數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）

目　　錄
第1章　數(shù)制與編碼.... 1
1.1　模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào).... 1
1.1.1　模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的概念... 1
1.1.2　數(shù)字電路與模擬電路的區(qū)別... 1
1.1.3　數(shù)字電路的特點(diǎn)... 2
1.2　數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)制.... 3
1.2.1　十進(jìn)制數(shù)... 3
1.2.2　二進(jìn)制數(shù)... 4
1.2.3　十六進(jìn)制數(shù)... 5
1.2.4　八進(jìn)制數(shù)... 6
1.3　不同數(shù)制間的轉(zhuǎn)換.... 6
1.3.1　十六進(jìn)制數(shù)、二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換... 6
1.3.2　十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)... 7
1.3.3　二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換... 7
1.4　數(shù)字系統(tǒng)中數(shù)的表示方法和格式.... 8
1.4.1　二-十進(jìn)制編碼... 8
1.4.2　帶符號(hào)位的二進(jìn)制碼... 10
1.4.3　可靠性編碼... 13
1.4.4　標(biāo)準(zhǔn)字符碼... 15
1.4.5　條形碼和二維碼... 16
習(xí)題.... 17
第2章　邏輯代數(shù)基礎(chǔ).... 19
2.1　邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算.... 19
2.1.1　邏輯代數(shù)的基本概念... 19
2.1.2　邏輯代數(shù)的3種基本邏輯運(yùn)算... 20
2.1.3　復(fù)合邏輯運(yùn)算... 21
2.2　邏輯代數(shù)的運(yùn)算規(guī)則.... 23
2.2.1　邏輯代數(shù)的基本公理... 23
2.2.2　邏輯代數(shù)的基本定律... 23
2.2.3　邏輯代數(shù)的基本規(guī)則... 24
2.2.4　若干常用公式... 25
2.3　邏輯函數(shù)表述方法.... 27
2.3.1　邏輯函數(shù)的表示方法... 27
2.3.2　真值表與邏輯表達(dá)式的相互轉(zhuǎn)換... 28
2.3.3　邏輯表達(dá)式的常用形式... 29
2.4　邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式.... 29
2.4.1　最小項(xiàng)和最大項(xiàng)... 30
2.4.2　標(biāo)準(zhǔn)與或式——最小項(xiàng)表達(dá)式... 31
2.4.3　標(biāo)準(zhǔn)或與式——最大項(xiàng)表達(dá)式... 32
2.5　邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法.... 32
2.5.1　代數(shù)化簡(jiǎn)法... 33
2.5.2　卡諾圖化簡(jiǎn)法... 35
2.5.3　具有無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)及其化簡(jiǎn)... 40
2.5.4　多輸出函數(shù)的化簡(jiǎn)... 41
習(xí)題.... 42
第3章　邏輯門(mén)電路.... 45
3.1　概述.... 45
3.2　分立元件邏輯門(mén).... 46
3.2.1　二極管與門(mén)、或門(mén)... 46
3.2.2　晶體管非門(mén)... 47
3.3　CMOS集成邏輯門(mén).... 47
3.3.1　增強(qiáng)型MOS管的工作原理... 47
3.3.2　CMOS邏輯門(mén)電路... 48
3.3.3　CMOS傳輸門(mén)及其構(gòu)建的邏輯門(mén)... 50
3.4　TTL集成邏輯門(mén).... 51
3.4.1　TTL與非門(mén)的工作原理... 51
3.4.2　集電極開(kāi)路門(mén)和漏極開(kāi)路門(mén)... 53
3.4.3　三態(tài)門(mén)... 54
3.5　集成邏輯門(mén)相關(guān)概念.... 56
3.5.1　集成邏輯門(mén)的性能參數(shù)... 56
3.5.2　TTL集成電路邏輯門(mén)及同類(lèi)CMOS器件系列... 61
3.5.3　CMOS與TTL邏輯器件的封裝... 62
3.5.4　TTL與CMOS集成電路的傳統(tǒng)接口技術(shù)... 63
習(xí)題.... 63
實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì).... 65
第4章　組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì).... 67
4.1　組合邏輯電路手工分析.... 67
4.1.1　組合邏輯電路的定義... 67
4.1.2　組合邏輯電路的手工分析步驟... 68
4.1.3　組合邏輯電路分析實(shí)例... 68
4.2　組合邏輯電路手工設(shè)計(jì)方法.... 69
4.2.1　組合邏輯電路手工設(shè)計(jì)的一般步驟... 69
4.2.2　組合邏輯電路的設(shè)計(jì)示例... 69
4.3　編碼器.... 71
4.3.1　編碼器的基本概念... 71
4.3.2　二進(jìn)制普通編碼器... 71
4.3.3　二進(jìn)制優(yōu)先編碼器... 72
4.3.4　二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器... 74
4.4　譯碼器.... 74
4.4.1　譯碼器的基本概念... 74
4.4.2　二進(jìn)制譯碼器... 75
4.4.3　用譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)... 75
4.4.4　二-十進(jìn)制譯碼器... 77
