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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ROM261

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ADC359

8.3.3 间接比较ADC362

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