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第1章 逻辑代数基础 1

1.1 概述 1

1.1.1 脉冲波形和数字波形 1

1.1.2 数制和码制 3

1.1.3 其他二进制码 7

1.2 基本逻辑函数及运算定律 8

1.2.1 逻辑函数中的3种基本运算 8

1.2.2 逻辑代数的运算定律及规则 10

1.3 逻辑函数表示方法 13

1.3.1 逻辑函数基本表示方法 13

1.3.2 逻辑函数的最小项和最大项 16

1.3.3 从真值表归纳逻辑函数 17

1.4 逻辑函数的公式化简法 19

1.4.1 逻辑函数的最简形式 19

1.4.2 常用公式化简方法 19

1.5 逻辑函数卡诺图化简 21

1.5.1 逻辑函数卡诺图表示法 21

1.5.2 卡诺图化简逻辑函数 22

1.5.3 具有无关项的逻辑函数化简 25

1.6 引入变量卡诺图化简逻辑函数 26

1.7 硬件描述语言VHDL基础 28

1.7.1 VHDL概述 28

1.7.2 VHDL语言基本结构 29

1.7.3 VHDL语言规则 31

1.7.4 MAX+plusⅡ开发工具 34

本章小结 35

习题 36

第2章 门电路 39

2.1 概述 39

2.2 半导体管的开关特性 39

2.2.1 半导体二极管开关特性 39

2.2.2 半导体三极管的开关特性 41

2.3 简单的与、或、非门电路 46

2.3.1 二极管门电路 46

2.3.2 三极管非门 47

2.3.3 二极管-三极管与非、或非门 48

2.4 TTL集成门电路 48

2.4.1 TTL与非门电路结构和工作原理 49

2.4.2 TTL与非门的外部特性及参数 50

2.4.3 其他类型的TTL门电路 55

2.4.4 TTL门电路的改进系列 59

2.4.5 TTL门电路的使用 61

2.5 金属-氧化物-半导体逻辑（MOSL） 62

2.5.1 CMOS反相器 62

2.5.2 CMOS反相器的外部特性和参数 64

2.5.3 其他类型的CMOS门电路 66

2.5.4 NMOS逻辑门 69

2.5.5 MOS门电路的正确使用 70

2.6 门电路产品简介与接口电路 71

2.6.1 门电路产品简介 71

2.6.2 各门电路间的接口电路 73

2.7 用VHDL实现基本逻辑门电路的描述 75

本章小结 76

习题 77

第3章 组合逻辑电路 83

3.1 概述 83

3.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法 84

3.2.1 组合电路的分析 84

3.2.2 组合电路的设计 85

3.3 编码器和译码器 87

3.3.1 编码器 87

3.3.2 译码器 91

3.4 数据选择器和分配器 100

3.4.1 数据选择器 100

3.4.2 数据分配器 105

3.5 数码奇偶发生器／校验器 106

3.6 算术运算电路 109

3.7 数值比较器 113

3.8 组合逻辑电路中的竞争与冒险 116

3.8.1 竞争-冒险现象及产生原因 116

3.8.2 冒险现象的判别方法 117

3.8.3 消除冒险现象的方法 118

3.9 用VHDL实现组合逻辑电路的描述 119

本章小结 125

习题 126

第4章 触发器 130

4.1 概述 130

4.2 RS触发器 131

4.2.1 基本RS触发器 131

4.2.2 同步RS触发器 134

4.3 主从触发器 137

4.3.1 主从RS触发器 137

4.3.2 主从JK触发器 139

4.4 边沿触发器 142

4.4.1 维持阻塞结构边沿触发器 142

4.4.2 利用传输延迟时间的边沿触发器 144

4.4.3 CMOS主从结构的边沿触发器 146

4.5 触发器的主要参数 149

4.6 不同类型触发器之间的转换 149

4.7 用VHDL描述锁存器和触发器 151

本章小结 153

习题 154

第5章 时序逻辑电路 161

5.1 概述 161

5.2 时序逻辑电路的分析方法 163

5.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法 163

5.2.2 异步时序逻辑电路的分析方法 165

5.3 寄存器 167

5.3.1 数码寄存器 167

5.3.2 移位寄存器 168

5.4 计数器 173

5.4.1 同步二进制计数器 173

5.4.2 同步十进制计数器 179

5.4.3 异步计数器 185

5.4.4 任意进制计数器 189

5.4.5 移存型计数器 193

5.4.6 计数器的应用 196

5.5 序列信号发生器 198

5.6 时序逻辑电路的设计方法 201

5.7 用VHDL描述时序逻辑电路 208

本章小结 213

习题 214

第6章 脉冲波形的产生和整形 220

6.1 概述 220

6.2 555定时器 220

6.2.1 555定时器的电路结构 221

6.2.2 555定时器的功能 221

