数字电路与逻辑设计

　　数字电路与逻辑设计是计算机专业和电子信息类专业的一门重要硬件基础课，其理论性和实践性很强，尤其强调工程应用。数字电路又是现代电子技术、计算机硬件电路、通信电路、信息与自动化技术的基础. 而且是集成电路设计的基础！在高速发展的电子产业中数字电路具有较简单又容易集成的课程。

　　 书 名: 数字电路与逻辑设计

　　作　者：徐惠民 延明

　　出版社： 人民邮电出版社

　　出版时间： 2009年09月

　　ISBN: 9787115197672

　　开本： 16开

　　定价: 33.00 元

　　《数字电路与逻辑设计》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。《数字电路与逻辑设计》系统地介绍了数字电路与逻辑设计的基本概念及分析和设计方法。《数字电路与逻辑设计》的编写本着经典和现代相结合的原则，对于经典的概念、原理和方法进行准确的、深入浅出的讲解；对于现代的数字技术和设计方法，则是有针对性地选择了一些最新的设计理念和方法。《数字电路与逻辑设计》普遍采用了逻辑仿真的波形图，使得分析和设计的结果更有真实感。全书共分9章，包括数字电路中的数和编码、逻辑代数基础、集成门电路、组合逻辑电路的分析和设计、集成触发器、时序逻辑电路的分析和设计、大规模数字集成电路、数/模和模/数转换、VHDL描述逻辑电路等内容。《数字电路与逻辑设计》可作为高等院校通信、信息、电子工程、计算机、自动化等相关专业的本科教材，也可供相关专业的研究生和工程技术人员阅读参考。

