 格雷码16

1.4.3 ASCII码17

1.5 逻辑代数基础17

1.5.1 逻辑变量与逻辑函数18

1.5.2 常用逻辑运算19

1.5.3 逻辑代数的定律与规则23

1.5.4 逻辑函数的表示方法25

1.5.5 逻辑函数的化简27

1.6 Multisim应用举例——逻辑函数的化简41

本章小结44

自我检测题45

习题147

第2章 逻辑门电路51

2.1 基本逻辑门电路51

2.1.1 二极管门电路51

2.1.2 晶体管非门电路53

2.2 CMOS逻辑门电路55

2.2.1 MOS管及其开关模型55

2.2.2 CMOS反相器56

2.2.3 CMOS与非门57

2.2.4 CMOS或非门60

2.2.5 其他类型的CMOS门电路61

2.2.6 高速CMOS门电路69

2.2.7 低电压CMOS门电路70

2.2.8 CMOS门电路的技术参数71

2.3 TTL逻辑门电路80

2.3.1 TTL与非门80

2.3.2 TTL与非门的电压传输特性及噪声容限81

2.3.3 TTL与非门的静态输入、输出特性82

2.3.4 TTL与非门的动态特性86

2.3.5 TTL与非门的主要性能参数87

2.3.6 其他类型的TTL门电路89

2.4 ECL电路92

2.5 CMOS电路与TTL电路的接口96

2.5.1 用CMOS电路驱动TTL电路97

2.5.2 用TTL电路驱动CMOS电路98

2.5.3 用CMOS或TTL电路驱动LED99

本章小结99

自我检测题100

习题2102

第3章 组合逻辑电路108

3.1 组合逻辑电路特点108

3.2 小规模集成电路构成的组合电路的分析与设计109

3.2.1 分析方法109

3.2.2 设计方法109

3.3 编码器114

3.3.1 二进制编码器115

3.3.2 二进制优先编码器117

3.3.3 二-十进制优先编码器122

3.4 译码器124

3.4.1 二进制译码器124

3.4.2 二-十进制译码器128

3.4.3 半导体数码管和七段字形译码器130

3.5 数据分配器与数据选择器135

3.5.1 数据分配器135

3.5.2 数据选择器137

3.6 数值比较电路140

3.6.1 比较原理140

3.6.2 1位比较器140

3.6.3 4位比较器141

3.7 算术运算电路142

3.7.1 二进制加法运算142

3.7.2 二进制减法运算148

3.7.3 二进制乘法运算149

3.7.4 算术逻辑单元152

3.8 奇偶校验电路153

3.8.1 奇偶校验的基本原理154

3.8.2 中规模集成奇偶发生器／校验器156

3.9 用中规模集成电路构成的组合电路的设计158

3.10 组合逻辑电路的竞争-冒险161

3.10.1 竞争-冒险的产生161

3.10.2 竞争-冒险的判断162

3.10.3 竞争-冒险的消除163

3.11 Multisim应用实例——组合电路的分析163

本章小结169

自我检测题170

习题3172

第4章 时序逻辑电路178

4.1 时序逻辑电路的特点和表示方法178

4.1.1 时序逻辑电路的特点178

4.1.2 时序逻辑电路的表示方法179

4.2 触发器180

4.2.1 基本RS触发器180

4.2.2 具有使能端的RS触发器（同步RS触发器）182

4.2.3 同步D触发器（D flip-flop）183

4.2.4 同步JK触发器（JK flip-flop）184

4.2.5 主从触发器（master-slave flip-flop）184

4.2.6 CMOS集成触发器190

4.3 时序逻辑电路的分析与设计193

4.3.1 时序逻辑电路的分析方法193

4.3.2 时序逻辑电路的设计方法198

4.4 寄存器203

4.4.1 数码寄存器203

4.4.2 锁存器206

4.4.3 移位寄存器209

4.5 计数器216

4.5.1 计数器分类217

4.5.2 二进制计数器（binary counter）217

4.5.3 十进制计数器（decade counter）223

4.5.4 可逆计数器226

4.5.5 用中规模集成计数器构成任意进制计数器229

4.5.6 移位寄存器型计数器235

4.6 顺序脉冲发生器238

4.7 Multisim应用实例——时序逻辑电路的分析与设计242

本章小结244

自我检测题245

习题4246

第5章 半导体存储器和可编程逻辑器件252

5.1 半导体存储器分类252

5.2 只读存储器ROM253

5.2.1 固定ROM253

5.2.2 可编程只读存储器（PROM）256

5.2.3 可擦除可编程只读存储器（EPROM）257

5.2.4 快闪存储器（Flash Memory）259

5.3 随机存储器（RAM）260

5.3.1 静态随机存储器（SRAM）260

5.3.2 动态随机存储器（DRAM）263

