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第1章 数字系统与编码 1

1.1 数字系统中的进位制 1

1.1.1 数制 1

1.1.2 数制转换 4

1.2 数字系统中的编码 7

1.2.1 带符号数的代码表示 7

1.2.2 十进制数的二进制编码 11

1.2.3 可靠性编码 13

1.2.4 字符编码 18

1.3 小结 19

1.4 习题与思考题 19

第2章 门电路 21

2.1 数字信号基础 21

2.1.1 脉冲信号 21

2.1.2 逻辑电平与正、负逻辑 22

2.2 半导体器件的开关特性 22

2.2.1 二极管的开关特性 22

2.2.2 三极管的开关特性 24

2.2.3 MOS管的开关特性 27

2.3 基本逻辑门电路 28

2.3.1 与门、或门和非门 28

2.3.2 复合门 30

2.3.3 三态门与传输门 32

2.4 TTL集成门电路 33

2.4.1 数字集成电路的分类 33

2.4.2 TTL与非门 34

2.4.3 集电极开路的与非门 37

2.4.4 TTL门电路使用注意事项 37

2.5 CMOS集成门电路 38

2.5.1 CMOS非门 38

2.5.2 CMOS与非门 38

2.5.3 CMOS或非门 38

2.5.4 CMOS三态门 38

2.5.5 CMOS门电路的特点与使用注意事项 39

2.6 TTL电路与CMOS电路之间的接口电路 40

2.6.1 三极管组成的接口电路 40

2.6.2 其他接口电路 40

2.7 小结 41

2.8 习题与思考题 41

第3章 组合逻辑的分析与设计 44

3.1 逻辑代数基础 44

3.1.1 逻辑变量及基本逻辑运算 44

3.1.2 逻辑代数的基本公式、定理与规则 46

3.1.3 逻辑函数及其表达式 49

3.2 逻辑函数的化简 54

3.2.1 代数化简法 54

3.2.2 卡诺图化简法 56

3.2.3 列表化简法 60

3.2.4 逻辑函数化简中两个实际问题 62

3.3 组合逻辑电路的分析 66

3.3.1 组合逻辑电路分析的一般方法 66

3.3.2 组合逻辑电路分析举例 67

3.4 组合逻辑电路的设计 69

3.4.1 组合逻辑电路设计的一般方法 69

3.4.2 组合逻辑电路设计中应考虑的问题 73

3.5 VHDL描述基础 77

3.5.1 VHDL概述 77

3.5.2 VHDL描述的基本结构 79

3.5.3 VHDL的标识符和保留字 91

3.6 组合逻辑电路设计举例 92

3.6.1 半加器和全加器的设计 92

3.6.2 BCD码编码器和七段显示译码器的设计 97

3.6.3 代码转换器的设计 103

3.7 组合逻辑电路中的竞争与险象 105

3.7.1 竞争与险象的产生 106

3.7.2 险象的分类 107

3.7.3 险象的判断 108

3.7.4 险象的消除 109

3.8 小结 111

3.9 习题与思考题 112

第4章 触发器 119

4.1 双稳态触发器 119

4.1.1 RS触发器 119

4.1.2 JK触发器 123

4.1.3 D触发器 125

4.1.4 T触发器 126

4.1.5 触发器的时间参数 127

4.2 单稳态触发器 127

4.3 多谐振荡器 128

4.3.1 RC环形多谐振荡器 128

4.3.2 石英晶体构成的多谐振荡器 130

4.4 施密特触发器 131

4.5 小结 132

4.6 习题与思考题 133

第5章 时序逻辑的分析与设计 137

5.1 时序逻辑电路的结构与类型 137

5.1.1 Mealy型电路 138

5.1.2 Moore型电路 139

5.2 同步时序逻辑电路的分析 140

5.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法 140

5.2.2 常用同步时序逻辑电路 147

5.3 同步时序逻辑电路的设计 162

5.3.1 建立原始状态表 162

5.3.2 状态表的化简 163

5.3.3 状态分配 168

5.3.4 求激励函数和输出函数 170

5.4 VHDL时序电路设计特点 172

5.4.1 电路的时钟控制 172

5.4.2 状态图的VHDL描述 174

5.5 同步时序逻辑电路设计举例 176

5.6 异步时序电路 186

5.6.1 脉冲异步时序逻辑电路的分析 186

5.6.2 脉冲异步时序逻辑电路的设计 189

5.7 小结 192

5.8 习题与思考题 192

第6章 集成电路的逻辑设计与可编程逻辑器件 201

6.1 常用中规模通用集成电路 202

6.1.1 二进制并行加法器 202

6.1.2 译码器和编码器 208

6.1.3 多路选择器和多路分配器 219

6.1.4 数值比较器 226

6.1.5 奇偶发生／校验器 230

6.2 半导体存储器 233

6.2.1 概述 233

6.2.2 随机读写存储器 234

6.2.3 只读存储器 241

6.3 可编程逻辑器件 248

6.3.1 PLD概述 248

6.3.2 可编程只读存储器 252

6.3.3 可编程逻辑阵列 255

6.3.4 可编程阵列逻辑 260

6.3.5 通用阵列逻辑 267

6.4 小结 274

6.5 习题与思考题 275

第7章 高密度可编程器件 282

7.1 在系统可编程技术 282

7.2 ISP器件的结构与原理 283

7.3 在系统编程原理 292

7.3.1 ISP器件编程元件的物理布局 292

7.3.2 ISP编程接口 294

7.3.3 ISP器件的编程方式 295

7.4 FPGA器件 299

7.4.1 FPGA的基本结构 300

7.4.2 FPGA开发流程 303

7.4.3 Altera低成本FPGA 305

7.4.4 Xilinx XC4000系列FPGA 308

7.4.5 XC4000系列FPGA的配置模式 316

7.5 基于可编程器件的电路设计实例分析 323

7.5.1 系统基本功能介绍 323

7.5.2 系统设计框图 323

7.5.3 系统功能分析 324

7.5.4 系统实现过程 325

7.6 小结 329

7.7 习题与思考题 330

附录A VHDL基本语句及设计实例 331

A.1 顺序语句 331

A.2 并行语句 333

A.3 属性描述与定义语句 335

A.4 触发器的VHDL描述 336

A.5 CPU基本部件设计举例 340

参考文献 345