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第1章 数制与编码1

1．1概述1

1．1．1模拟电子技术和数字电子技术1

1．1．2脉冲信号和数字信号1

1．1．3数字电路的特点2

1．2数制2

1．2．1四种数制2

1．2．2数制之间的转换3

1．3编码5

1．3．1二-十进制编码6

1．3．2字符编码6

1．4现代数字系统的设计方法7

本章小结8

思考题和习题9

第2章 逻辑代数和VHDL基础10

2．1逻辑代数基本概念10

2．1．1逻辑常量和逻辑变量10

2．1．2基本逻辑和复合逻辑10

2．1．3逻辑函数的表示方法14

2．1．4逻辑函数的相等16

2．2逻辑代数的运算法则17

2．2．1逻辑代数的基本公式17

2．2．2逻辑代数的基本定理17

2．2．3逻辑代数的常用公式19

2．2．4异或运算公式20

2．3逻辑函数的表达式20

2．3．1逻辑函数的常用表达式20

2．3．2逻辑函数的标准表达式21

2．3．3约束及其表示方法23

2．4逻辑函数的公式简化法24

2．4．1逻辑函数简化的意义24

2．4．2逻辑函数的公式简化法25

2．5 VHDL基础26

2．5．1 VHDL设计实体的基本结构26

2．5．2 VHDL语言要素28

2．5．3 VHDL的顺序语句38

2．5．4并行语句43

本章小结46

思考题和习题47

第3章 门电路49

3．1概述49

3．2 TTL集成门50

3．2．1 TTL集成与非门50

3．2．2 TTL与非门的外部特性51

3．2．3 TTL与非门的主要参数55

3．2．4 TTL与非门的改进电路55

3．2．5 TTL集成电路多余输入端的处理57

3．2．6 TTL其他类型的集成电路57

3．2．7 TTL电路的系列产品59

3．3其他类型的双极型集成电路60

3．3．1 ECL电路60

3．3．2 IL电路60

3．4 MOS集成门60

3．4．1 MOS管60

3．4．2 MOS管开关的电路结构和工作原理62

3．4．3 MOS非门63

3．4．4 MOS门64

3．4．5 CMOS门的外部特性68

3．5基于VHDL的门电路设计69

本章小结71

习题71

第4章 组合逻辑电路73

4．1概述73

4．1．1组合逻辑电路的结构和特点73

4．1．2组合逻辑电路的分析方法73

4．1．3组合逻辑电路的设计方法74

4．2若干常用的组合逻辑电路77

4．2．1算术运算电路78

4．2．2编码器80

4．2．3译码器83

4．2．4数据选择器87

4．2．5数值比较器90

4．2．6奇偶校验器92

4．3基于VHDL的组合逻辑电路设计94

4．3．1加法器的设计94

4．3．2编码器的设计96

4．3．3译码器的设计99

4．3．4数据选择器的设计101

4．3．5数值比较器的设计103

4．3．6奇偶校验器的设计104

4．4组合逻辑电路的竞争——冒险现象106

本章小结108

习题109

第5章 触发器112

5．1概述112

5．2基本RS触发器112

5．2．1由与非门构成的基本RS触发器113

5．2．2由或非门构成的基本RS触发器115

5．3钟控触发器116

5．3．1钟控RS触发器116

5．3．2钟控D型触发器118

5．3．3钟控JK触发器119

5．3．4钟控T型触发器120

5．3．5钟控T触发器121

5．4集成触发器121

5．4．1边沿JK触发器121

5．4．2维持-阻塞结构集成触发器122

5．5触发器之间的转换123

5．5．1用JK触发器实现其他类型触发器123

5．5．2用D触发器实现其他类型触发器的转换124

5．6基于VHDL的触发器设计125

5．6．1基本RS触发器的设计125

5．6．2 D锁存器的设计127

5．6．3 D触发器的设计128

5．6．4 JK触发器的设计128

本章小结130

习题130

第6章 时序逻辑电路133

6．1概述133

6．1．1时序逻辑电路功能的描述方法133

6．1．2时序逻辑电路的分析方法134

6．1．3同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路136

