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第1章 数字概念与数制系统1

1.1 数字和模拟：基本概念1

1.2 数字系统的历史4

1.3 数字技术对社会的影响4

1.4 定义问题，算法简介5

1.5 数字系统综述6

1.6 数制系统简介7

1.7 位数系统7

1.7.1 十进制数7

1.7.2 ?进制数8

1.7.3 八进制数8

1.7.4 十六进制数8

1.7.5 用基r进行计数9

1.8 数制系统的转换9

1.8.2 十六进制和八进制到二进制的转换10

1.8.1 二进制到十六进制的转换10

1.8.3 二进制到十进制的转换11

1.8.4 逐次除法基转换11

1.8.5 小数基转换，逐次乘法12

1.8.6 基转换算法14

1.8.7 十进制到任意进制的转换14

1.8.8 任意进制到十进制的转换15

1.9.2 （加权）二进制编码16

1.9.1 自然二进制编码的十进制16

1.9 二进制编码16

1.9.3 BCD自补码17

1.9.4 间隔位编码18

1.9.5 字母数字编码19

1.9.6 带符号数的二进制编码20

1.9.7 带符号数量编码20

1.9.8 补码21

1.10.1 二进制算术运算22

1.10 算术运算22

1.10.2 使用补码进行二进制算术运算25

1.10.3 十六进制算术运算27

小结30

参考文献31

术语31

习题33

第2章 布尔开关代数38

2.1 二进制逻辑函数38

2.1.1 IEEE逻辑符号41

2.1.2 逻辑运算、符号和真值表42

2.2 开关代数43

2.2.1 相等44

2.2.2 封闭44

2.2.3 单位45

2.2.4 结合律45

2.2.5 分配律46

2.2.7 互补律47

2.2.6 交换律48

2.2.8 对偶律48

2.2.9 吸收律48

2.2.10 等幂律48

2.2.11 二进制变量和常数48

2.2.12 德·摩根定理49

2.3 功能完全操作集52

2.4 用布尔代数简化布尔方程53

2.5 开关函数的实现55

2.5.1 开关函数到逻辑图的转换55

2.5.2 逻辑图转化为开关方程58

小结59

参考文献60

术语60

习题61

第3章 组合逻辑原理65

3.1 组合逻辑的定义65

3.1.1 真值表问题的提出65

3.1.2 导出开关方程69

3.2 标准形式70

3.3 从真值表中生成开关方程72

3.4 卡诺图75

3.4.1 三变量和四变量卡诺图75

3.4.2 五变量和六变量卡诺图81

3.4.3 使用五变量卡诺图化简82

3.4.4 使用六变量卡诺图化简84

3.4.5 不完全确定的函数（随意项）85

3.4.6 化简最大项方程87

3.5 Quine-McClusky最小化方法89

3.5.1 使用随意项的QM法92

3.5.2 简化的质蕴含表93

3.6 映射变量96

3.7 混合逻辑组合电路101

3.7.1 逻辑符号102

3.7.2 圆圈逻辑的转换104

3.7.3 使用圆圈表示合成开关函数105

3.8 多输出函数108

小结110

参考文献111

术语111

习题112

第4章 组合逻辑的分析与设计117

4.1 组合逻辑设计的一般方法117

4.2 数字集成电路介绍122

4.3 译码器128

4.4 编码器137

4.5 数字多路器141

4.6 加法器和减法器149

4.6.1 串行全加器152

4.6.2 先行进位加法器152

4.6.3 中规模集成电路加法器153

4.6.4 将MSI加法器用作减法器155

4.6.5 将MSI加法器用作实现BCD码到余3码的转换器156

4.6.6 BCD码加法器157

4.7 二进制比较器159

4.8 算述逻辑部件163

4.9 阵列乘法器167

4.10 三态缓冲170

4.11 组合逻辑险态171

4.11.1 静险态171

4.11.2 动险态174

参考文献175

小结175

术语176

习题177

第5章 触发器、简单计数器和寄存器181

5.1 时序电路模型181

5.2 触发器185

5.3 触发器时间规范197

5.3.1 时钟参数、脉冲宽度和扭曲197

5.3.3 触发器的亚稳定性199

5.3.2 触发器定时、建立、保持和延迟199

5.4 简单计数器202

5.4.1 除2、4和8计数器（异步）202

5.4.2 Johnson计数器（同步）203

5.4.3 循环计数器（同步）204

5.5 中规模集成电路计数器205

5.5.1 MSI异步计数器206

5.5.2 MSI同步计数器207

5.5.3 通过译码计数器输出来控制信号生成212

5.5.4 计数器应用：数字时钟213