　　第1章 数字电路中的数和编码

　　1.1 十进制数的二进制编码

　　1.1.1 有权码和无权码

　　1.1.2 格雷码

　　1.1.3 二-十进制码的运算

　　1.2 用补码表示负数

　　1.2.1 补码

　　1.2.2 补码加法

　　本章小结

　　习题和思考题

　　第2章 数字逻辑基础

　　2.1 逻辑变量和逻辑函数

　　2.1.1 逻辑变量和逻辑系统

　　2.1.2 基本逻辑运算和布尔代数公理

　　2.1.3 其他常用逻辑运算

　　2.2 布尔代数的定律和规则

　　2.2.1 布尔代数的基本定律

　　2.2.2 布尔代数的常用公式

　　2.2.3 布尔代数的三个规则

　　2.3 逻辑函数的标准表达式

　　2.3.1 逻辑函数的最小项表达式

　　2.3.2 逻辑函数的最大项表达式

　　2.3.3 最小项表达式和最大项表达式的关系

　　2.3.4 非标准表达式到标准表达式的转换

　　2.3.5 任意项及其表示

　　2.4 代数法化简逻辑函数

　　2.4.1 逻辑函数化简的标准

　　2.4.2 代数化简法

　　2.5 卡诺图法化简逻辑函数

　　2.5.1 卡诺图及其构成

　　2.5.2 卡诺图化简逻辑函数的基本原理

　　2.5.3 如何将逻辑函数填入卡诺图

　　2.5.4 卡诺图化简的步骤及举例

　　2.6 硬件描述语言及逻辑仿真

　　2.6.1 硬件描述语言

　　2.6.2 逻辑仿真

　　本章小结

　　习题和思考题

　　第3章 集成逻辑门电路

　　3.1 数字集成电路的发展

　　3.2 二极管门电路

　　3.2.1 二极管与门

　　3.2.2 二极管或门电路

　　3.2.3 正逻辑和负逻辑

　　3.3 三极管反相器

　　3.3.1 三极管非门电路

　　3.3.2 三极管反相器的负载电流

　　3.4 TTL集成逻辑门电路

　　3.4.1 TTL集成与非门

　　3.4.2 TTL逻辑门的特性参数

　　3.5 其他TTL集成门电路

　　3.5.1 74系列集成电路

　　3.5.2 抗饱和TTL电路

　　3.5.3 TTL或非门电路

　　3.5.4 集电极开路门

　　3.5.5 TTL三态门

　　3.6 CMOS集成电路

　　3.6.1 CMOS反相器

　　3.6.2 其他CMOS逻辑电路

　　3.6.3 CMOS漏极开路门和三态门

　　3.6.4 CMOS传输门

　　3.6.5 CMOS集成电路的使用

　　3.7 ECL集成电路

　　3.7.1 基本ECL门的组成

　　3.7.2 ECL电路的特点

　　本章小结

　　习题和思考题

　　第4章 组合逻辑电路的分析和设计

　　4.1 组合逻辑电路的特点

　　4.2 组合逻辑电路的分析

　　4.2.1 组合逻辑电路的分析步骤

　　4.2.2 组合逻辑电路分析举例

　　4.3 组合逻辑电路的设计

　　4.3.1 组合逻辑电路的设计步骤

　　4.3.2 组合逻辑电路的实现方式

　　4.3.3 组合逻辑电路设计举例

　　4.4 中规模组合逻辑电路

　　4.4.1 加法器和减法器

　　4.4.2 编码器

　　4.4.3 译码器

　　4.4.4 数据选择器

　　4.4.5 数值比较器

　　4.4.6 奇偶校验器/发生器

　　4.4.7 中规模组合电路用于逻辑设计

　　4.5 组合逻辑电路的竞争和冒险

　　4.5.1 冒险的分类

　　4.5.2 冒险的识别和消除

　　本章小结

　　习题和思考题

　　第5章 集成触发器

　　5.1 时序逻辑电路的特点

　　5.2 触发器的基本特性及其记忆作用

　　5.3 电位型触发器

　　5.3.1 基本RS触发器

　　5.3.2 可控RS触发器

　　5.3.3 其他可控触发器

　　5.3.4 电位型触发器的局限性

　　5.3.5 电位型触发器的应用：锁存器

　　5.4 钟控型触发器

　　5.4.1 主从触发器

　　5.4.2 边沿触发器

　　5.5 触发器的逻辑符号

　　5.6 CMOS触发器

　　5.6.1 带使能端D触发器

　　5.6.2 CMOS主从D触发器

　　5.6.3 CMOS JK触发器

　　5.7 触发器的转换

　　5.8 集成触发器的时间参数

　　5.8.1 建立时间和保持时间

　　5.8.2 时钟信号的时间参数