6．2寄存器和移位寄存器136

6．2．1数码寄存器136

6．2．2移位寄存器137

6．2．3集成移位寄存器138

6．3计数器140

6．3．1同步计数器的分析140

6．3．2异步计数器143

6．3．3集成计数器146

6．4同步时序逻辑电路的设计149

6．4．1数码寄存器的设计149

6．4．2移位寄存器的设计152

6．4．3同步计数器的设计153

6．4．4顺序脉冲发生器的设计159

6．4．5序列信号发生器的设计160

6．4．6序列信号检测器的设计163

6．4．7一般同步时序逻辑电路的设计164

6．5异步时序逻辑电路的设计169

本章小结171

习题171

第7章 半导体存储器174

7．1概述174

7．1．1半导体存储器的结构174

7．1．2半导体存储器的分类175

7．2随机存储器176

7．2．1静态随机存储器176

7．2．2动态随机存储器177

7．2．3随机存储器的典型芯片178

7．3只读存储器179

7．3．1固定只读存储器179

7．3．2可编程只读存储器180

7．3．3可擦除可编程只读存储器180

7．4半导体存储器的应用181

7．5基于VHDL的存储器设计182

7．5．1 RAM的设计182

7．5．2 ROM的设计184

本章小结185

习题185

第8章 数模和模数转换186

8．1概述186

8．2数模转换187

8．2．1 D／A转换器的结构187

8．2．2 D／A转换器的主要技术指标190

8．2．3集成D／A转换器190

8．3模数转换192

8．3．1 A／D转换器的基本原理192

8．3．2 A／D转换器的类型194

8．3．3 A／D转换器的主要技术指标199

8．3．4集成ADC芯片200

本章小结201

习题202

第9章 数字系统设计203

9．1数字系统的设计方法203

9．1．1 4位二进制计数器的设计204

9．1．2设计七段显示译码器dec7 s205

9．1．3计数译码显示系统电路的设计206

9．2系统设计实例209

9．2．1 8位频率计的设计209

9．2．2交通灯控制电路的设计213

9．2．3数字电压表的设计217

9．2．4信号发生器的设计220

本章小结225

习题226

第10章 可编程逻辑器件227

10．1 PLD的基本原理227

10．1．1 PLD的分类227

10．1．2阵列型PLD230

10．1．3现场可编程门阵列233

10．1．4基于查找表的结构236

10．2 PLD的设计技术238

10．2．1 PLD的设计方法239

10．2．2 PLD的设计流程239

10．2．3在系统可编程技术239

10．2．4边界扫描技术242

10．3 PLD的编程与配置243

10．3．1 CPLD的ISP方式编程243

10．3．2使用PC机的并口配置FPGA244

本章小结245

习题246

第11章 VHDL仿真247

11．1 VHDL仿真支持语句247

11．1．1文件操作247

11．1．2文件操作实例248

11．2 VHDL的仿真方法249

11．2．1 ModelSim的命令式仿真250

11．2．2 ModelSim的波形仿真252

11．2．3 ModelSim交互命令方式仿真256

11．2．4 ModelSim批处理工作方式257

11．3 VHDL测试平台软件的设计257

11．3．1组合逻辑电路测试平台软件的设计258

11．3．2时序逻辑电路测试平台软件的设计260

11．3．3数字系统电路测试平台软件的设计261

本章小结263

习题264

第12章 VHDL综合与优化265

12．1综合的概念265

12．2 VHDL设计的硬件实现266

12．2．1编辑设计文件266

12．2．2编译设计文件269

12．2．3仿真设计文件270

12．2．4编程下载设计文件275

12．3设计优化278

12．3．1面积与速度的优化279

12．3．2时序约束与选项设置280

12．3．3 Fitter设置280

12．4 Quartus Ⅱ的RTL阅读器281

本章小结282

习题282

附录A 国产半导体集成电路型号命名法（GB3430—82）284

附录B Altera DE2开发板使用方法286

参考文献291