本書根據《計算機學科教學計劃》編寫。全書共9章，內括數字邏輯基礎、邏輯代數基礎、集成門電路、組合邏輯電路、觸發器、同步時序邏輯電路、異步時序邏輯電路、硬件描述語言Verilog HDL，以及脈衝波形的產生與整形。 本書不僅介紹了數字邏輯的分析和設計方法，還介紹了一些典型的數字電路的設計和應用方法，以及可編程邏輯電路的設計和實現方法。每章均配有以幫助讀者深入行學本書既可作為高等院校計算機、軟件工程、電子信息、自動控制及通信等專業的教材，也可作為數字電路和數字繫統研發人員的技術參考書。 本書配有授課電子課件，需要的教師可登錄www.cmpedu.com免費注冊，審核通過後下載，或聯繫編輯索取（：15910938545，電話：010-88379739）。

前言

第1章 數字邏輯基礎

1.1 概述

1.1.1 數字邏輯研究的對像及方法

1.1.2 數字電路的發展

1.1.3 數字電路的分類

1.2 數制及其轉換

1.2.1位計數制

1.2.2 數制轉換

1.3 帶符號數的代碼表示

1.3.1 原碼及其運算

1.3.2 反碼及其運算

1.3.3 補碼及其運算

1.3.4 符號位擴展

1.4 數的定點與浮點表示

1.5 數碼和字符的編碼

1.5.1 BCD編碼

1.5.2 可靠性編碼

1.5.3 字符編碼

1.6 本章小結

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第2章 邏輯代數基礎

2.1 邏輯代數的基本概念

2.1.1 邏輯代數的定義

2.1.2 邏輯代數的基本運算

2.1.3 邏輯代數的復合運算

2.1.4 邏輯函數的表示法及邏輯函數間的相等

2.2 邏輯代數的基本定律、規則和常用公式

2.2.1 基本定律

2.2.2 重要規則

2.3 邏輯函數表達式的形式與轉換

2.3.1 邏輯函數表達式的基本形式

2.3.2 邏輯函數表達式的標準形式

2.3.3 邏輯函數表達式的轉換

2.4 邏輯函數的化簡

2.4.1 代數化簡法

2.4.2 卡諾圖化簡法

2.4.3含無關項的邏輯函數的化簡

2.4.4 多輸出邏輯函數的化簡

2.5 本章小結

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第3章 集成門電路

3.1 正邏輯和負邏輯

3.2件門電路

3.2.1 與門

3.2.2 或門

3.2.3 非門

3.3 TTL邏輯門電路

3.3.1 TTL與非門

3.3.2 TTL邏輯門的外特性

3.3.3 集電極開路輸出門（OC門）

3.3.4 三態輸出門（TS門）

3.4 CMOS集成邏輯門電路

3.4.1 CMOS反相器（非門）

3.4.2 CMOS與非門

3.4.3 CMOS或非門

3.4.4 CMOS三態非門

3.4.5 CMOS漏極開路輸出門（OD門）

3.4.6 CMOS傳輸門

3.5 TTL和CMOS之間的接口電路

3.5.1 用TTL門驅動CMOS門

3.5.2 用CMOS門驅動TTL門

3.6 本章小結

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第4章 組合邏輯電路

4.1 組合邏輯電路的基本概念

4.2 組合邏輯電路的分析

4.2.1 組合電路分析方法

4.2.2 組合電路分析示例

4.3 組合邏輯電路的設計

4.3.1 組合電路設計方法

……

第5章 觸發器

第6章 同步時序邏輯電路

第7章 異步時序邏輯電路

第8章 硬件描述語言Verilog HDL

第9章 脈衝波形的產生與整形

參考文獻

數字邏輯（Digital Logic）是計算機和軟件工程專業學生必修的一門重要的專業基礎課。本課程以邏輯代數為理論基礎，以邏輯電路為實現形式，討論數字邏輯電路的設計方法和分析過程，是計算機硬件繫列課程的基礎課程。本課程的目的是使學生從了解數字繫統開始，理解數字邏輯的定義和規則，了解常見數字電路的類型及結構，采用數學建模的思想，掌握組合邏輯電路和時序邏輯電路的分析與設計業出+中在t出 的起邏始器件（PLD）實現工程所需的邏輯設計，培養學生對數字電路的分析能力和設計能力，為今行數字計算機和其他數字繫統的分析與設計奠定良好的基礎。