6.3 施密特触发器 222

6.3.1 施密特触发器的特点 222

6.3.2 用门电路组成施密特触发器 223

6.3.3 555定时器构成的施密特触发器 225

6.3.4 集成施密特触发器 227

6.3.5 施密特触发器的应用 228

6.4 单稳态触发器 230

6.4.1 单稳态触发器的特点 230

6.4.2 用门电路组成的单稳态触发器 230

6.4.3 555定时器构成的单稳态触发器 232

6.4.4 集成单稳态触发器 233

6.4.5 单稳态触发器的应用 235

6.5 多谐振荡器 237

6.5.1 用门电路构成的多谐振荡器 237

6.5.2 石英晶体多谐振荡器 242

6.5.3 施密特触发器构成的多谐振荡器 242

6.5.4 用555定时器构成的多谐振荡器 243

6.5.5 压控振荡器 245

6.5.6 多谐振荡器的应用 250

本章小结 252

习题 253

第7章 存储器和可编程逻辑器件 259

7.1 概述 259

7.1.1 存储器 259

7.1.2 可编程逻辑器件 260

7.2 只读存储器（ROM） 261

7.2.1 掩模ROM 261

7.2.2 可编程ROM（PROM） 263

7.2.3 可擦除可编程ROM（EPROM和EEPROM） 264

7.2.4 ROM的应用 267

7.3 随机存储器（RAM） 270

7.3.1 RAM的组成及工作原理 271

7.3.2 RAM的存储单元 272

7.3.3 集成RAM芯片 275

7.3.4 RAM的扩展与应用 276

7.4 可编程逻辑阵列（PLA） 277

7.5 可编程阵列逻辑（PAL） 281

7.5.1 PAL的基本电路结构 281

7.5.2 PAL输出结构形式 282

7.5.3 PAL应用举例 284

7.6 通用阵列逻辑（GAL） 288

7.6.1 GAL电路结构 288

7.6.2 GAL的工作模式 291

7.6.3 GAL行地址映射图 293

7.7 复杂可编程逻辑器件 294

7.7.1 MAX7000系列器件结构 294

7.7.2 MAX7000S系列器件的技术性能特点 298

7.8 现场可编程门阵列（FPGA） 299

7.8.1 FLEX10K系列器件结构 299

7.8.2 FLEX10K系列器件的技术性能特点 307

7.9 CPLD的编程和FPGA的配置 307

7.9.1 CPLD编程方式 308

7.9.2 FPGA配置方式 309

7.9.3 CPLD/FPGA器件烧写方法 312

7.10 CPLD/FPGA主要产品介绍 313

7.10.1 Altera公司产品 313

7.10.2 Xilinx公司产品 314

7.10.3 Lattice公司产品 314

7.11 MAX+plusⅡ集成软件设计平台 314

7.11.1 概述 314

7.11.2 原理图输入设计流程 315

7.11.3 VHDL文本输入设计流程 322

7.11.4 设计流程归纳 322

7.12 用VHDL实现存储器 323

7.13 QuartusⅡ集成软件设计平台 326

7.13.1 基于QuartusⅡ的数字系统设计流程 326

7.13.2 创建工程 327

7.13.3 设计输入 330

7.13.4 分析综合和适配编译 333

7.13.5 功能仿真和时序仿真 335

7.13.6 编程下载 337

7.13.7 引脚锁定 339

本章小结 340

习题 341

第8章 数-模和模-数转换 344

8.1 概述 344

8.2 D/A转换器（DAC） 345

8.2.1 D/A转换器电路结构 345

8.2.2 DAC的主要技术指标 349

8.2.3 集成DAC器件及应用 351

8.3 A/D转换器（ADC） 357

8.3.1 A/D转换的基本原理 357

8.3.2 直接比较ADC 359

8.3.3 间接比较ADC 362

8.3.4 ADC的主要技术指标 364

8.3.5 集成ADC器件及应用 365

8.4 用状态机实现ADC574A采样控制电路 373

本章小结 376

习题 377

第9章 数字系统的典型应用 382

9.1 概述 382

9.2 数字钟设计 383

9.2.1 电路结构 383

9.2.2 部分电路设计 383

9.3 数字频率计 386

9.3.1 基本原理 387

9.3.2 数字频率计的电路结构 387

9.3.3 主要技术指标 390

9.4 直流数字电压表 390

9.4.1 三位半双积分A/D转换器CC14433的性能特点 390

9.4.2 三位半直流数字电压表电路结构 391

9.5 交通信号灯控制系统 393

9.5.1 控制逻辑分析 393

9.5.2 单元电路设计 394

9.6 智力抢答器设计 397

9.7 直接数字频率合成技术（DDS） 401

9.7.1 DDS基本原理 401

9.7.2 DDS的VHDL实现 402

9.7.3 DDS的主要特点 406

9.8 信号发生器的FPGA实现 407

本章小结 412

参考文献 413