　　5.9 钟控触发器构成的常用时序电路

　　5.9.1 寄存器

　　5.9.2 移位寄存器

　　5.9.3 计数器

　　本章小结

　　习题和思考题

　　第6章 时序逻辑电路的分析和设计

　　6.1 时序电路的分类和描述

　　6.1.1 时序电路的一般分类

　　6.1.2 同步时序电路的分类

　　6.1.3 同步时序电路的描述

　　6.2 常用同步时序电路的分析

　　6.2.1 同步时序电路分析的步骤

　　6.2.2 同步计数器的分析

　　6.2.3 移位寄存器及其应用电路的分析

　　6.3 常用时序电路的设计

　　6.3.1 基本的设计步骤

　　6.3.2 同步计数器的设计

　　6.3.3 序列信号发生器

　　6.3.4 M序列发生器

　　6.4 异步计数器

　　6.4.1 异步计数器的基本形式

　　6.4.2 异步计数器的分析

　　6.5 中规模时序集成电路

　　6.5.1 中规模集成计数器

　　6.5.2 中规模计数器的应用

　　6.5.3 中规模移位寄存器

　　6.5.4 中规模移位寄存器的应用

　　6.6 一般时序电路的分析

　　6.6.1 一般时序电路的特点

　　6.6.2 一般时序电路分析举例

　　6.7 一般时序电路的设计

　　6.7.1 设计步骤

　　6.7.2 状态表的建立

　　6.7.3 状态表的简化

　　6.7.4 状态分配

　　本章小结

　　习题和思考题

　　第7章 大规模数字集成电路

　　7.1 大规模数字集成电路概述

　　7.1.1 大规模集成电路的分类

　　7.1.2 专用集成电路的分类

　　7.1.3 可编程逻辑器件及其发展

　　7.1.4 PLD的分类

　　7.1.5 PLD的性能特点

　　7.2 存储器

　　7.2.1 随机存储器

　　7.2.2 只读存储器

　　7.2.3 ROM作为逻辑器件

　　7.2.4 存储器容量的扩展

　　7.3 可编程逻辑阵列

　　7.3.1 PLA结构的特点

　　7.3.2 用PLA设计逻辑电路

　　7.4 可编程阵列逻辑

　　7.4.1 PAL的逻辑结构

　　7.4.2 PAL芯片示例

　　7.5 通用阵列逻辑

　　7.5.1 GAL和PAL的区别

　　7.5.2 输出逻辑宏单元

　　7.5.3 GAL芯片示例

　　7.6 复杂可编程逻辑器件

　　7.6.1 CPLD器件的基本体系结构

　　7.6.2 CPLD器件结构举例

　　7.6.3 宏单元的构成

　　7.6.4 PIA和I/O控制块

　　7.6.5 CPLD产品举例

　　7.7 现场可编程门阵列

　　7.7.1 FPGA芯片的基本结构

　　7.7.2 Altera公司FPGA芯片基本结构

　　7.7.3 逻辑阵列块

　　7.7.4 逻辑单元

　　7.7.5 嵌入式RAM块

　　7.7.6 输入输出单元

　　7.7.7 FPGA芯片的编程

　　7.7.8 FPGA产品举例

　　7.8 CPLD和FPGA的比较

　　本章小结

　　习题和思考题

　　第8章 数模和模数转换

　　8.1 数模转换器

　　8.1.1 数模转换器的基本要求

　　8.1.2 数模转换器的主要参数

　　8.1.3 数模转换器的一般框图

　　8.1.4 权电阻网络数模转换器

　　8.1.5 倒T形网络数模转换器

　　8.1.6 权电流源网络数模转换器

　　8.1.7 单电流源网络数模转换器

　　8.1.8 数模转换器的选用

　　8.2 模数转换器

　　8.2.1 模数转换的一般过程

　　8.2.2 模数转换器的主要参数

　　8.2.3 逐次比较型模数转换器

　　8.2.4 双积分型模数转换器

　　8.2.5 并联比较型模数转换器

　　8.2.6 ∑-Δ模数转换器

　　8.2.7 流水线型模数转换器

　　8.2.8 模数转换器的选用

　　本章小结

　　习题和思考题

　　第9章 VHDL描述逻辑电路

　　9.1 基于硬件描述语言的设计过程

　　9.1.1 VHDL的基本特点

　　9.1.2 设计过程

　　9.1.3 Quartus II设计软件

　　9.2 VHDL描述的基本结构

　　9.2.1 实体描述

　　9.2.2 结构体描述

　　9.2.3 VHDL的3种描述

