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第1章 数制与编码1

1.1 概述2

1.1.1 模拟电子技术和数字电子技术2

1.1.2 脉冲信号和数字信号2

1.1.3 数字电路的特点2

1.2 数制与编码3

1.2.1 数制3

1.2.2 数制之间的转换5

1.3 编码7

1.3.1 二-十进制编码7

1.3.2 字符编码8

本章小结9

思考题和习题9

第2章 逻辑代数和硬件描述语言基础10

2.1 逻辑代数基本概念11

2.1.1 逻辑常量和逻辑变量11

2.1.2 基本逻辑和复合逻辑11

2.1.3 逻辑函数的表示方法15

2.1.4 逻辑函数的相等18

2.2 逻辑代数的运算法则19

2.2.1 逻辑代数的基本公式19

2.2.2 逻辑代数的基本定理20

2.2.3 逻辑代数的常用公式21

2.2.4 异或运算公式22

2.3 逻辑函数的表达式23

2.3.1 逻辑函数的常用表达式23

2.3.2 逻辑函数的标准表达式24

2.3.3 约束及其表示方法27

2.4 逻辑函数的公式简化法28

2.4.1 逻辑函数简化的意义28

2.4.2 逻辑函数的公式简化法29

2.5 Verilog HDL基础29

2.5.1 Verilog HDL设计模块的基本结构30

2.5.2 Verilog HDL的词法31

2.5.3 Verilog HDL的语句37

2.5.4 不同抽象级别的Verilog HDL模型43

本章小结45

思考题和习题46

第3章 门电路48

3.1 概述49

3.2 晶体二极管和三极管的开关特性49

3.2.1 晶体二极管的开关特性50

3.2.2 晶体三极管的开关特性54

3.3 分立元件门59

3.3.1 二极管与门59

3.3.2 二极管或门60

3.3.3 三极管非门61

3.3.4 复合逻辑门62

3.3.5 正逻辑和负逻辑64

3.4 TTL集成门65

3.4.1 TTL集成与非门65

3.4.2 TTL与非门的外部特性66

3.4.3 TTL与非门的主要参数72

3.4.4 TTL与非门的改进电路72

3.4.5 TTL其他类型的集成电路74

3.4.6 TTL集成电路多余输入端的处理77

3.4.7 TTL电路的系列产品77

3.5 其他类型的双极型集成电路78

3.5.1 发射极耦合逻辑电路78

3.5.2 集成注入逻辑电路78

3.6 MOS集成门78

3.6.1 MOS管79

3.6.2 MOS反相器81

3.6.3 MOS门83

3.6.4 CMOS门的外部特性86

3.7 基于Verilog HDL的门电路设计88

3.7.1 用assign语句建模方法实现门电路的描述89

3.7.2 用门级元件例化建模方式来描述门电路89

本章小结91

思考题和习题91

第4章 组合逻辑电路96

4.1 概述97

4.1.1 组合逻辑电路的结构和特点97

4.1.2 组合逻辑电路的分析方法97

4.1.3 组合逻辑电路的设计方法98

4.2 若干常用的组合逻辑电路101

4.2.1 算术运算电路101

4.2.2 编码器104

4.2.3 译码器107

4.2.4 数据选择器111

4.2.5 数值比较器114

4.2.6 奇偶校验器116

4.3 基于Verilog HDL的组合逻辑电路设计118

4.3.1 加法器的设计118

4.3.2 编码器的设计120

4.3.3 译码器的设计124

4.3.4 数据选择器的设计126

4.3.5 数值比较器的设计127

4.3.6 奇偶校验器的设计129

4.4 组合逻辑电路的竞争—冒险现象131

本章小结133

思考题和习题133

第5章 触发器136

5.1 概述137

5.2 基本RS触发器137

5.2.1 由与非门构成的基本RS触发器137

5.2.2 由或非门构成的基本RS触发器140

5.3 钟控触发器141

5.3.1 钟控RS触发器141

5.3.2 钟控D触发器143

5.3.3 钟控JK触发器144

5.3.4 钟控T触发器145

5.3.5 钟控T触发器146

5.4 集成触发器146

5.4.1 边沿JK触发器146

5.4.2 维持—阻塞结构集成触发器148

