第1章  数字逻辑基础 1

1.1  概述 1

1.1.1  数字技术的特点 1

1.1.2  数字电路的发展 2

1.1.3  数字电路的研究对象、分析工具及描述方法 3

1.2  数制与码制 3

1.2.1  基数、位权的基本概念 3

1.2.2  几种常用的数制 4

1.2.3  数制之间的相互转换 5

1.2.4  码制 7

1.3  三种基本逻辑运算 9

1.3.1  与运算 9

1.3.2  或运算 10

1.3.3  非运算 10

1.3.4  常用复合逻辑 11

1.4  逻辑代数的基本定理 12

1.4.1  逻辑代数的基本定律 12

1.4.2  基本规则 13

1.4.3  基本定律的应用 14

1.5  逻辑函数及其表示方法 15

1.5.1  逻辑函数的定义 15

1.5.2  逻辑函数的表示方法 16

1.6  逻辑函数的化简 18

1.6.1  逻辑函数化简的意义 18

1.6.2  代数化简法 19

1.6.3  卡诺图化简法 21

1.7  VHDL语言基础 29

1.7.1  VHDL语言的标识符、常量及信号 29

1.7.2  VHDL的数据类型 30

1.7.3  VHDL语言的运算操作符 32

1.7.4  VHDL语言的基本设计单元 33

本章小结 35

思考题与习题 36

第2章  逻辑门电路 39

2.1  最简单的与、或、非门电路 39

2.1.1  二极管的开关特性 39

2.1.2  三极管的开关特性 40

2.1.3  简单的与、或、非门电路 42

2.2  TTL与非门电路 45

2.2.1  TTL与非门的工作原理 45

2.2.2  TTL与非门的外特性 48

2.2.3  TTL与非门的主要参数 50

2.2.4  抗饱和TTL电路 55

2.2.5  集电极开路与非门和三态与非门 56

2.3  CMOS门电路 60

2.3.1  NMOS逻辑门电路 60

2.3.2  CMOS逻辑门电路 61

2.3.3  CMOS传输门 64

2.4  逻辑门电路使用中的几个实际问题 65

2.4.1  各种门电路之间的接口问题 65

2.4.2  多余输入端的处理措施 67

2.4.3  集成逻辑门器件的选择 67

本章小结 68

思考题与习题 68

第3章  组合逻辑电路 72

3.1  概述 72

3.1.1  组合逻辑电路的特点 72

3.1.2  组合逻辑电路逻辑功能描述方式 73

3.1.3  本章重点学习内容 73

3.2  组合逻辑电路的分析方法 73

3.3  小规模组合逻辑电路的设计方法 76

3.4  常用组合逻辑功能器件 78

3.4.1  编码器 79

3.4.2  译码器 83

3.4.3  数据分配器与数据选择器 90

3.4.4  加法器 95

3.4.5  数值比较器 102

3.5  组合逻辑电路中的竞争-冒险 105

3.5.1  产生竞争-冒险的原因 105

3.5.2  冒险现象的判别 106

3.5.3  消除冒险现象的方法 108

3.6  常用组合逻辑功能器件的VHDL语言描述 110

3.6.1  VHDL语言的主要描述语句 110

3.6.2  常用组合逻辑功能器件的VHDL描述 113

本章小结 118

思考题与习题 119

第4章  触发器 124

4.1  概述 124

4.2  触发器的电路结构与逻辑功能描述 124

4.2.1  基本RS触发器 125

4.2.2  同步触发器 126

4.2.3  主从触发器 129

4.2.4  边沿触发器 134

4.3  触发器的脉冲工作特性 135

4.3.1  主从JK触发器的脉冲工作特性 135

4.3.2  负边沿触发JK触发器的脉冲工作特性 136

4.4  触发器的VHDL语言描述 136

4.4.1  时钟信号的VHDL描述 137

4.4.2  D触发器的VHDL描述 137

4.4.3  JK触发器的VHDL描述 139

4.4.4  RS触发器的VHDL描述 140

本章小结 142

思考题与习题 142

第5章  时序逻辑电路 145

5.1  时序逻辑电路的描述方法 145

5.1.1  时序逻辑电路的基本结构 145

5.1.2  时序逻辑电路的描述方法 146

