了得網研究生_數字電路與繫統設計（修訂版）

內容簡介

本書是工業和信息化部“十二五”規劃教材。本著加強基礎的原則，本書著重數字電路的基礎知識，涵蓋電子信息類專業本科生所應該掌握的相關專業基礎知識，重點突出邏輯分析與邏輯設計部分。本書對所涉及的器件做全面、詳細的介紹，采用業界習慣使用的ANSI/IEEE Std 91a-1991符號繫統中的第二套，即特定符號繫統，以與數據手冊相適應。全書共分11章，主要內容包括：數制與編碼、邏輯代數基礎、邏輯門電路、組合邏輯電路、鎖存器與觸發器、常用時序電路組件、時序邏輯電路、脈衝信號的產生和整形、數模與模數變換器、存儲器及可編程器件概述、ASM圖與繫統設計等。本書配套電子課件、習題參考答案等。

作者簡介

丁志傑，副教授，1988年至今，在北京理工大學信息與電子學院任教。1988年至今，在與英國UCLAN合作辦學的過程中，經常與英方交流教學內容與方法，並有機會閱讀了大量英文原版教材，對西方國家的數字電路教學有較深的了解。

第1章數制與編碼
1.1 數制
1.2 數制轉換
1.2.1 二、八、十六進制到十進制的轉換
1.2.2 二、八、十六進制之間的轉換
1.2.3 十進制到二、八、十六進制的轉換
1.3 二進制符號數的表示方法
1.3.1 原碼表示法
1.3.2 反碼表示法
1.3.3 補碼表示法
1.3.4 符號數小結
1.4 二-十進制編碼
1.5 格雷碼
1.6 ASCII符第1章數制與編碼

