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目 录1

出版说明1

前言1

第1章数制与编码1

1.1进位计数制1

1.1.1基数和权1

1.1.2 2n进制数之间的转换2

1.1.3十进制数和2n进制数3

之间的转换3

1.2二－十进制编码4

1.2.1几种二－十进制编码5

1.2.2二－十进制代码的加法6

1.3格雷（Gray）码8

1.4差错检测码9

1.4.1奇偶校验码10

1.4.2五中取二码和六中取二码10

1.5习题11

2.1.2基本逻辑运算13

2.1.1逻辑变量和逻辑函数13

2.1基本概念13

第2章逻辑代数基础13

2.1.3导出逻辑运算15

2.1.4逻辑函数的表示方法17

2.2逻辑代数的定理和规则20

2.2.1逻辑代数的基本定律20

2.2.2常用公式20

2.2.3展开定理21

2.2.4逻辑代数的三个规则22

2.3.1标准“与或”式23

2.3逻辑函数的标准表达式23

2.3.2标准“或与”式25

2.3.3不完全确定的逻辑函数27

2.4逻辑函数的化简方法27

2.4.1逻辑函数式的化简目标27

2.4.2代数化简法28

2.4.3卡诺图法化简逻辑函数29

2.5习题38

3.1.1电压电平43

第3章集成逻辑门电路43

3.1概述43

3.1.2正逻辑和负逻辑44

3.2 MOS晶体管45

3.2.1 MOS晶体管的分类45

3.2.2 MOS管的三个工作区46

3.2.3 MOS管的开关时间46

3.3 CMOS反相器46

3.3.1 CMOS反相器的结构及工作46

原理46

3.3.2 CMOS反相器的电压传输47

特性47

3.3.3 CMOS反相器的功耗49

3.3.4 CMOS反相器的开关时间50

3.4 CMOS其他逻辑门电路51

3.4.1 CMOS与非门51

3.4.3门的输入端数的扩展52

3.4.4缓冲门、与门及或门52

3.4.2 CMOS或非门52

3.4.5CMOS与或非门和异或门53

3.4.6 CMOS传输门54

3.5 CMOS集成电路的输出结构55

3.5.1推挽输出55

3.5.2三态输出56

3.5.3漏极开路输出57

3.5.4施密特触发器58

3.6.1 HC和HCT系列59

3.6 CMOS逻辑系列59

3.6.2 VHC和VHCT61

3.6.3 FAC和FACT61

3.6.4 CMOS电路使用中应注意62

的问题62

3.7双极型集成逻辑电路63

3.7.1晶体三极管非门63

3.7.2肖特基晶体三极管64

3.8 TTL逻辑门电路65

3.8.1TTL与非门电路65

3.8.2 LSTTL或非门67

3.8.4TTL电路使用中注意68

的问题68

3.8.3TTL系列68

3.9 ECL逻辑电路69

3.9.1基本ECL电路69

3.9.2 ECL系列70

3.9.3 ECL电路使用中应注意71

的问题71

3.10逻辑门的混合逻辑符号71

3.10.1缓冲门的混合逻辑符号71

3.10.2与门和与非门的混合72

逻辑符号72

3.10.3或门及或非门的混合72

逻辑符号72

3.11习题72

4.1.1组合逻辑电路的分析步骤76

4.1.2分析举例76

4.1组合逻辑电路的分析76

第4章组合逻辑电路76

4.2 中规模组合逻辑电路79

4.2.1编码器79

4.2.2译码器82

4.2.3数据选择器87

4.2.4加法器92

4.2.5数值比较器94

4.2.6奇偶校验器97

4.3组合逻辑电路的综合98

4.3.1组合逻辑电路的综合方法99

4.3.2组合逻辑电路设计举例99

4.4组合逻辑电路中的竞争与冒险105

4.4.1冒险的分类106

4.4.2冒险的检查及消除107

4.5习题109

第5章VHDL描述组合逻辑115

电路115

5.1硬件描述语言VHDL115

5.1.1设计过程115

5.1.2 VHDL语言的基本特点116

5.2 VHDL描述的基本结构117

5.2.1实体描述117

5.2.2结构体描述118

5.3数据类型、运算符和表达式119

5.3.1枚举类型119

5.3.2数组类型120

5.3.3子类型121

5.3.4 VHDL运算符122

5.3.6 VHDL表达式123

5.3.5常量的定义123

5.4 VHDL的库和包124

5.4.1 VHDL库的种类和使用125

5.4.2程序包125

5.4.3库和程序包的引用126

5.4.4函数和过程127

5.5并行处理语句128

5.5.1并行赋值语句128

5.5.2条件赋值语句129

5.6顺序描述语句130

5.5.3选择信号赋值语句130

5.6.2信号和变量赋值语句131

5.6.1 PROCESS语句131

5.6.3分支语句132

5.6.4循环语句133

5.7结构描述语句134

5.7.1部件声明语句134

5.7.2部件描述语句135

5.7.3重复部件的描述136

5.8.1译码电路的描述137

5.8 VHDL描述组合逻辑电路137

5.8.2三态门的描述139

5.8.3编码器的描述139

5.9习题141

第6章集成触发器144

6.1触发器的基本特性及其记忆145

作用145

6.2.1基本RS触发器146

6.2电位型触发器146

6.2.2带使能端的RS触发器148

6.2.3 D触发器149

6.2.4锁存器149

6.3时钟控制的集成触发器150

6.3.1主从触发器150

