数字电子技术基础（第三版）

　　作为本科数字电子技术的教科书，本书借鉴了目前国外知名高校同类教材的选材和教学理念，将传统的数字电子技术作为通向现代数字电子技术的桥梁，在总体上不减少传统和现代数字电子技术基本内容，且保证教学成效的前提下，最大限度地降低对前期基础知识的依赖，循序渐进地推出该课程所有必须讲授的内容，从而打破教学模式的局限，将目标定位于使学习者在数字电子技术的基础理论、实践能力和创新精神三方面有明显的进步。本书将引导学习者基于现代数字电子技术理论，在全新的软硬件平台上实践已学到的数字电子技术基础知识，有效提高面向现代数字电子技术的工程能力，以高起点适应相关后续课程的要求。书中还给出了大量自主创新设计实践项目。 相比于同类型的传统教材，本书的特色突出表现在：将传统和现代的教学内容和教学方法有机融为一体；能毫无障碍地在低年级进行教学（如在本科第一学期）；强调并着力培养学生的自主创新能力。 本书可作为本科或高职院校电子信息类、自动化类、计算机类、仪器类等专业的专业基础课教材，或作为相关专业技术人员的自学参考书。

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目　　录
第1章　数制与编码.... 1
1.1　模拟信号与数字信号.... 1
1.1.1　模拟信号与数字信号的概念... 1
1.1.2　数字电路与模拟电路的区别... 1
1.1.3　数字电路的特点... 2
1.2　数字系统中的数制.... 3
1.2.1　十进制数... 3
1.2.2　二进制数... 4
1.2.3　十六进制数... 5
1.2.4　八进制数... 6
1.3　不同数制间的转换.... 6
1.3.1　十六进制数、二进制数与十进制数间的转换... 6
1.3.2　十进制数转换为二进制数、十六进制数... 7
1.3.3　二进制数与十六进制数、八进制数间的转换... 7
1.4　数字系统中数的表示方法和格式.... 8
1.4.1　二-十进制编码... 8
1.4.2　带符号位的二进制码... 10
1.4.3　可靠性编码... 13
1.4.4　标准字符码... 15
1.4.5　条形码和二维码... 16
习题.... 17
第2章　逻辑代数基础.... 19
2.1　逻辑代数的基本运算.... 19
2.1.1　逻辑代数的基本概念... 19
2.1.2　逻辑代数的3种基本逻辑运算... 20
2.1.3　复合逻辑运算... 21
2.2　逻辑代数的运算规则.... 23
2.2.1　逻辑代数的基本公理... 23
2.2.2　逻辑代数的基本定律... 23
2.2.3　逻辑代数的基本规则... 24
2.2.4　若干常用公式... 25
2.3　逻辑函数表述方法.... 27
2.3.1　逻辑函数的表示方法... 27
2.3.2　真值表与逻辑表达式的相互转换... 28
2.3.3　逻辑表达式的常用形式... 29
2.4　逻辑函数的标准形式.... 29
2.4.1　最小项和最大项... 30
2.4.2　标准与或式——最小项表达式... 31
2.4.3　标准或与式——最大项表达式... 32
2.5　逻辑函数的化简方法.... 32
2.5.1　代数化简法... 33
2.5.2　卡诺图化简法... 35
2.5.3　具有无关项的逻辑函数及其化简... 40
2.5.4　多输出函数的化简... 41
习题.... 42
第3章　逻辑门电路.... 45
3.1　概述.... 45
3.2　分立元件逻辑门.... 46
3.2.1　二极管与门、或门... 46
3.2.2　晶体管非门... 47
3.3　CMOS集成逻辑门.... 47
3.3.1　增强型MOS管的工作原理... 47
3.3.2　CMOS逻辑门电路... 48
3.3.3　CMOS传输门及其构建的逻辑门... 50
3.4　TTL集成逻辑门.... 51
3.4.1　TTL与非门的工作原理... 51
3.4.2　集电极开路门和漏极开路门... 53
3.4.3　三态门... 54
3.5　集成逻辑门相关概念.... 56
3.5.1　集成逻辑门的性能参数... 56
3.5.2　TTL集成电路逻辑门及同类CMOS器件系列... 61