1.1 數制

1.2 數制轉換

1.2.1 二、八、十六進制到十進制的轉換

1.2.2 二、八、十六進制之間的轉換

1.2.3 十進制到二、八、十六進制的轉換

1.3 二進制符號數的表示方法

1.3.1 原碼表示法

1.3.2 反碼表示法

1.3.3 補碼表示法

1.3.4 符號數小結

1.4 二-十進制編碼

1.5 格雷碼

1.6 ASCII符

1.7 檢錯碼和糾錯碼

1.7.1 檢錯碼

1.7.2 糾錯碼

小結

習題

第2章邏輯代數基礎

2.1 概述

2.1.1 事物的二值性

2.1.2 布爾代數

2.2 邏輯變量和邏輯函數

2.2.1 基本的邏輯運算和邏輯變量

2.2.2 邏輯函數

2.2.3 邏輯函數與邏輯電路的關繫

2.3 邏輯代數的基本運算規律

2.3.1 邏輯代數的基本定律

2.3.2 三個重要規則

2.3.3 邏輯代數基本定理

2.3.4 復合邏輯運算和復合邏輯門

2.4 邏輯函數的兩種標準形式

2.4.1 最小項和最大項

2.4.2 標準表達式和真值表

2.5 邏輯函數的代數化簡法

2.5.1 化簡邏輯函數的意義及化簡方法

2.5.2 代數化簡法

2.6 邏輯函數的卡諾圖化簡法

2.6.1 卡諾圖

2.6.2 最小項的合並規律

2.6.3 用卡諾圖化簡邏輯函數

2.6.4 多輸出邏輯函數的卡諾圖化簡法

2.7 非完全描述邏輯函數

2.7.1 非完全描述邏輯函數

2.7.2 利用無關項化簡非完全描述邏輯函數

2.8 邏輯函數的描述

2.8.1 邏輯函數的描述方法

2.8.2 邏輯函數描述方法之間的轉換

2.9 邏輯函數的Q-M化簡法

2.9.1 蘊涵項，主蘊涵項，本質蘊涵項

2.9.2 Q-M化簡法推演過程

2.9.3 覆蓋過程

2.9.4 非完全描述邏輯函數的Q-M化簡法

小結

習題

第3章邏輯門電路

3.1 概述

3.2 晶體管的開關作用

3.2.1 二極管的開關作用

3.2.2 三極管的開關特性

3.3 基本邏輯門電路

3.3.1件門電路

3.3.2 復合門電路

3.4 TTL集成門電路

3.4.1 TTL“與非”門的基本原理

3.4.2 TTL“與非”門的特性及參數

3.5 其他類型的TTL門電路

3.5.1 集電極開路“與非”門

3.5.2 三態輸出門

3.6 MOS門電路

3.6.1 CMOS反相器

3.6.2 其他邏輯功能的CMOS門電路

3.6.3 CMOS門電路的特點及使用

3.7 CMOS數字集成電路的各種繫列

3.8 TTL與CMOS電路的級聯

3.8.1 由TTL驅動CMOS

3.8.2 由CMOS驅動TTL

小結

習題

第4章組合邏輯電路

4.1 概述

4.2 常用數字集成組合邏輯電路

4.2.1 編碼器

4.2.2 譯碼器

4.2.3 加法器

4.2.4 數值比較器

4.2.5 數據選擇器和數據分配器

4.3 組合電路邏輯分析

4.3.1 組合電路邏輯分析步驟

4.3.2 組合電路邏輯分析實例

4.4 組合電路邏輯設計

4.4.1 用小規模集成電路實現邏輯函數

4.4.2 用中規模集成電路實現邏輯函數

4.4.3 一般設計步驟和設計舉例

4.5 組合邏輯電路中的競爭與冒險現像

4.5.1 競爭與冒險現像及其成因

4.5.2 冒險現像的類型及識別

4.5.3 冒險現像的排除

小結

習題

第5章鎖存器與觸發器

5.1 基本RS鎖存器

5.1.1 電路結構

5.1.2 功能分析

5.1.3 功能描述

5.1.4 集成基本RS鎖存器

*5.1.5 防抖動開關

5.1.6 基本RS鎖存器存在的問題

5.2 門控RS鎖存器

5.2.1 電路結構

5.2.2 功能分析

5.2.3 功能描述

5.2.4 門控RS鎖存器的特點

5.3 D鎖存器

5.3.1 電路結構

5.3.2 功能分析

5.3.3 D鎖存器功能描述

5.3.4 集成D鎖存器

5.4 主從式RS觸發器

5.4.1 電路結構

5.4.2 功能分析

5.4.3 功能描述

5.5 TTL主從式JK觸發器

5.5.1 電路結構

5.5.2 功能分析

5.5.3 功能描述

5.6 TTL維持阻塞式D觸發器

5.6.1 電路結構

5.6.2 功能分析

5.6.3 功能描述

5.6.4 集成維持阻塞式D觸發器

5.7 CMOS鎖存器與觸發器

5.7.1 CMOS鎖存器

5.7.2 CMOS觸發器

5.8 T觸發器和T＇觸發器

5.8.1 T觸發器

5.8.2 T＇觸發器

5.9 觸發器的功能轉換

5.9.1 狀態方程法

5.9.2 驅動表法

5.10 觸發器的動態參數

小結

習題

第6章常用時序電路組件

6.1 寄存器

6.1.1 鎖存器組成的寄存器

6.1.2 觸發器組成的寄存器

6.2 異步計數器

6.2.1 異步二進制加法計數器

6.2.2 脈衝反饋復位（置位）式任意模M

異步加法計數器

6.2.3 異步二進制減法計數器

6.2.4 可逆異步二進制計數器

6.2.5 n位異步二進制計數器小結

6.3 同步二進制計數器

6.4 集成計數器

6.4.1 異步二五十計數器74LS290

6.4.2 同步二進制計數器74LS161/74LS163

6.4.3 其他集成計數器

6.5 移位寄存器

6.5.1 移位寄存器

6.5.2 移位寄存器的應用

6.5.3 多功能移位寄存器74LS194

6.5.4 其他集成移存器

小結

習題

第7章時序邏輯電路

7.1 概述