4.4.5　顯示譯碼器... 77
4.5　數(shù)據(jù)選擇器與數(shù)據(jù)分配器.... 81
4.5.1　數(shù)據(jù)選擇器的基本概念... 81
4.5.2　集成數(shù)據(jù)選擇器... 81
4.5.3　用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)... 83
4.5.4　數(shù)據(jù)分配器... 84
4.6　加法器.... 85
4.6.1　半加器... 85
4.6.2　全加器... 86
4.6.3　多位加法器... 86
4.7　數(shù)值比較器.... 89
4.7.1　1位數(shù)值比較器... 89
4.7.2　集成數(shù)值比較器... 89
4.7.3　集成數(shù)值比較器的擴(kuò)展... 90
4.8　廣義譯碼器概念.... 91
4.9　可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)與原理.... 92
4.9.1　PLD概述... 92
4.9.2　簡(jiǎn)單PLD的結(jié)構(gòu)與工作原理... 93
4.10　組合邏輯電路的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn).... 96
4.10.1　冒險(xiǎn)現(xiàn)象的判斷... 97
4.10.2　冒險(xiǎn)現(xiàn)象的解決方法... 98
習(xí)題.... 98
實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì).... 101
第5章　觸發(fā)器及含觸發(fā)器的PLD.. 102
5.1　概述.... 102
5.2　基本RS觸發(fā)器.... 103
5.2.1　基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理... 103
5.2.2　基本RS觸發(fā)器的功能描述... 104
5.2.3　基本RS觸發(fā)器的應(yīng)用... 105
5.3　鐘控觸發(fā)器.... 106
5.3.1　鐘控RS觸發(fā)器... 106
5.3.2　鐘控D觸發(fā)器（D鎖存器）... 107
5.4　主從觸發(fā)器.... 109
5.4.1　主從RS觸發(fā)器... 109
5.4.2　主從JK觸發(fā)器... 110
5.5　邊沿觸發(fā)器.... 111
5.5.1　邊沿D觸發(fā)器... 111
5.5.2　邊沿JK觸發(fā)器... 114
5.6　觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換.... 116
5.6.1　D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為JK、T和T′觸發(fā)器... 116
5.6.2　JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為D、T和T′觸發(fā)器... 117
5.7　含觸發(fā)器的PLD的結(jié)構(gòu)與原理.... 117
5.7.1　通用可編程邏輯器件GAL. 118
5.7.2　復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD.. 120
5.7.3　現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA.. 121
習(xí)題.... 123
實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì).... 125
第6章　組合邏輯電路時(shí)序分析與自動(dòng)化設(shè)計(jì).... 128
6.1　傳統(tǒng)數(shù)字技術(shù)存在的問(wèn)題.... 128
6.2　數(shù)字系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)流程.... 130
6.2.1　設(shè)計(jì)輸入... 130
6.2.2　硬件描述語(yǔ)言... 131
6.2.3　綜合... 131
6.2.4　適配... 131
6.2.5　仿真... 131
6.2.6　硬件測(cè)試... 132
6.3　原理圖輸入法邏輯電路設(shè)計(jì).... 132
6.3.1　原理圖編輯輸入方法... 132
6.3.2　創(chuàng)建工程... 134
6.3.3　功能分析... 137
6.3.4　編譯前設(shè)置... 137
6.3.5　全程編譯... 139
6.3.6　邏輯功能測(cè)試... 140
6.4　硬件測(cè)試.... 143
6.4.1　引腳鎖定... 143
6.4.2　對(duì)FPGA編程配置... 145
6.4.3　對(duì)FPGA配置器件編程... 146
6.5　用HDL表述廣義譯碼器.... 148
6.5.1　用HDL表述真值表與電路設(shè)計(jì)... 149
6.5.2　3人表決電路的HDL表述方式... 151
6.5.3　對(duì)真值表的其他HDL表述方式... 153
6.6　數(shù)字方法去抖動(dòng)和延時(shí)電路設(shè)計(jì).... 155
6.6.1　數(shù)字去抖動(dòng)電路設(shè)計(jì)... 155
6.6.2　數(shù)字延時(shí)電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試... 158
實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì).... 160
第7章　時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì).... 163
7.1　時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)與功能.... 163
7.1.1　時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)... 163
7.1.2　時(shí)序邏輯電路的分類(lèi)... 164
7.2　時(shí)序邏輯電路的人工分析方法.... 164
7.2.1　同步時(shí)序邏輯電路分析... 165
7.2.2　異步時(shí)序邏輯電路的分析舉例... 167
7.3　時(shí)序邏輯電路的人工設(shè)計(jì)方法.... 169