3.5.3　CMOS与TTL逻辑器件的封装... 62
3.5.4　TTL与CMOS集成电路的传统接口技术... 63
习题.... 63
实验与设计.... 65
第4章　组合逻辑电路的分析与设计.... 67
4.1　组合逻辑电路手工分析.... 67
4.1.1　组合逻辑电路的定义... 67
4.1.2　组合逻辑电路的手工分析步骤... 68
4.1.3　组合逻辑电路分析实例... 68
4.2　组合逻辑电路手工设计方法.... 69
4.2.1　组合逻辑电路手工设计的一般步骤... 69
4.2.2　组合逻辑电路的设计示例... 69
4.3　编码器.... 71
4.3.1　编码器的基本概念... 71
4.3.2　二进制普通编码器... 71
4.3.3　二进制优先编码器... 72
4.3.4　二-十进制优先编码器... 74
4.4　译码器.... 74
4.4.1　译码器的基本概念... 74
4.4.2　二进制译码器... 75
4.4.3　用译码器实现逻辑函数... 75
4.4.4　二-十进制译码器... 77
4.4.5　显示译码器... 77
4.5　数据选择器与数据分配器.... 81
4.5.1　数据选择器的基本概念... 81
4.5.2　集成数据选择器... 81
4.5.3　用数据选择器实现逻辑函数... 83
4.5.4　数据分配器... 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　数值比较器.... 89
4.7.1　1位数值比较器... 89
4.7.2　集成数值比较器... 89
4.7.3　集成数值比较器的扩展... 90
4.8　广义译码器概念.... 91
4.9　可编程逻辑器件的结构与原理.... 92
4.9.1　PLD概述... 92
4.9.2　简单PLD的结构与工作原理... 93
4.10　组合逻辑电路的竞争与冒险.... 96
4.10.1　冒险现象的判断... 97
4.10.2　冒险现象的解决方法... 98
习题.... 98
实验与设计.... 101
第5章　触发器及含触发器的PLD.. 102
5.1　概述.... 102
5.2　基本RS触发器.... 103
5.2.1　基本RS触发器的电路结构和工作原理... 103
5.2.2　基本RS触发器的功能描述... 104
5.2.3　基本RS触发器的应用... 105
5.3　钟控触发器.... 106
5.3.1　钟控RS触发器... 106
5.3.2　钟控D触发器（D锁存器）... 107
5.4　主从触发器.... 109
5.4.1　主从RS触发器... 109
5.4.2　主从JK触发器... 110
5.5　边沿触发器.... 111
5.5.1　边沿D触发器... 111
5.5.2　边沿JK触发器... 114
5.6　触发器间的转换.... 116
5.6.1　D触发器转换为JK、T和T′触发器... 116
5.6.2　JK触发器转换为D、T和T′触发器... 117
5.7　含触发器的PLD的结构与原理.... 117
5.7.1　通用可编程逻辑器件GAL. 118
5.7.2　复杂可编程逻辑器件CPLD.. 120
5.7.3　现场可编程门阵列FPGA.. 121
习题.... 123
实验与设计.... 125
第6章　组合逻辑电路时序分析与自动化设计.... 128
6.1　传统数字技术存在的问题.... 128
6.2　数字系统自动设计流程.... 130
6.2.1　设计输入... 130
6.2.2　硬件描述语言... 131
6.2.3　综合... 131
6.2.4　适配... 131
6.2.5　仿真... 131
6.2.6　硬件测试... 132
6.3　原理图输入法逻辑电路设计.... 132
6.3.1　原理图编辑输入方法... 132
6.3.2　创建工程... 134
6.3.3　功能分析... 137
6.3.4　编译前设置... 137
6.3.5　全程编译... 139
6.3.6　逻辑功能测试... 140
6.4　硬件测试.... 143
6.4.1　引脚锁定... 143
6.4.2　对FPGA编程配置... 145