6.3.2 T触发器154

6.3.3边沿触发器154

6.4触发器的逻辑符号156

6.5.1带使能端D触发器157

6.5 CMOS触发器157

6.5.2 CMOS主从D触发器158

6.5.3 CMOS JK触发器159

6.6集成触发器的时间参数160

6.6.1建立时间和保持时间160

6.6.2时钟信号的时间参数161

6.7触发器的VHDL描述161

6.7.1 电位型触发器的VHDL161

描述161

6.7.2钟控型触发器的描述163

6.8习题165

第7章 时序逻辑电路的分析、170

设计和描述170

7.1时序电路基础170

7.1.1同步时序电路的分类和170

描述170

7.1.2常用时序电路171

7.2.1同步时序电路分析的步骤173

7.2常用同步时序电路的分析173

7.2.2同步计数器的分析174

7.2.3移位寄存器及其应用176

电路的分析176

7.3常用时序电路的设计181

7.3.1基本的设计步骤181

7.3.2同步计数器的设计182

7.3.3序列信号发生器185

7.3.4 M序列发生器186

7.4.1异步计数器的基本形式188

7.4异步计数器188

7.4.2异步计数器的分析189

7.5中规模时序集成电路191

7.5.1中规模集成计数器191

7.5.2中规模计数器的应用196

7.5.3中规模移位寄存器203

7.5.4中规模移位寄存器的应用206

7.5.5时序部件的VHDL描述211

7.6.1一般时序电路的分析216

7.6一般时序电路的分析和设计216

7.6.2一般时序电路的设计219

7.6.3时序机的VHDL描述224

7.7习题227

第8章可编程逻辑器件236

8.1概述236

8.1.1专用集成电路的分类236

8.1.2 PLD的基本结构236

8.1.3 PLD电路的表示方法237

8.1.4 PLD的分类238

8.1.5 PLD的性能特点239

8.2只读存储器ROM240

8.2.1 ROM的逻辑结构240

8.2.2 ROM的分类240

8.2.3 ROM的应用242

8.3可编程阵列逻辑（PAL）244

8.3.1 PAL的基本结构244

应用245

8.3.2 PAL16L8的逻辑结构图及245

8.4通用阵列逻辑（GAL）248

8.4.1 GAL的性能特点248

8.4.2 GAL的结构248

8.4.3输出逻辑宏单元OLMC249

8.5可擦除可编程的逻辑器件252

（EPLD）252

8.5.1 MAX7000系列器件的252

结构252

8.5.2宏单元（MACROCELL）253

8.5.3扩展乘积项254

8.5.4 PIA和I/O控制块256

8.5.5 EPM7128S应用举例257

8.6复杂的可编程逻辑器件261

（CPLD）261

8.6.1 FLEX 10K器件的结构261

8.6.2嵌入阵列块（EAB）262

8.6.3逻辑阵列块（LAB）264

8.6.4逻辑单元（LE）264

8.6.5快速通道互连268

8.6.6输入输出单元（IOE）268

8.7现场可编程门阵列（FPGA）270

的特点270

8.7.1 FPGA的基本结构270

8.7.2 FPGA的特点270

8.8习题271

9.1层次化结构设计273

9.1.1设计的层次273

第9章数字系统设计273

9.1.2系统结构的分解274

9.2自顶向下设计方法275

9.2.1 自顶向下设计方法的基本276

设计过程276

9.2.2数字系统的基本划分277

9.3复数运算器的设计279

9.3.1设计要求279

9.3.2确定系统接口279

9.3.3系统划分280

9.3.4系统描述282

9.4习题299

第10章数字逻辑电路实验300

10.1数字逻辑电路实验的基本知识300

10.1.1数字集成电路器件简介300

10.1.2数字逻辑电路的测试301

10.1.3数字电路常见故障的查找302

与排除302

使用303

10.2.1实验一常用数字仪表的303

10.2数字电路的基本实验303

10.1.4实验报告的撰写303

10.2.2实验二逻辑门的电压传304

输特性及参数测量304

10.2.3实验三组合逻辑电路的306

应用（一）306

存器的应用307

10.2.5实验五触发器及移位寄307

应用（二）307

10.2.4实验四组合逻辑电路的307

10.2.6实验 MSI计数器的应用308

10.3 MAX+plusⅡ软件开发系统及其309

安装309

10.3.1 MAX+plusⅡ的安装309

10.3.2启动MAX+plusⅡ311

10.4 MAX+plusⅡ设计平台的使用312

方法312

10.4.1设计输入312

10.4.2设计编译316

10.4.3设计验证320

10.4.4器件编程326

10.5可编程逻辑器件实验328

10.5.1 EPM7128S的管脚图及主要328

电气参数328

10.5.2用VHDL设计PLD的实验329

10.6数字系统设计课题337

10.6.1课题一交通灯控制器337

10.6.3课题三乒乓游戏机338

10.6.2课题二三层电梯控制器338

10.6.4课题四数字频率计339

10.6.5课题五数字锁339

10.6.6课题六数字日历340

10.6.7课题七数字钟340

10.6.8课题八智能函数发生器340

10.6.9课题九智能竞赛抢答器341

10.6.10课题十数据采集与监测342

系统342

参考文献343