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第1章 数制与码制1

1.1 模拟信号与数字信号1

1.1.1 模拟信号与数字信号的概念1

1.1.2 数字电路与模拟电路的区别1

1.1.3 数字电路的特点2

1.2 数制3

1.2.1 十进制数表述方法3

1.2.2 二进制数表述方法4

1.2.3 十六进制数表述方法5

1.2.4 八进制数表述方法5

1.3 数制转换6

1.3.1 十六进制数、二进制数与十进制数间的转换6

1.3.2 十进制数转换为二进制数、十六进制数6

1.3.3 二进制数与十六进制数间的转换7

1.4 数的码制8

1.4.1 十进制编码8

1.4.2 十进制数的BCD码表示方法9

1.4.3 字母数字码10

1.4.4 码制11

1.4.5 用补码进行二进制数计算13

习题14

第2章 数字逻辑门16

2.1 基本逻辑门16

2.1.1 逻辑代数的三种基本运算模型16

2.1.2 基本逻辑符号17

2.1.3 与非门19

2.1.4 或非门20

2.1.5 异或门20

2.1.6 同或门21

2.2 集成电路逻辑门22

2.2.1 MOS晶体管的结构与工作原理22

2.2.2 CMOS逻辑门的结构与工作原理23

2.3 TTL与CMOS集成电路逻辑门器件25

2.3.1 逻辑门的器件类型与技术参数25

2.3.2 集成电路门的技术参数26

2.3.3 TTL与CMOS集成电路的传统接口技术29

2.3.4 器件的封装30

2.4 辅助门电路31

2.4.1 三态门31

2.4.2 集电极开路门32

习题34

实验35

第3章 逻辑函数37

3.1 概述37

3.2 逻辑代数的运算规则37

3.3 逻辑函数的表述形式40

3.4 逻辑函数的标准形式42

3.5 逻辑代数化简方法45

3.6 卡诺图化简法47

3.6.1 与或表达式的卡诺图表示47

3.6.2 与或表达式的卡诺图化简48

3.6.3 或与表达式的卡诺图化简49

3.6.4 含无关项逻辑函数的化简49

3.6.5 多输出逻辑函数的化简50

习题51

第4章 组合逻辑电路53

4.1 组合逻辑电路手工分析53

4.2 组合逻辑电路手工设计方法55

4.3 编码器57

4.3.1 二进制编码器57

4.3.2 二-十进制编码器及其应用58

4.4 译码器60

4.4.1 二进制译码器61

4.4.2 二-十进制译码器62

4.4.3 用集成译码器实现逻辑函数62

4.4.4 显示控制译码器63

4.5 数据选择器与数据分配器65

4.5.1 数据选择器65

4.5.2 用数据选择器实现逻辑函数67

4.5.3 数据分配器68

4.6 加法器68

4.7 比较器70

4.8 广义译码器概念71

4.9 可编程逻辑器件71

4.9.1 PLD概述72

4.9.2 可编程逻辑器件的发展历程73

4.9.3 可编程逻辑器件的分类73

4.9.4 简单PLD结构74

4.10 组合电路的竞争与冒险78

习题80

实验83

第5章 组合电路的自动化设计与分析84

5.1 手工数字技术存在的问题84

5.2 数字技术自动设计与分析流程85

5.3 原理图输入法逻辑电路设计88

5.3.1 Quartus Ⅱ软件简介88

5.3.2 电路原理图编辑输入88

5.3.3 创建工程89

5.3.4 功能简要分析92

5.3.5 编译前设置92

5.3.6 全程编译94

5.3.7 时序仿真测试电路功能95

5.4 引脚锁定和编程下载97

5.4.1 引脚锁定97

5.4.2 配置文件下载98

5.4.3 JTAG间接模式编程配置器件99

5.5 用Verilog来表述广义译码器101

5.5.1 用Verilog表述真值表及组合电路的设计101

5.5.2 三人表决电路的语句表述方式104

5.5.3 Verilog对广义译码器的其他表述方式105

实验107

第6章 触发器及含触发器的PLD108

6.1 概述108

6.2 RS触发器108

6.2.1 基本RS触发器108

6.2.2 具备时钟控制的RS触发器110

6.2.3 RS触发器应用示例111

6.3 D触发器112

6.3.1 电平触发型D触发器112

6.3.2 边沿触发型D触发器113

6.4 主从触发器114

6.4.1 主从RS触发器114

6.4.2 主从JK触发器115

6.4.3 边沿JK触发器115

6.5 触发器间的转换117

6.6 基于触发器的滤波电路设计118

6.7 延时电路的设计与测试121

6.8 含触发器的PLD结构123

6.8.1 通用可编程逻辑器件GAL124

6.8.2 复杂可编程逻辑器件127