7.3.1　時(shí)序邏輯電路的人工設(shè)計(jì)步驟... 169
7.3.2　設(shè)計(jì)舉例... 170
7.4　計(jì)數(shù)器.... 174
7.4.1　異步計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì).................................................................................................................... 175
7.4.2　同步計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)... 177
7.4.3　專(zhuān)用集成計(jì)數(shù)器應(yīng)用... 179
7.5　寄存器.... 185
7.5.1　并行寄存器... 185
7.5.2　移位寄存器... 186
習(xí)題.... 194
實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì).... 198
第8章　時(shí)序邏輯電路的自動(dòng)化設(shè)計(jì)與分析.... 200
8.1　用74系列宏模塊設(shè)計(jì)數(shù)字電路.... 200
8.1.1　用74390宏模塊設(shè)計(jì)一個(gè)2位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器... 200
8.1.2　可預(yù)置型任意模計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)... 202
8.2　計(jì)數(shù)器通用設(shè)計(jì)模型.... 204
8.2.1　時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)方案考察... 204
8.2.2　計(jì)數(shù)器的一般結(jié)構(gòu)模型... 205
8.2.3　普通二進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)討論... 205
8.2.4　BCD碼計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)討論... 206
8.2.5　?？煽赜?jì)數(shù)器設(shè)計(jì)討論... 207
8.2.6　反饋清0法構(gòu)成模12計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)討論... 208
8.2.7　同步加載型計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)討論... 209
8.2.8　異步加載型計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)討論... 209
8.2.9　可逆計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)討論... 210
8.3　從計(jì)數(shù)器的一般模型到狀態(tài)機(jī).... 211
8.4　基于一般模型結(jié)構(gòu)的計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì).... 212
8.4.1　基于一般模型的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)... 212
8.4.2　含自啟動(dòng)電路的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)... 214
8.4.3　異步控制型任意模計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)... 214
8.4.4　初值可預(yù)置型計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)... 215
8.5　基于IP核的計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì).... 216
8.6　有限狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.... 219
8.6.1　計(jì)數(shù)器與狀態(tài)機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系... 219
8.6.2　步進(jìn)電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)... 220
8.6.3　鍵觸點(diǎn)消抖動(dòng)電路設(shè)計(jì)... 222
8.6.4　簡(jiǎn)易溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)... 224
實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì).... 226
第9章　半導(dǎo)體存儲(chǔ)器及其應(yīng)用.... 228
9.1　存儲(chǔ)器概述.... 228
9.1.1　存儲(chǔ)器分類(lèi)... 228
9.1.2　半導(dǎo)體存儲(chǔ)器性能指標(biāo)... 229
9.2　只讀存儲(chǔ)器.... 230
9.2.1　ROM結(jié)構(gòu)和工作原理... 230
9.2.2　ROM的分類(lèi)... 231
9.2.3　掩膜ROM... 231
9.2.4　可編程ROM... 232
9.3　隨機(jī)存取存儲(chǔ)器.... 234
9.3.1　RAM的分類(lèi)... 234
9.3.2　RAM的基本結(jié)構(gòu)... 235
9.3.3　SRAM的工作原理... 235
9.3.4　DRAM工作原理... 237
9.3.5　存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法... 238
9.3.6　其他類(lèi)型的存儲(chǔ)器... 240
9.4　存儲(chǔ)器應(yīng)用電路設(shè)計(jì).... 241
9.4.1　利用LPM_ROM設(shè)計(jì)查表式乘法器... 241