5.4 存储器扩展及应用264

5.4.1 位扩展264

5.4.2 字扩展方式265

5.5 可编程逻辑器件基础267

5.5.1 PLD的逻辑表示267

5.5.2 PLD的分类270

5.5.3 PLD的开发流程271

5.6 通用阵列逻辑GAL271

5.6.1 GAL的结构及其工作原理271

5.6.2 GAL的设计及编程275

5.7 复杂可编程逻辑器件CPLD276

5.7.1 Xilinx XC9500系列CPLD简介276

5.7.2 Xilinx XC9500系列内部结构276

5.8 现场可编程门逻辑阵列FPGA278

5.8.1 Xilinx公司的XC4000系列器件的技术性能简介279

5.8.2 XC4000系列器件的结构体系279

本章小结284

自我检测题285

习题5285

第6章 脉冲波形的产生与整形287

6.1 多谐振荡器287

6.1.1 门电路构成的多谐振荡器287

6.1.2 石英晶体多谐振荡器289

6.2 单稳态触发器291

6.2.1 门电路构成的单稳态触发器292

6.2.2 集成单稳态触发器293

6.2.3 单稳态触发器的应用294

6.3 施密特触发器295

6.3.1 门电路构成的施密特触发器296

6.3.2 集成施密特触发器296

6.3.3 施密特触发器的应用298

6.4 集成555定时器及其应用299

6.4.1 电路组成及工作原理299

6.4.2 集成555定时器的应用301

本章小结305

自我检测题306

习题6308

第7章 数模和模数转换313

7.1 基本概念313

7.2 数模转换器（DAC）314

7.2.1 二进制权电阻DAC314

7.2.2 R-2R倒T形电阻网络DAC315

7.2.3 DAC的主要技术指标317

7.2.4 集成DAC319

7.2.5 DAC应用举例324

7.3 模数转换器（ADC）326

7.3.1 模数转换的基本过程326

7.3.2 并联比较型ADC329

7.3.3 反馈比较式ADC330

7.3.4 双积分型ADC334

7.3.5 ADC的主要技术指标337

7.3.6 集成ADC337

7.3.7 ADC的典型应用339

7.4 综合应用举例340

本章小结342

自我检测题342

习题7342

第8章 数字系统分析与设计344

8.1 数字系统概述344

8.2 乘法器的原理及设计345

8.2.1 乘法器工作原理345

8.2.2 采用VHDL描述的乘法器346

8.3 除法器的原理及设计方法349

8.3.1 除法器的工作原理349

8.3.2 用VHDL描述的除法器351

8.4 简易CPU工作原理及设计方法354

8.4.1 简易CPU的工作原理354

8.4.2 采用VHDL描述的ALU357

8.5 数字频率计的原理及设计361

8.5.1 数字频率计的原理361

8.5.2 数字频率计的VHDL描述364

8.6 数字信号发生器的原理及设计368

8.6.1 数字信号发生器（DDS）的原理368

8.6.2 数字信号发生器（DDS）的VHDL描述370

本章小结373

自我检测题373

习题8373

附录A VHDL硬件描述语言375

A.1 概述375

A.2 VHDL程序结构375

A.2.1 实体375

A.2.2 类属说明和端口说明376

A.2.3 结构体及其描述方式377

A.2.4 库、程序包378

A.3 VHDL中的标识符、数据对象、数据类型及属性379

A.3.1 标识符（identifier）379

A.3.2 数据对象380

A.3.3 数据类型（data type）381

A.3.4 数据类型的转换383

A.4 VHDL中的运算符和操作符383

A.5 VHDL的主要语句及应用385

A.5.1 进程语句（process statement）385

A.5.2 信号赋值语句（signal assignment statement）385

A.5.3 顺序描述语句387

A.5.4 COMPONENT语句和COMPONENT INSTANT语句389

A.6 VHDL中属性的描述及定义语句390

A.6.1 数值类属性390

A.6.2 函数类属性391

附录B 电气图用图形符号二进制逻辑单元（GB 4728.12 —85）简介393

B.1 符号的构成393

B.2 逻辑约定395

B.2.1 内部逻辑状态和外部逻辑状态395

B.2.2 逻辑约定395

B.3 各种限定性符号396

B.3.1 总限定性符号396

B.3.2 与输入、输出和其他连接有关的限定性符号396

B.4 关联标注法400

B.4.1 关联标注法的规则400

B.4.2 关联类型401

B.5 常用器件符号示例402

附录C 常用逻辑符号对照表404

附录D 国产半导体集成电路型号命名法（GB 3430—82）406

D.1 型号的组成406

D.2 例示407

参考文献408