数字电路与系统

第1章 数字逻辑基础 1

1．1 模拟信号 1

1．2 数字信号 2

1．3 模拟电路与数字电路 2

1．4 数制 4

1．5 数制间的转换 6

1．5．1 任意进制转换成十进制 6

1．5．2 十进制转换成任意进制 6

1．5．3 二进制与八进制间的转换 7

1．5．4 二进制与十六进制间的转换 8

1．6 代码 8

1．6．1 二-十进制代码 8

1．6．2 格雷码 9

1．6．3 字符代码 9

1．7 二进制代码的表示法 10

1．8 带符号二进制数的表示法 10

1．8．1 二进制正数表示法 10

1．8．2 二进制负数表示法 10

1．8．3 带符号二进制数的运算 11

1．9 偏移码 12

习题 12

第2章 逻辑门电路 14

2．1 概述 14

2．2 逻辑门电路介绍 14

2．2．1 基本逻辑门电路 14

2．2．2 复合逻辑门电路 15

2．3 TTL集成门电路 17

2．3．1 TTL集成电路概述 17

2．3．2 TTL与非门 18

2．3．3 TTL与非门的电气特性 20

2．3．4 其他类型TTL门电路 22

2．3．5 TTL电路的改进系列 27

2．4 MOS门电路 28

2．4．1 NMOS门电路 28

2．4．2 CMOS 电路 30

2．4．3 CMOS电路特点 32

2．4．4 集成电路使用注意事项 32

*2．5 TTL与CMOS电路的连接 33

*2．6 TTL、CMOS常用芯片介绍 34

习题 35

第3章 逻辑代数基础 41

3．1 逻辑代数运算法则 41

3．1．1 基本逻辑运算 41

3．1．2 逻辑代数的基本定律 42

3．1．3 逻辑代数的基本规则 42

3．1．4 逻辑代数常用公式 43

3．2 逻辑函数的标准形式 43

3．2．1 最小项和标准与或式 43

3．2．2 最大项和标准或与式 45

3．2．3 最大项与最小项的关系 46

3．3 逻辑函数的公式化简法 47

3．4 逻辑函数的卡诺图化简法 48

3．4．1 卡诺图 48

3．4．2 用卡诺图表示逻辑函数 49

3．4．3 用卡诺图化简逻辑函数 49

3．4．4 具有随意项的逻辑函数化简 51

3．4．5 引入变量卡诺图 52

习题 53

第4章 组合逻辑电路 59

4．1 组合逻辑电路分析 59

4．2 组合逻辑电路设计 60

4．3 编码器 63

4．3．1 普通编码器 63

4．3．2 优先编码器 64

4．4 译码器 67

4．4．1 二进制译码器 67

4．4．2 码制变换译码器 70

4．4．3 显示译码器 71

4．5 数据选择器 75

4．5．1 数据选择器 75

4．5．2 数据选择器实现逻辑函数 76

4．6 数值比较器 78

4．6．1 一位数值比较器 79

4．6．2 四位数值比较器7485 79

4．6．3 数值比较器的位数扩展 80

4．7 加法电路 80

4．7．1 半加器 81

4．7．2 全加器 81

4．7．3 超前进位加法器74283 82

*4．8 组合逻辑电路的竞争冒险 84

4．8．1 竞争冒险的分类与判别 84

4．8．2 竞争冒险消除方法 85

习题 86

第5章 触发器 92

5．1 电平触发的触发器 92

5．1．1 由与非门构成的基本RS触发器 92

5．1．2 时钟触发器 96

5．2 脉冲触发的触发器 100

5．2．1 主从RS触发器 100

5．2．2 主从JK触发器 101

5．3 边沿触发的触发器 105

5．3．1 TTL边沿触发器 105

5．3．2 CMOS边沿触发器 107

5．4 触发器的分类和区别 110

*5．5 触发器之间的转换 112

5．6 触发器的典型应用 112

习题 114

第6章 时序逻辑电路 119

6．1 时序逻辑电路的基本概念 119

6．1．1 时序逻辑电路的结构及特点 119

6．1．2 时序逻辑电路的分类 120

6．1．3 时序逻辑电路的表示方法 120

6．2 同步时序逻辑电路的一般分析方法 121

6．3 同步时序逻辑电路的设计 124

6．4 计数器 131

6．4．1 4位二进制同步集成计数器74161 131

6．4．2 8421BCD码同步加法计数器74160 133

6．4．3 同步二进制加法计数器74163 134

6．4．4 二-五-十进制异步加法计数器74290 134

6．4．5 集成计数器的应用 135

6．5 寄存器 140

6．5．1 寄存器74175 140

6．5．2 移位寄存器 141

6．5．3 集成移位寄存器74194 143

