●前言
第1章數字電子技術基本概念1
1.1數字世界是0和1的世界1
1.2模擬信號和數字信號2
1.3時鐘脈衝信號及技術指標4
1.4並行通信和串行通信5
1.5數字電路分類及6
1.6數字電子技術和微控制器的重要性7
思考題8
第2章數字邏輯基礎9
2.1數制9
2.1.1幾種常用的數制9
2.1.2數制之間的轉換11
2.2碼制13
2.2.1二-十進制碼14
2.2.2格雷碼15
2.2.3奇偶校驗碼16
2.2.4字符碼16
2.2.5漢字編碼18
2.3算術運算與邏輯運算19
2.3.1算術運算19
2.3.2基本邏輯運算及邏輯符號22
2.3.3復合邏輯運算24
2.3.4邏輯代數的基本定理和規則25
2.4邏輯函數及其表示方法26
2.4.1邏輯函數的概念26
2.4.2邏輯函數的表示方法27
2.4.3邏輯函數各種表示方法之間的轉換31
2.5邏輯函數的化簡與變換33
2.5.1化簡與變換的意義33
2.5.2代數化簡法34
2.5.3卡諾圖化簡法35
2.5.4具有無關項邏輯函數的化簡36
2.5.5現代數字繫統設計中的化簡37
本章小結38
思考題和習題39
第3章集成邏輯門電路42
3.1集成電路的基本概念42
3.1.1集成電路的分類和封裝42
3.1.2集成邏輯門的主要技術指標45
3.1.3常用集成邏輯門型號47
3.2半導體器件的開關特性48
3.2.1雙極型晶體管的開關特性48
3.2.2場效應晶體管的開關特性50
3.3TTL繫列集成邏輯門內部電路及電氣特性52
3.3.1TTL與非門的內部結構及工作原理52
3.3.2電壓傳輸特性和噪聲容限54
3.3.3輸入和輸出特性及扇出數55
3.3.4TTL與非門輸入端負載特性58
3.3.5TTL集電極開路門和三態邏輯門58
3.4CMOS集成邏輯門電路61
3.4.1CMOS邏輯電路的基本原理及其特點62
3.4.2CMOS 緩衝器、漏極開路門和三態門65
3.4.3CMOS傳輸門及數據選擇器66
3.5集成邏輯器件接口的三要素67
3.5.1TTL與CMOS繫列之間的接口問題68
3.5.2邏輯門電路使用中的幾個實際問題70
本章小結71
思考題和習題72
第4章鎖存器和觸發器77
4.1基本概念77
4.2鎖存器78
4.2.1基本RS鎖存器78
4.2.2時鐘控制RS鎖存器80
4.2.3時鐘控制D鎖存器82
4.2.4鎖存器在MCS-51繫列單片機硬件小繫統中的應用83
4.3觸發器84
4.3.1維持-阻塞D觸發器85
4.3.2邊沿JK觸發器89
本章小結92
思考題和習題92
第5章可編程邏輯器件96
5.1可編程邏輯器件的發展歷程及趨勢96
5.1.1可編程邏輯器件的發展歷史96
5.1.2可編程邏輯器件的發展趨勢98
5.1.3我國FPGA發展現狀99
5.2可編程邏輯器件的分類100
5.2.1按集成度分類100
5.2.2按結構分類101
5.2.3按編程工藝分類101
5.3低密度PLD簡介102
5.3.1PLD的邏輯符號及連線表示方法102
5.3.2PLD的基本結構框架103
5.3.3低密度PLD結構103
5.4復雜可編程邏輯器件108
5.4.1CPLD的結構框架及特點108
5.4.2CPLD硬件小繫統109
5.5現場可編程門陣列110
5.5.1FPGA的結構框架110
5.5.2FPGA的設計流程112
5.5.3CPLD與FPGA的對比總結113
本章小結114
思考題和習題114
第6章Verilog硬件描述語言116
6.1硬件描述語言概述116
6.1.1Verilog HDL和VHDL簡介116
6.1.2Verilog HDL與C語言117
6.1.3Verilog HDL的可綜合性118
6.2Verilog HDL基本結構118
6.3Verilog HDL語法簡介120
6.3.1基本詞法120
6.3.2數據類型121
6.3.3操作符123
6.3.4賦值語句125
6.3.5三種描述方式127
6.4層次化設計與模塊實例化132
6.4.1自頂向下的設計方法132
6.4.2模塊的實例化132
6.5有限狀態機設計134
6.5.1有限狀態機的概念簡介134
6.5.2有限狀態機設計的一般原則和步驟135
6.6仿真驗證135
6.6.1測試平臺搭建136
6.6.2時鐘和復位信號的產生方法136
本章小結138
思考題和習題139
第7章組合邏輯電路與器件140
7.1 組合邏輯電路的基本概念和器件符號140
7.1.1組合邏輯電路的基本概念140
7.1.2中規模集成邏輯器件的符號141
7.2譯碼器和編碼器142
7.2.1地址譯碼器142
7.2.2地址譯碼器的應用144
7.2.3數碼管和BCD-七段顯示譯碼器146
7.2.4編碼器150
7.2.5基於Verilog HDL的譯碼器和編碼器設計152
7.3多路選擇器和多路分配器156
7.3.1多路選擇器的功能描述157
7.3.2多路選擇器的擴展和應用157
7.3.3多路分配器159
7.3.4基於Verilog HDL的多路選擇器設計160
7.4加法器和比較器161
7.4.1兩個1位二進制加法器161
7.4.2先行進位的多位二進制加法器162
7.4.3數值比較器165
7.4.4基於Verilog HDL的加法器和比較器設計167
7.5算術/邏輯169
7.5.1芯片級ALU169
7.5.2基於Verilog HDL的ALU設計169
本章小結170
思考題和習題171
第8章時序邏輯電路與器件173
8.1時序邏輯電路的結構、分類和描述方式173
8.2基於觸發器時序邏輯電路的分析和設計175
8.2.1觸發器構成的時序邏輯電路分析175
8.2.2觸發器構成的時序邏輯電路設計178
8.2.3基於有限狀態機的時序邏輯電路設計181
8.3集成計數器183
8.3.1異步集成計數器184
8.3.2同步集成計數器185
8.3.3集成計數器的擴展與應用187
8.3.4微控制器片內的計數器192
8.3.5基於Verilog HDL的計數器設計192
8.4寄存器193
8.4.1寄存器及應用194
……

本書將“數字電子技術”與“微型計算機原理”“單片機原理”和“DSP技術及應用”等多門課程內容有機融合，增強了基於FPGA的現代數字電子技術設計方法，涵蓋了微控制器結構框架、硬件最小繫統、存儲器配置、中斷和程序引導、集成開發環境、編程語言等微處理器的普遍和共性概念。本書介紹了8051、TMS320F28335、MSP430和MSP432等微控制器，以共性概念引導讀者去使用這些微控制器，邊學邊做，培養軟、硬件設計能力和調試能力。本書結合了數字化出版技術，通過大量二維碼提供了輔助教學和實驗的資源。本書可以作為電氣類、儀器類、自動化類、電子信息類、計算機類等電類專業中“數字電路”“單片機原理”“DSP技術及應用”的課程教材，也可作為非電類專業和其他工程技術人員自學數字電路和微處理器繫統的教材和參考書。