6.8.3 现场可编程门阵列129

习题134

实验135

第7章 时序逻辑电路137

7.1 时序逻辑电路的特点与功能137

7.2 小规模时序电路的手工分析方法138

7.2.1 同步时序电路的分析138

7.2.2 异步时序电路的分析举例140

7.3 时序电路的手工设计方法141

7.3.1 时序电路的手工设计步骤141

7.3.2 设计举例142

7.4 寄存器144

7.4.1 并行寄存器144

7.4.2 移位寄存器145

7.5 计数器及其手工设计148

7.5.1 异步计数器设计148

7.5.2 同步计数器设计149

7.6 专用集成计数器应用153

7.7 计数器通用设计模型156

7.7.1 时序逻辑设计方案考察156

7.7.2 计数器的一般结构模型157

7.7.3 基于一般模型的4位二进制计数器设计157

7.7.4 基于一般模型的BCD码计数器设计158

7.7.5 基于一般模型的模可控计数器设计158

7.7.6 基于一般模型的反馈清零法构成模12计数器159

7.7.7 基于一般模型的同步加载型计数器设计160

7.7.8 基于一般模型的异步加载型计数器设计160

7.7.9 基于一般模型的可逆计数器设计161

7.8 有限状态机161

习题163

实验165

第8章 时序电路的自动化设计与分析166

8.1 深入了解时序逻辑电路性能166

8.1.1 基于74161宏模块的计数器设计166

8.1.2 进位控制电路改进168

8.1.3 通过控制同步加载构建计数器168

8.1.4 利用预置数据控制计数器进位169

8.2 一般模型结构的任意进制计数器171

8.2.1 基于一般模型的十进制计数器设计171

8.2.2 含自启动电路的十进制计数器的设计172

8.2.3 有限状态机讨论173

8.3 任意进制异步控制型计数器设计173

8.4 四位同步自动预置型计数器设计174

8.5 基于LPM宏模块的计数器设计175

8.6 步进电机控制电路设计177

8.6.1 步进电机原理简介178

8.6.2 步进电机单向旋转控制电路设计178

8.6.3 步进电机双向旋转控制电路设计180

8.7 序列检测器状态机设计180

8.8 数字频率计设计181

8.8.1 双十进制计数器设计182

8.8.2 6位十进制计数器设计183

8.8.3 测频时序控制电路设计184

8.8.4 顶层电路设计与测试185

8.9 模型电饭煲控制电路设计185

实验187

第9章 存储器及其应用189

9.1 概述189

9.2 RAM190

9.2.1 RAM的分类与结构特点190

9.2.2 SRAM的结构191

9.2.3 DRAM工作原理193

9.2.4 SRAM存储容量的扩展方法194

9.3 ROM195

9.3.1 ROM的分类与结构195

9.3.2 掩膜ROM196

9.3.3 可编程ROM结构原理196

9.3.4 其他类型的存储器199

9.4 FPGA中的嵌入式存储器200

9.5 存储器应用电路设计201

9.5.1 利用LPM ROM设计查表式乘法器201

9.5.2 简易逻辑分析仪设计204

9.5.3 乐曲演奏电路设计207

习题210

实验210

第10章 A/D与D/A转换器212

10.1 概述212

10.2 D/A转换器212

10.2.1 D/A转换原理与结构213

10.2.2 二进制权电阻网络型D/A转换器213

10.2.3 倒T形电阻网络D/A转换器214

10.2.4 D/A转换器的主要技术参数215

10.2.5 D/A专用器件及其应用216

10.3 A/D转换器217

10.3.1 A/D转换器工作原理217

10.3.2 A/D转换器种类219

10.3.3 A/D转换器的主要技术参数220

10.3.4 典型集成A/D转换器及应用221

10.4 正弦信号发生器设计223

10.5 A/D采样控制状态机电路设计226

习题230

实验230

第11章 脉冲发生与处理电路232

11.1 多谐振荡器232

11.2 单稳态触发器234

11.3 施密特触发器237

11.3.1 施密特触发器概述237

11.3.2 集成施密特触发器及其应用238

11.3.3 用施密特触发器构成多谐振荡器239

11.4 555定时器239

11.4.1 555的内部结构240

11.4.2 555构成施密特触发器241

11.4.3 555构成单稳态触发器241

11.4.4 555构成多谐振荡器242

习题242

附录A 数字技术实验系统基本要求243

A.1 基本实验内容、方式和类型243

A.2 数字电路实验板基本结构与功能244

A.3 MIF文件生成器使用方法249

参考文献252