6.4.3　对FPGA配置器件编程... 146
6.5　用HDL表述广义译码器.... 148
6.5.1　用HDL表述真值表与电路设计... 149
6.5.2　3人表决电路的HDL表述方式... 151
6.5.3　对真值表的其他HDL表述方式... 153
6.6　数字方法去抖动和延时电路设计.... 155
6.6.1　数字去抖动电路设计... 155
6.6.2　数字延时电路的设计与测试... 158
实验与设计.... 160
第7章　时序逻辑电路的分析与设计.... 163
7.1　时序逻辑电路的特点与功能.... 163
7.1.1　时序逻辑电路的结构... 163
7.1.2　时序逻辑电路的分类... 164
7.2　时序逻辑电路的人工分析方法.... 164
7.2.1　同步时序逻辑电路分析... 165
7.2.2　异步时序逻辑电路的分析举例... 167
7.3　时序逻辑电路的人工设计方法.... 169
7.3.1　时序逻辑电路的人工设计步骤... 169
7.3.2　设计举例... 170
7.4　计数器.... 174
7.4.1　异步计数器设计.................................................................................................................... 175
7.4.2　同步计数器设计... 177
7.4.3　专用集成计数器应用... 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
习题.... 194
实验与设计.... 198
第8章　时序逻辑电路的自动化设计与分析.... 200
8.1　用74系列宏模块设计数字电路.... 200
8.1.1　用74390宏模块设计一个2位十进制计数器... 200
8.1.2　可预置型任意模计数器设计... 202
8.2　计数器通用设计模型.... 204
8.2.1　时序逻辑电路设计方案考察... 204
8.2.2　计数器的一般结构模型... 205
8.2.3　普通二进制计数器设计讨论... 205
8.2.4　BCD码计数器设计讨论... 206
8.2.5　模可控计数器设计讨论... 207
8.2.6　反馈清0法构成模12计数器设计讨论... 208
8.2.7　同步加载型计数器设计讨论... 209
8.2.8　异步加载型计数器设计讨论... 209
8.2.9　可逆计数器设计讨论... 210
8.3　从计数器的一般模型到状态机.... 211
8.4　基于一般模型结构的计数器设计.... 212
8.4.1　基于一般模型的十进制计数器设计... 212
8.4.2　含自启动电路的十进制计数器的设计... 214
8.4.3　异步控制型任意模计数器设计... 214
8.4.4　初值可预置型计数器设计... 215
8.5　基于IP核的计数器设计.... 216
8.6　有限状态机的设计与应用.... 219
8.6.1　计数器与状态机的对应关系... 219
8.6.2　步进电机控制电路设计... 220
8.6.3　键触点消抖动电路设计... 222
8.6.4　简易温控系统设计... 224
实验与设计.... 226
第9章　半导体存储器及其应用.... 228
9.1　存储器概述.... 228
9.1.1　存储器分类... 228
9.1.2　半导体存储器性能指标... 229
9.2　只读存储器.... 230
9.2.1　ROM结构和工作原理... 230
9.2.2　ROM的分类... 231
9.2.3　掩膜ROM... 231
9.2.4　可编程ROM... 232
9.3　随机存取存储器.... 234
9.3.1　RAM的分类... 234
9.3.2　RAM的基本结构... 235
9.3.3　SRAM的工作原理... 235
9.3.4　DRAM工作原理... 237
9.3.5　存储器的扩展方法... 238
9.3.6　其他类型的存储器... 240
9.4　存储器应用电路设计.... 241
9.4.1　利用LPM_ROM设计查表式乘法器... 241