6．5．4 移位寄存器构成的移位型计数器 144

*6．6 序列信号发生器 147

6．6．1 计数型序列信号发生器 147

6．6．2 移位型序列信号发生器 147

习题 150

第7章 脉冲波形的产生与变换 155

7．1 555定时器 155

7．2 施密特触发器 156

7．2．1 555定时器构成的施密特触发器 156

7．2．2 门电路构成的施密特触发器 157

7．2．3 集成施密特触发器 159

7．2．4 施密特触发器的应用 159

7．3 单稳态触发器 161

7．3．1 TTL与非门组成的微分型单稳态触发器 161

7．3．2 555定时器构成的单稳态触发器 163

7．3．3 集成单稳态触发器 164

7．3．4 单稳态触发器的应用 166

7．4 多谐振荡器 169

7．4．1 555定时器构成的多谐振荡器 169

7．4．2 TTL与非门构成的多谐振荡器 171

7．4．3 石英晶体振荡器 173

7．4．4 施密特触发器构成的多谐振荡器 173

7．4．5 多谐振荡器的应用 175

习题 176

第8章 数字系统设计基础 180

8．1 数字系统概述 180

8．1．1 数字系统结构 180

8．1．2 数字系统的定时 180

8．1．3 数字系统设计的一般过程 181

8．2 算法状态机――ASM图表 181

8．2．1 ASM图表符号 181

8．2．2 ASM图表的含义 183

8．2．3 ASM图表的建立 184

8．3 数字系统设计 185

习题 193

第9章 数模与模数转换 196

9．1 数模转换电路 196

9．1．1 数模转换关系 196

9．1．2 权电阻网络DAC 197

9．1．3 R-2R 梯形电阻网络DAC 198

9．1．4 R-2R倒梯形电阻网络DAC 199

9．1．5 电流激励DAC 200

9．1．6 集成数模转换电路 200

9．1．7 数模转换的主要技术指标 205

9．2 模数转换电路 207

9．2．1 ADC的工作过程 207

9．2．2 并行比较ADC 209

9．2．3 并/串型ADC 211

9．2．4 逐次逼近型ADC 212

9．2．5 双积分ADC 214

9．2．6 集成模数转换电路 216

9．2．7 模数转换的主要技术指标 218

习题 219

第10章 半导体存储器及可编程逻辑器件 223

10．1 半导体存储器概述 223

10．1．1 半导体存储器的分类 223

10．1．2 存储器的技术指标 224

10．2 随机存储器RAM 224

10．2．1 RAM的基本结构 225

10．2．2 RAM芯片简介 228

10．2．3 RAM的容量扩展 229

10．3 只读存储器ROM 231

10．3．1 ROM的分类 231

10．3．2 ROM的结构与基本原理 232

10．3．3 ROM应用 233

10．4 可编程逻辑器件PLD 236

10．4．1 可编程逻辑器件概述 236

10．4．2 可编程逻辑器件的基本结构和电路表示方法 237

10．4．3 复杂可编程逻辑器件CPLD 239

10．4．4 现场可编程门阵列FPGA 243

10．4．5 CPLD/FPGA设计方法与编程技术 247

习题 250

第11章 硬件描述语言Verilog HDL 256

11．1 Verilog HDL的基本知识 256

11．1．1 什么是Verilog HDL 256

11．1．2 Verilog HDL的发展历史 256

11．1．3 Verilog HDL程序的基本结构 257

11．2 Verilog HDL的基本元素 259

11．2．1 注释符 259

11．2．2 标识符 260

11．2．3 关键字 260

11．2．4 间隔符 260

11．2．5 操作符 260

11．2．6 数据类型 264

11．3 Verilog HDL的基本语句 269

11．3．1 过程结构语句 269

11．3．2 语句块 271

11．3．3 时序控制 272

11．3．4 赋值语句 273

11．3．5 分支语句 274

11．3．6 循环语句 275

11．4 Verilog HDL程序设计实例 277

11．4．1 基本逻辑门电路设计 277

11．4．2 组合逻辑电路设计 280

11．4．3 时序逻辑电路设计 286

11．4．4 数字系统设计实例 291

11．5 Verilog HDL的模拟仿真 294

11．5．1 Quartus II开发软件 294

11．5．2 仿真实例 296

习题 303

参考文献 304