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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GAL114

5.4 复杂可编程逻辑器件CPLD119

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FPGA125

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ALU201

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RAM272

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 ROM277

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DAC306

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ADC325

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