本書內容簡單扼要、通俗易懂，實例豐富，將數字邏輯的數學建模思想、數字電路的分析與設計以及硬件描述語言Verilog HDL的語法有機結合在一起，使讀者在感受數字電路的樂趣的同時，能夠輕松掌握其分析和設計方法。本課程的參考課時為64學時，本書配有電子課件和部分案，教師和學生可根據需要和具體情況對內行取舍。

本次修訂，主要修改了第4~6章的結構和內容，部分修改了第1~3、7、8章的內容。全書共9章，第pan>章為數字邏輯基礎，介紹了信息在計算機中的表示方法及相關概念、各種計制數的表示及相互轉換、帶符號數的表示及運算、計算機數碼和字符的代碼表示。第2章為邏輯代數基礎，介紹了邏輯代數的基本概念、定理、定律、表示與轉換、邏輯函數化簡的相關方法。第3章為集成門電路，介紹了典型的TTL門以及CMOS門的結構和原理。第4章為組合邏輯電路，介紹了組合邏輯的定義和特點，講解組合邏輯電路的分析和設計方法，以及典型的組合邏輯電路應用。第5章為觸發器，介紹了常用的觸發器類型及其各自特點、組成、原理和應用。第6章為同步時序邏輯電路，介紹了同步時序邏輯電路的定義和特點，講解同步時序邏輯電路的分析和設計方法，以及典型的同步時序邏輯電路應用。第7章為異步時序邏輯電路，介紹了脈衝異步時序邏輯電路和異步時序邏輯電路的分析與設計方法，以及集成異步計數器的原理和應用。第8章為硬件描述語言VerilogHDL，介紹了Verilog HDL語言的語法和結構，講解使用Verilog HDL編程實現組合邏輯電路和時序邏輯電路的方法與實例。第9章為脈衝波形的產生與整形，介紹了555時基電路、多諧振蕩器、單穩態觸發器及施密特觸發器的構成和工作原理。

本書由詹瑾瑜主編並統稿，由詹瑾瑜、江維、王旭鵬共同編寫，具體分工如下：第2、3、7、8、9章和6.4.pan>、6.4.2節由詹瑾瑜編寫；第pan>章和6.pan>、6.2、6.4.3、6.4.4、6.4.5、6.5、6.6、6.7和6.8節由江維編寫；第4、5章和6.3節由王旭鵬編寫。在編寫過程中得到了校內外同行的大力支持和關懷，本書第2版主編武慶生老師十分關心本書的編寫和教學工作、並提出了很多寶貴意見，在此對以上同行和同事的關心、支持、指導和幫助表示衷心的感謝。

由於編者有限，書中難免有欠妥之處，敬請讀者批評指正，並提出寶貴意見。

第pan>章數字邏輯基礎

世紀，集成電路已經廣泛應用於人類社會的生活和生產之中，涉及信息、生物、新材料、能源、自動化、、海洋等幾乎所有科學技術領域。小到移動電話、電視、個人計算機，大到雷達、飛機、人造等，所有電器和句含電子部件的裝各中都句含集成電路。所謂集成電路，也稱為微電路、微芯片芯片，在電子學中是一種把電路小型化的方式，通常制造於半導體晶圓表面上。從處理信號的形式看，集成電路可以分為處理模擬信號的模擬電路和處理數字信號的數字電路。由於在結能方面所特有的優點，數字電路一直伴隨著計算機和數字通信等技術的發展並廣泛應用，正在被越來越多的人了解和掌握。數字邏輯課程的主要目的是使學生了解和掌握從對數字電路提出要求開始，一直到用電路實現所需能為止的整個過程的完整知識。作為該課程的開始，本章將介紹有關數字邏輯學些基本的預備概念，內含數字邏輯概述和數碼表示等。