5.2  时序逻辑电路的分析方法 146

5.2.1  同步时序逻辑电路分析举例 147

5.2.2  异步时序电路分析举例 150

5.3  寄存器和移位寄存器 151

5.3.1  寄存器 151

5.3.2  移位寄存器 152

5.4  计数器 154

5.4.1  2n进制计数器组成规律 154

5.4.2  集成计数器 157

5.5  常见时序逻辑电路的设计方法 161

5.5.1  任意进制计数器的构成方法 161

5.5.2  顺序脉冲发生器 164

5.5.3  序列信号发生器 164

5.6  常见时序逻辑电路的VHDL语言描述 166

5.6.1  生成语句及元件例化语句 166

5.6.2  寄存器的VHDL描述 168

5.6.3  计数器的VHDL描述 170

本章小结 172

思考题与习题 173

第6章  半导体存储器 176

6.1  概述 176

6.2  只读存储器 178

6.3  随机存储器 186

本章小结 192

思考题与习题 193

第7章  脉冲波形的产生与变换 196

7.1  概述 196

7.2  多谐振荡器 197

7.2.1  最简单的环形振荡器 197

7.2.2  带RC延迟的环形振荡器 197

7.2.3  采用石英晶体的多谐振荡器 200

7.3  单稳态触发器 201

7.3.1  门电路构成的单稳态触发器 201

7.3.2  集成单稳态触发器 204

7.3.3  单稳态触发器的应用 206

7.4  施密特触发器 207

7.4.1  门电路构成的施密特触发器 208

7.4.2  施密特触发器的应用 210

7.5  555定时器及其应用 211

7.5.1  电路组成及工作原理 211

7.5.2  555构成的施密特触发器 212

7.5.3  555构成的单稳态触发器 213

7.5.4  555构成多谐振荡器 214

本章小结 215

思考题与习题 215

第8章  数/模与模/数转换电路 219

8.1  概述 219

8.2  数/模转换电路 220

8.2.1  D/A转换的基本思路 220

8.2.2  典型的D/A转换电路 221

8.2.3  D/A转换器的输出方式 224

8.2.4  D/A转换器的主要技术参数 226

8.2.5  集成D/A转换器举例 227

8.3  模数转换电路 228

8.3.1  A/D转换的基本原理 228

8.3.2  直接A/D转换器 231

8.3.3  间接A/D转换器 235

8.3.4  A/D转换器的主要技术参数 238

8.3.5  集成A/D转换器举例 239

本章小结 239

思考题与习题 240

第9章  可编程逻辑器件 243

9.1  概述 243

9.1.1  可编程逻辑器件发展过程简介 243

9.1.2  PLD的分类 244

9.1.3  PLD中门电路的习惯表示方法 246

9.2  PLA和PAL的电路结构 246

9.2.1  PLA的电路结构与应用举例 247

9.2.2  PAL的电路结构与应用举例 247

9.3  通用阵列逻辑（GAL） 253

9.3.1  GAL器件的基本结构 253

9.3.2  可编程输出逻辑宏单元OLMC 253

9.3.3  GAL器件的特点 258

9.4  高密度可编程逻辑器件HPLD 259

9.4.1  典型的CPLD结构 260

9.4.2  现场可编程门阵列FPGA 265

本章小结 268

思考题与习题 269

第10章  VHDL在数字系统分析与设计中的应用举例 270

10.1  键盘编码器电路组成及程序分析 270

10.2  具有基本功能的数字时钟电路的设计 274

10.2.1  设计要求及系统框图 275

10.2.2  从上到下的层次化设计 276

10.2.3  从下向上创建模块 278

10.2.4  设计顶层模块的VHDL源程序 284

10.3  简易交通信号灯控制电路的设计 287

10.3.1  设计要求及系统框图 287

10.3.2  从上到下的层次化设计 289

10.3.3  从下向上创建模块 290

本章小结 294

思考题与习题 294

参考文献 295