5.5 触发器之间的转换149

5.5.1 用JK触发器实现其他类型触发器149

5.5.2 用D触发器实现其他类型触发器的转换150

5.6 基于Verilog HDL的触发器设计151

5.6.1 基本RS触发器的设计151

5.6.2 D锁存器的设计153

5.6.3 D触发器的设计153

5.6.4 JK触发器的设计154

本章小结155

思考题和习题156

第6章 时序逻辑电路159

6.1 概述160

6.1.1 时序逻辑电路功能的描述方法160

6.1.2 时序逻辑电路的分析方法161

6.1.3 同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路162

6.2 数码寄存器和移位寄存器163

6.2.1 数码寄存器163

6.2.2 移位寄存器164

6.2.3 集成移位寄存器165

6.3 计数器167

6.3.1 同步计数器167

6.3.2 异步计数器171

6.3.3 集成计数器175

6.4 基于Verilog HDL的时序逻辑电路的设计178

6.4.1 数码寄存器的设计179

6.4.2 移位寄存器的设计181

6.4.3 计数器的设计182

6.4.4 顺序脉冲发生器的设计187

6.4.5 序列信号发生器的设计189

6.4.6 序列信号检测器的设计192

6.5 基于Verilog HDL的数字系统的设计193

6.5.1 原理图输入设计法193

6.5.2 文本输入设计法196

本章小结198

思考题和习题198

第7章 脉冲单元电路201

7.1 概述202

7.1.1 脉冲单元电路的分类、结构和波形参数202

7.1.2 脉冲波形参数的分析方法202

7.1.3 555定时器203

7.2 施密特触发器205

7.2.1 用555定时器构成施密特触发器205

7.2.2 集成施密特触发器208

7.3 单稳态触发器208

7.3.1 用555定时器构成单稳态触发器209

7.3.2 集成单稳态触发器210

7.4 多谐振荡器213

7.4.1 用555定时器构成多谐振荡器214

7.4.2 用门电路构成多谐振荡器216

7.4.3 石英晶体振荡器217

7.4.4 用施密特电路构成多谐振荡器217

本章小结218

思考题和习题219

第8章 数模和模数转换221

8.1 概述222

8.2 数模转换223

8.2.1 D/A转换器的结构223

8.2.2 D/A转换器的主要技术指标227

8.3 模数转换228

8.3.1 A/D转换器的基本原理228

8.3.2 A/D转换器的类型231

8.3.3 A/D转换器的主要技术指标236

本章小结237

思考题和习题237

第9章 程序逻辑电路238

9.1 概述239

9.1.1 程序逻辑电路的结构及特点239

9.1.2 半导体存储器的结构239

9.1.3 半导体存储器的分类240

9.2 随机存储器241

9.2.1 静态随机存储器241

9.2.2 动态随机存储器242

9.2.3 随机存储器的典型芯片243

9.2.4 随机存储器的扩展244

9.3 只读存储器246

9.3.1 固定ROM246

9.3.2 可编程只读存储器247

9.3.3 可擦除可编程只读存储器247

9.3.4 ROM的应用248

9.4 基于Verilog HDL的存储器设计251

9.5 程序逻辑电路的应用252

本章小结253

思考题和习题253

第10章 可编程逻辑器件255

10.1 PLD的基本原理256

10.1.1 PLD的分类256

10.1.2 阵列型PLD258

10.1.3 现场可编程门阵列FPGA262

10.1.4 基于查找表的结构265

10.2 PLD的设计技术268

10.2.1 PLD的设计方法268

10.2.2 PLD的设计流程269

10.2.3 在系统可编程技术272

10.2.4 边界扫描技术275

10.3 PLD的编程与配置275

10.3.1 CPLD的ISP方式编程276

10.3.2 使用PC机的并口配置FPGA277

本章小结278

思考题和习题279

附录A 国产半导体集成电路型号命名法280

参考文献282