1.pan>概述

對數字信行傳遞、處理的電路稱為數字電路。由於數字電路不僅能對信行數值運算而日不能講行輯運筧和罰輯判斷數字電路的輸入量和輸出量之間的關繫是一種因果關繫，它可以用邏輯函數來描述，所以又稱為數字邏輯電路或邏輯電路。數字邏輯主要研究電路輸出信號狀態與輸入信號狀態之間的邏輯關繫。

1.1.pan>數字邏輯研究的對像及方法

數字邏輯研究的對像有數字電路與數字繫統，研究的方法主要是電路的分析和電路的設計。

1.數字電路與數字繫統

在自然界中，所有物理量都可以被分為模擬量和數字量。模擬量是指取值連續的物理量，如溫度、速度和壓強等。數字量是指取值分立的物理量，如人口數量、書本頁數以及羊群數目等。在電路中，電信號同樣也可以被分為模擬信號和數字信號。

（pan>）模擬信號和數字信號

當用電路表達物理量時，必須先將物理量變換為電路易於處理的信號形式，一般用變化的電壓（或電流）表示。模擬信號是一種連續信號，任一時間段含了信號的信息分量。

如圖1-pan>所示的模擬信號為正弦電壓信號。

而數字信號是離散的，一方面，其變化在時間上是不連續的是發生在一繫列離散的瞬間；另一方面，數字信號的取值也是分立的，含有限個數值，屬於一種脈衝信號。應用廣泛的數字信號是二值信號，隻有“0”和“pan>”兩種取值。除了二值信號外，還存在制電壓信號。圖1-2a所示的是一個二值電壓信號的波形圖，該信號隻有0V和+5V兩種電壓取值，其中低和高可以分別用“0”和“pan>”兩種邏輯值表示。若用“0”表示低，用“pan>”表示高，稱為正邏輯表示；若用“0”表示高，用“pan>”表示低，則稱為負邏輯表示。圖1-2b所示為多值電壓信號的波形圖。

（2）模擬電路和數字電路

與之相對應，處理模擬信號的電路是模擬電路，如集成運算放大器；處理數字信號的電路是數字電路，例如編碼器、譯碼器和計數器。從概念上講，凡是利用數字技術對信行處理、傳輸的電子繫統均可稱為數字繫統。

相比於模擬電路，數字電路具有以下優點：

·穩定性好。數字電路不像模擬電路那樣易受噪聲的干擾。

·可靠性高。數字電路中隻需分辨出信號的有無，因此件參數允許存在較大的變化（漂移）範圍。

·易於長期存儲。數字信息可以利用某種媒介，如磁帶、磁盤、光盤行長時期的存儲。

便於計算機處理。數字信號的輸出除了具有直觀、的優點外，主要的還是便於利用電子計算機來對信行處理。

便於高度集成化。由於數字電路中電路的結構比較簡單，件有較大的分散性，這不僅可以把眾多的基本集成在同一塊硅片上，而且能達到大批量生產所需要的良率。

2.數字電路的分析和設計

數字電路是以二值數字邏輯為基礎的，輸入和輸出信號為離散數字信號器件工作在開關狀態。數字電路響應輸入的方式叫作數字邏輯，服從布爾代數的邏輯規律。因此，數字電路又叫作邏輯電路。

在數字電路中，人們關注的是輸入和輸出信號之間的邏輯關繫。輸入和輸出信號分別被稱為輸入和輸出邏輯變量，它們之間的因果關繫可由邏輯函數來描述，其數學基礎為邏輯代數或布爾代數。所謂數字分析，就是針對已知的數字繫統，分析其工作原理、確定輸入與輸出信號之間的關繫、明確整個繫統及其各組成部件的能。描述數字電路能的常用方法有真值表、邏輯表達式、波形圖、邏輯電路圖等。