　　9.3 数据类型、运算符和表达式

　　9.3.1 枚举类型

　　9.3.2 数组类型

　　9.3.3 VHDL运算符

　　9.3.4 常量的定义

　　9.3.5 VHDL表达式

　　9.4 VHDL的库和包

　　9.4.1 VHDL库的种类和使用

　　9.4.2 程序包

　　9.4.3 库和程序包的引用

　　9.5 数据流描述

　　9.5.1 并行赋值语句

　　9.5.2 条件赋值语句

　　9.5.3 选择信号赋值语句

　　9.6 性能描述

　　9.6.1 PROCESS语句

　　9.6.2 信号和变量赋值语句

　　9.6.3 分支语句

　　9.6.4 循环语句

　　9.7 结构描述

　　9.7.1 部件声明语句

　　9.7.2 部件描述语句

　　9.8 VHDL描述组合逻辑电路

　　9.8.1 译码电路的描述

　　9.8.2 编码器的描述

　　9.9 触发器的VHDL描述

　　9.9.1 电位型触发器的VHDL描述

　　9.9.2 钟控型触发器的VHDL描述

　　9.10 时序部件的VHDL描述

　　9.10.1 计数器的VHDL描述

　　9.10.2 移位寄存器的VHDL描述

　　9.10.3 时序机的VHDL描述

　　本章小结

　　习题和思考题

　　参考文献

　　……

《数字电路与逻辑设计(第2版)》：反映了数字电子技术和应用的最新发展

突出“理论够用，实用为主”的原则，对集成电路的讨论强化“外部”，淡化“内部”，着眼于方法和能力的培养

实例丰富，每章均有小结和习题，以加深学生对内容的掌握和理解

适合学生循序渐进地学习

插图：

第1章数字逻辑电路基础知识

随着数字信号与系统的开发和应用，现在，众多的电子系统，诸如，电子计算机、通信系统、自动控制系统、影视音响系统无一不使用数字电路。数字电路同模拟电路一样，也经历了由电子管和半导体分立元件组成的分立器件电路，发展成在微小的芯片上集成半导体器件及无源器件的集成电路。但是对数字电路而言，这种电路的集成度已达到超大规模集成电路的水平，因而提高了数字电路的可靠性，缩小了系统的体积，更有利于大批量生产，达到提高产品技术经济指标的目的。本章首先讨论数字电路的特点，然后讨论数字电路常用的数制、码制，最后介绍基本的逻辑运算。

1.1数字电路的特点

模拟电路处理的信号是模拟信号，其时间变量是连续的，因而也称它为连续时间信号。数字电路处理的信号是数字信号，而数字信号的时间变量是离散的，这种信号也常称为离散时间信号。与模拟电路相比，数字电路具有以下特点：

（1）数字信号常用二进制数来表示。每位数有两个数码，即0和1。将实际中彼此联系又相互对立的两种状态，例如电压的有和无、电平的高和低，以及开关的通和断、灯泡的灭和亮等状态抽象出来用0和1来表示，称为逻辑0和逻辑1。而且在电路上，可用电子器件的开关特性来实现，由此形成数字信号，所以数字电路又可称为数字逻辑电路。

（2）数字电路中，器件常工作在开关状态，即饱和或截止状态，而模拟电路器件经常工作在放大状态。

《数字电路与逻辑设计》一书白2004年出版以来，被许多院校和培训部门选为教材，得到了广大读者的关心。随着电子技术、计算机技术的迅猛发展及教改的进一步深入，原书中的一些内容需要进一步完善，同时，在课程体系和讲授方面也需要做必要的调整和改进。因此，本书在初版的基础上进行了修改，以便更好地适应当前数字电子技术课程教学的需要。

在本书的第二版修订工作中，仍依据教育部（原国家教委）1995年颁发的“高等工业学校电子技术基础课程教学基本要求”，同时，继续遵循本书第一版的编写原则：“保证基础，精选内容，加强方法，突出应用，由浅入深，利于自学”。在内容和体系上做了如下修订。

首先，为了适应现代电子技术迅速发展的需要，能够较好地面向21世纪，面向数字化和专用集成电路的新时代，在保证基本概念、基本原理和基本方法的前提下，突出综合能力的培养和训练以及集成电路逻辑特性的介绍。

其次，在本书中，为了更好地理解集成门电路的工作原理，增加了半导体二极管、晶体管和MOs管的开关特性。为了突出应用，增加了方法应用的实例，加强了逻辑电路的设计部分。

最后，在修订时，注意保持和发扬原书的风格和特点，力求简明扼要，深入浅出，便于自学。在内容的安排和介绍中不仅思路清晰，而且注意归纳提出的问题和解决问题的步骤，注重教学效果，为此，增加了重要内容的例题、习题、习题答案和白测试卷。