第2版前言
在20世紀90年代,國際上電子和計算機技術先進的國家,一直在積極探索新的電子電路設計方法,在設計方法、工具等方面進行了徹底的變革,並取得巨大成功。在電子設計技術領域,可編程邏輯器件(PLD)的應用,已得到很好的普及,這些器件為數字繫統的設計帶來極大的靈活性。由於該器件可以通過軟件編程而對其硬件結構和工作方式進行重構,使得硬件的設計可以如同軟件設計那樣方便快捷,極大地改變了傳統的數字繫統設計方法、設計過程和設計觀念。隨著可編程邏輯器件集成規模不斷擴大、自身功能不斷完善,以及計算機輔助設計技術的提高,使現代電子繫統設計領域的電子設計自動化(EDA)技術應運而生。傳統的數字電路設計模式,如利用卡諾圖的邏輯化簡手段、布爾方程表達式設計方法和相應的中小規模集成電路的堆砌技術正在迅速地退出歷史舞臺。
本書是基於硬件描述語言HDL(Hardware Description Language)編寫的。目前,國際最流行的、並成為IEEE標準的兩種硬件描述語言是VHDL和Verilog HDL,兩種HDL各具特色。但Verilog HDL是在C語言的基礎上演化而來的,隻要具有C語言的編程基礎,就很容易學會並掌握這種語言,而且國內外90%的電子公司都把Verilog HDL作為企業標準設計語言,因此本教材以Verilog HDL為主作為數字電路與繫統的設計工具。
考慮到以卡諾圖為邏輯化簡手段和相應設計技術這種傳統的數字電路設計模式仍然在國內多數高等院校使用,因此本書保留了這部分內容,同時新增了基於Verilog HDL現代的數字電路設計技術。讀者通過兩種設計技術的比對,更能體會現代數字電路設計技術的優越性與高效率性。
本書第1版於2010年出版,承蒙讀者的厚愛,被國內多所大學選作教材。
第2版對第3、4、5、6和9章中的基於Verilog HDL的設計內容進行了修訂,使數字電路設計的Verilog HDL源程序更加簡潔、明了。
本書共10章:
第1章數制與編碼,介紹脈衝信號和數字信號的特點、數制及其轉換、二-十進制編碼和字符編碼。
第2章邏輯代數和硬件描述語言基礎,介紹分析和設計數字邏輯電路的數學方法。首先介紹邏輯代數的基本概念、邏輯函數及其表示方法、基本公式、常用公式和重要定理,然後介紹硬件描述語言的基本知識,作為數字邏輯電路的設計基礎。
第3章門電路,介紹晶體管的開關特性,TTL集成門電路和CMOS集成門電路。對於每一種門電路,除了介紹其電路結構、工作原理和邏輯功能外,還著重討論它們的電氣特性,為實際使用這些器件打下基礎,最後介紹基於Verilog HDL的門電路設計。
第4章組合邏輯電路,介紹組合邏輯電路的特點、組合邏輯電路的分析方法和設計方法。在組合邏輯電路分析內容方面,以加法器、編碼器、譯碼器、數據選擇器、數據比較器、奇偶校驗器等電路的分析為例,介紹常用組合邏輯電路的結構、工作原理、邏輯功能、使用方法和主要用途,為讀者使用這些器件打下基礎。在組合邏輯電路設計內容方面,除了介紹傳統的設計方法外,還重點介紹了基於Verilog HDL的設計方法。最後介紹組合邏輯電路中的競爭-冒險。
第5章觸發器,介紹觸發器的類型、電路結構和功能的表示方法,並介紹基於Verilog HDL的觸發器設計,為時序邏輯電路的學習打下基礎。
第6章時序邏輯電路,介紹時序邏輯電路的結構及特點,常用集成時序邏輯部件的功能及使用方法,時序邏輯電路的分析方法,傳統時序邏輯電路的設計方法和基於Verilog HDL的時序邏輯電路的設計方法。
第7章電路,介紹矩形脈衝信號的產生和整形電路。555定時器是一種多用途的數字/模擬混合集成電路,本章以555定時器為主,介紹用它構成的多諧振蕩器、施密特觸發器和單穩態觸發器電路,同時還介紹用其他方式構成的電路。
第8章數模與模數轉換,介紹D/A轉換器和A/D轉換器的原理、電路結構和主要技術指標,還介紹了集成D/A轉換芯片DAC0832和集成A/D轉換芯片ADC0809的內部結構、工作原理和使用方法。
第9章半導體存儲器,首先介紹半導體存儲器的結構與分類,然後介紹半導體存儲器(RAM 和ROM)的工作原理和使用方法,還介紹了隻讀存儲器ROM和可編程邏輯陣列PLA在組合邏輯電路設計方面的應用,最後介紹基於Verilog HDL的半導體存儲器的設計。
第10章可編程邏輯器件,介紹可編程邏輯器件(PLD)的基本原理、電路結構和編程 方法。
書中列舉了大量的基於Verilog HDL的門電路、觸發器、組合邏輯電路、時序邏輯電路、存儲器和數字繫統設計的實例,供讀者參考。每個設計實例都經過了EDA工具軟件的編譯和仿真,確保無誤。
全書邏輯電路圖盡可能采用國標GB4728.12—85(即國標標準IEC617—12),為了讀者習慣,保留了國際和國內的慣用符號。
本書配有電子課件,可登錄華信教育資源網www.hxedu.com.cn下載,並配有《數字電路學習指導與實驗》輔導教材,可一並選用。
本書由桂林電子科技大學江國強和覃琴編著,如有不足之處,懇請讀者指正。
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