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目录1

前言1

第一章　数制与编码1

1.1　计数体制1

1.1.1　十进制数1

1.1.2　二进制数2

1.1.3　八进制数和十六进制数4

1.1.4　数制间的转换5

1.2　带符号数的代码表示10

1.2.1　机器数与真值10

1.2.2　原码10

1.2.3　反码11

1.2.4　补码12

1.2.5　机器数的加减运算13

1.2.6　十进制的补数15

1.3　数的定点表示与浮点表示16

1.3.1　数的定点表示法16

1.3.2　数的浮点表示法16

1.4　数码与字符的代码表示18

1.4.1 十进制数的二进制编码（BCD码）18

1.4.2　可靠性编码20

1.4.3　字符代码（ASCⅡ码）28

习题一29

2.1.1　逻辑变量与逻辑函数31

第二章　逻辑代数基础31

2.1　逻辑代数的基本概念31

2.1.2　基本逻辑运算及基本逻辑门32

2.2　逻辑代数的公理、定理及规则34

2.2.1　逻辑代数的公理和基本定理35

2.2.2　逻辑代数的基本规则36

2.3　逻辑函数的表示方法38

2.3.1　逻辑函数的基本形式38

2.3.2　逻辑函数的标准形式39

2.3.3　逻辑函数表达式的转换44

2.4　逻辑函数的化简45

2.4.1　公式化简法46

2.4.2　卡诺图化简法47

2.4.3　列表化简法55

习题二62

第三章　逻辑门电路64

3.1 概述64

3.2　半导体管的开关特性65

3.2.1　晶体二极管的开关特性65

3.2.2　晶体三极管的开关特性67

3.2.3　MOS管的开关特性69

3.3　分离元件逻辑门电路70

3.3.1　与门电路71

3.3.3　非门电路72

3.3.2　或门电路72

3.3.4　与非门电路74

3.3.5　或非门电路75

3.4 TTL门电路75

3.4.1 TTL与非门的电路结构及工作原理75

3.4.2 TTL与非门的电压传输特性及抗干扰能力77

3.4.3 TTL与非门的输入特性、输出特性79

3.4.4 TTL与非门的动态特性84

3.5　其他类型的TTL门电路85

3.5.1 集电极开路门（OC门）85

3.5.2　三态门（TS门、三种状态输出门）90

3.6.1 CMOS反相器92

3.6　CMOS门电路92

3.6.2 CMOS与非门93

3.6.3 CMOS或非门93

3.6.4 CMOS三态门93

3.6.5 CMOS传输门及双向模拟开关94

3.7　数字集成电路的正确使用95

3.7.1　TTL电路的正确使用95

3.7.2　CMOS电路的正确使用95

习题三96

第四章　组合逻辑电路102

4.1　组合逻辑电路的特点102

4.2.1　分析方法103

4.2　组合逻辑电路的分析与设计103

4.2.2　设计方法106

4.3　编码器113

4.3.1　二进制编码器113

4.3.2　二-十进制编码器114

4.3.3　优先编码器115

4.4　译码器119

4.4.1　二进制译码器119

4.4.2　二-十进制译码器122

4.4.3　显示译码器125

4.5　数据分配器与数据选择器128

4.6.1　一位加法器132

4.6　加法器132

4.6.2　串行进位加法器133

4.6.3　超前进位加法器134

4.7　数值比较器136

4.7.1　一位数值比较器137

4.7.2　4位数值比较器137

4.8　奇偶校验器140

4.9　利用中规模集成电路进行组合电路设计142

4.10　组合逻辑电路的竞争与冒险150

习题四155

5.1.1　基本R-S触发器158

第五章　集成触发器158

5.1　基本R-S触发器158

5.1.2　触发器的功能描述方法161

5.2 电平触发方式的触发器164

5.2.1 电平触发式R-S触发器164

5.2.2　电平触发式D触发器166

5.2.3　电平触发式J-K触发器167

5.2.4 电平触发式T触发器169

5.3　主从触发式触发器170

5.3.1　主从R-S触发器170

5.3.2　主从J-K触发器171

5.4　边沿触发式触发器173

5.4.1　利用传输延迟的边沿触发器174

5.4.2　维持-阻塞D触发器176

5.5　触发器逻辑功能的转换177

5.5.1 由D触发器到其他功能触发器的转换177

5.5.2 由J-K触发器到其他功能触发器的转换178

习题五179

第六章　同步时序逻辑电路182

6.1 时序逻辑电路的特点和描述方法182

6.1.1　时序逻辑电路的特点182

6.1.2　时序逻辑电路的表示方法183

6.2　同步时序逻辑电路的分析184

6.3　寄存器189

6.3.1　数码寄存器190

6.3.2　移位寄存器191

6.4　计数器194

6.4.1　二进制计数器195

6.4.2　十进制计数器198

6.5　同步时序逻辑电路的设计201

6.5.1　设计方法与步骤201

6.5.2　原始状态图和原始状态表202

6.5.3　状态化简205

6.5.4　状态分配213

6.5.5　同步时序逻辑电路设计举例215

习题六232

第七章　异步时序逻辑电路236

7.1　脉冲型异步时序逻辑电路的分析236

7.1.1　脉冲型异步时序逻辑电路的特点237

7.1.2　脉冲型异步时序逻辑电路的分析步骤及举例237

7.2　脉冲型异步时序逻辑电路的设计242

7.2.1　脉冲型异步时序逻辑电路设计的特点242

7.2.2　脉冲型异步时序逻辑电路的设计步骤及举例243

7.3 电平型异步时序电路的分析256

7.3.1 电平型异步时序电路的特点256

7.3.2　电平型异步时序电路的分析步骤及举例259

7.4　电平型异步时序电路的设计261

7.5　异步时序电路中的竞争与冒险266

7.5.1　异步时序电路中的非临界竞争、临界竞争和时序冒险267

7.5.2　异步时序电路中时序冒险的消除268

7.5.3　电平型异步时序电路的本质冒险272

习题七273

第八章　半导体存储器和可编程逻辑器件276

8.1　半导体存储器概述276

8.2　随机存取存储器277

8.2.1　随机存储器原理277

8.2.2　静态随机存储器278

8.2.3　动态随机存储器279

8.3.1　固定只读存储器280

8.3　只读存储器280

8.3.2　可编程只读存储器282

8.3.3　可擦除可编程只读存储器283

8.3.4　ROM应用举例284

8.4　可编程逻辑阵列（PLA）286

8.4.1　组合型可编程逻辑阵列286

8.4.2　时序型可编程逻辑阵列288

8.5　通用阵列逻辑（GAL）291

8.5.1　通用阵列逻辑器件的结构291

8.5.2　通用阵列逻辑器件的配置与工作方式294

8.5.3　GAL的开发以及在线编程技术296

习题八299

第九章　数字系统及其设计300

9.1　数字系统概述300

9.2　数字系统的描述及设计301

9.3　算法状态机图303

9.4　寄存器传送语言307

习题九317

第十章　VHDL语言简介318

10.1　概述318

10.2　数据类型及数据对象319

10.2.1　预定义类型以及自定义类型319

10.2.2　数据对象及其声明与赋值320

10.2.3　属性321

10.3　运算符、语句和函数322

10.3.1 VHDL中的预定义算符322

10.3.2 VHDL的基本控制语句322

10.3.3 VHDL中的函数325

10.4 VHDL程序构成326

10.4.1　实体声明326

10.4.2　结构定义的硬件构造描述327

10.4.3　结构定义的数据流描述和行为描述330

10.5　VHDL描述及设计举例332

习题十336

参考文献337