5.5.5 MSI计数器的IEEE标准符号216

5.6 寄存器219

5.6.1 寄存器数据输入与输出219

5.6.2 三态寄存器224

5.6.3 寄存器连接到公共数据总线228

5.6.4 寄存器传输时间231

小结232

参考文献234

术语234

习题237

第6章 时序电路介绍244

6.1 MEALY与MOORE模型244

6.2 状态机表示法244

6.2.1 现态与次态245

6.2.2 状态图246

6.2.3 状态表248

6.2.4 转换表249

6.2.5 激励表与激励函数249

6.2.6 激励实现的代价255

6.3 同步时序电路分析257

6.3.1 分析原理257

6.3.2 分析实例258

6.4 构造状态图263

6.4.1 可逆十进制计数器263

6.4.2 序列检测器263

6.4.3 串行余3码-BCD码转换器267

6.5 计数器设计269

6.5.1 模8同步计数器269

6.5.2 可逆十进制计数器设计271

小结278

术语280

参考文献280

习题281

第7章 时序电路设计285

7.1 状态等价285

7.2 状态化简285

7.2.1 等价类285

7.2.2 隐含表287

7.3 不完全定义状态表的状态化简291

7.4 状态分配方法294

7.4.1 状态分配排列295

7.4.2 状态分配算法296

7.4.3 隐含图300

7.5 算法状态机302

7.5.1 ASM符号302

7.5.2 ASM设计实例305

7.6 链接时序机312

小结326

参考文献327

术语328

习题329

第8章 异步时序电路335

8.1 基本模式和脉冲模式的异步时序机335

8.2 异步时序机分析337

8.3 建立流程表343

8.4 状态分配345

8.4.1 竞争和循环345

8.4.2 共享行状态分配346

8.4.3 多行状态分配348

8.4.4 “单活跃态”状态分配349

8.5 异步电路设计350

8.5.1 异步电路设计问题1350

8.5.2 异步电路设计问题2352

8.6 数据同步355

8.7 异步时序电路的混合工作模式358

小结360

参考文献361

术语362

习题363

第9章 可编程逻辑和存储器368

9.1 存储器368

9.2 用EPROM实现时序电路372

9.3 可编程逻辑器件376

9.3.1 可编程逻辑阵列377

9.3.2 可编程阵列逻辑378

9.3.3 用PAL设计-个可逆十进制计数器382

9.3.4 普通阵列逻辑384

9.3.5 用GAL设计同步时序电路386

9.4 可擦除的可编程逻辑器件390

9.4.1 Altera EP600EPLD391

9.4.2 用EP600实现时序电路393

9.5 PLD计算机辅助设计396

9.5.1 组合逻辑的PLD实现397

9.5.2 用PLD语言实现真值表401

9.5.3 用PLD语言实现触发器401

9.5.4 用PLD语言实现状态机402

9.6 现场可编程门阵列404

9.6.1 Xilinx FPGA405

9.6.2 Xilinx FPGA系统开发工具409

9.6.3 Xilinx宏库411

9.6.4 Actel FPGA412

小结415

参考文献416

术语417

习题418

10.1 作为开关的二极管421

第10章 数字集成电路421

10.2 双极晶体管开关424

10.3 二极管逻辑425

10.4 从DTL到TTL的演变426

10.5 晶体管-晶体管逻辑电路427

10.5.1 TTL电路工作机理429

10.5.2 TTL技术要求430

10.5.3 TTL子系列433

10.5.4 肖特基面结435

10.5.5 TTL子系列要求比较436

10.5.6 集电极开路TTL电路437

10.5.7 三态TTL器件440

10.5.8 混合的TTL子系列扇出441

10.5.9 其他TTL电路442

10.6 射极耦合逻辑443

10.6.1 射极耦合逻辑电路444

10.6.2 ECL技术要求446

10.6.3 ECL到TTL及TTL到ECL的接口448

10.7 互补金属氧化物半导体450

10.7.1 场效应管450

10.7.2 MOSFET452

10.7.3 MOSFET逻辑门455

10.7.4 CMOS逻辑门457

10.7.5 高速CMOS的功耗458

10.7.6 高速CMOS的传输延迟459

10.7.7 CMOS噪声容限459

10.7.8 CMOS子系列460

小结461

参考文献461

术语462

习题463

附录A TTL分析Spice练习469

附录B 奇数号习题的答案472