7.1.1 同步時序電路的特點與結構

7.1.2 同步狀態機

7.1.3 同步時序電路的描述方法

7.2 同步時序邏輯電路——狀態機的分析

7.2.1 同步時序電路的分析步驟

7.2.2 同步時序電路分析實例

7.3 同步時序邏輯電路——狀態機的設計

7.3.1 邏輯抽像

7.3.2 狀態化簡

7.3.3 狀態分配（狀態編碼）

7.3.4 觸發器類型的選擇

7.3.5 邏輯方程組的獲取

7.4 實用時序邏輯電路的分析與設計

7.4.1 同步計數器和同步分頻器

7.4.2 移存型計數器

7.4.3 同步序列信號發生器

7.4.4 阻塞反饋式異步計數/分頻器

小結

習題

第8章脈衝信號的產生和整形

8.1 概述

8.2 連續矩形脈衝波的產生

8.2.1 環形振蕩器

8.2.2 對稱式多諧振蕩器

8.2.3 石英晶體多諧振蕩器

8.3 單穩態觸發器

8.3.1 由門電路組成的單穩態觸發器

8.3.2 集成單穩態觸發器

8.3.3 單穩態觸發器的應用

8.4 施密特觸發器

8.4.1 由門電路組成的施密特觸發器

8.4.2 集成施密特觸發器

8.4.3 施密特觸發器的應用

8.5 555定時器及其應用

8.5.1 555定時器的電路結構及功能

8.5.2 555定時器的應用

小結

習題

第9章數模、模數變換器

9.1 數模轉換器

9.1.1 權電阻型DAC

9.1.2 R2R T形電阻網絡DAC

9.1.3 倒T形電阻網絡DAC

9.1.4 DAC中的電子開關

9.1.5 單片集成DAC AD7520及其用法

9.1.6 DAC的主要參數

9.1.7 DAC的應用

9.2 模數轉換器

9.2.1 采樣保持

9.2.2 量化與編碼

9.2.3 並行比較式ADC

9.2.4 計數式ADC

9.2.5 逐次比較式ADC

9.2.6 雙積分式ADC

9.2.7 集成ADC舉例

9.2.8 ADC的參數

小結

習題

第10章存儲器及可編程器件概述

10.1 隻讀存儲器

10.1.1 ROM的結構與原理

10.1.2 現代ROM的行列譯碼結構

10.1.3 PROM、EPROM、EEPROM

10.1.4 ROM的內部結構及ROM的擴展

10.2 隨機存取存儲器RAM

10.2.1 概述

10.2.2 靜態隨機存儲器SRAM

10.2.3 動態隨機存儲器DRAM

10.3 可編程邏輯器件PLD簡介

10.3.1 可編程邏輯陣列PLA

10.3.2 可編程邏輯器件PAL、GAL

小結

習題

第11章 ASM圖與繫統設計

11.1 寄存器傳輸級RTL

11.2 算法狀態機ASM

11.2.1 ASM圖

11.2.2 ASM圖舉例

11.3 交通燈控制器的設計

11.3.1 繫統分析

11.3.2 繫統構成

11.3.3 交通燈控制繫統的ASM圖

11.3.4 主狀態機的設計

11.3.5 寄存器及組合模塊的設計

11.3.6 交通燈控制器繫統的實現

11.4 數字乘法器的設計

11.4.1 繫統分析

11.4.2 總體方案

11.4.3 ASM圖

11.4.4 主狀態機的設計

11.4.5 寄存器及組合模塊的設計

11.4.6 數字乘法器的實現

小結

習題

參考文獻

在線試讀

前言

本書根據作者多年教學經驗編寫而成。雖然現代集成電路技術發展十分迅速，數字集成電路的功能越來越強大，但是其應用基礎還是傳統的數字電路的內容。本著加強基礎的原則，本書重點講述數字電路的分析與設計方法，簡要介紹了電子信息類專業學生應該具備的數制與編碼、邏輯門電路基礎、波形的產生與整形、ADC/DAC及現代廣泛應用的可編程器件方面的知識。隻有打牢基礎，纔可能在實踐中比較容易地學習、掌握新器件的使用方法，從而在求職、開發新產品等領域的競爭中立於不敗之地。

為滿足日益增長的對數字繫統設計方法的需求，本書編寫了一章數字繫統設計方法的內容。

絕大多數半導體生產廠商發布的數據手冊、可編程器件的開發工具，數字繫統的軟件仿真工具等都采用了ANSI/IEEE Std 91a-1991符號繫統中的第二套，即特定符號繫統。本著教學與實踐相結合的原則，本書也采用了ANSI/IEEE Std 91a-1991符號繫統中的特定符號繫統，以方便讀者查閱文獻。

為方便雙語教學，書中給出了部分所涉及的專業術語的英文名稱。

本教材給出了豐富的例題，每一章後面的習題也比較豐富，以便於讀者自學。本書可作為高等學校電子信息、通信工程、計算機科學與技術、電氣工程及其自動化、機電工程等本科專業相關課程的教材，也可供相關領域的工程技術人員學習、參考。

為適應教學模式、教學方法和手段的改革，本書配套電子課件、習題參考答案等，請登錄華信教育資源網（http://www. hxedu.com.cn）注冊下載。

本書第1章、第5章、第6章、第9章、第10章和第11章由丁志傑編寫，第2章、第4章第3、4節、第7章由趙宏圖編寫，第3章、第4章第1、2、5節、第8章由梁淼編寫。另外，焦定紅、劉曉玫、焦逸展、趙其蕙、丁楊也參與了本書的部分編寫工作。本書由丁志傑擔任主編，負責全書的組織、策劃、統稿和定稿工作。全書由程震先教授、張洪欣教授審閱。在審閱過程中，兩位教授認真負責，在仔細閱讀書稿的基礎上提出了許多寶貴的建議，指出了一些錯誤、不妥之處，使我們受益匪淺。在此謹向兩位教授致以崇高的敬意。

由於編者的水平有限，加上時間的倉促，書中難免會出現錯誤和不妥之處，敬請讀者指正。

作者

2014年8月於北京

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