数字电路与系统设计 PDF 文档

Question

本书是工业和信息化部 十二五 规划教材。本着加强基础的原则，本书着重讲述数字电路的基础知识，涵盖电子信息类专业本科生所应该掌握的相关专业基础知识，重点突出逻辑分析与逻辑设计部分。本书对所涉及的器件做全面、详细的介绍，采用业界习惯使用的 ANSI/IEEE Std 91a-1991 符号系统中的第二套，即特定符号系统，以与数据手册相适应。全书共分 11 章，主要内容包括：数制与编码、逻辑代数基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、锁存器与触发器、常用时序电路组件、时序逻辑电路、脉冲信号的产生和整形、数模与模数变换器、存储器及可编程器件概述、ASM 图与系统设计等。本书配套电子课件、习题参考答案等。

本书可作为高等学校电子信息、通信工程、计算机科学与技术、电气工程及其自动化、机电工程等本科专业相关课程的教材，也可供相关领域的工程技术人员学习参考。

本书根据作者多年教学经验编写而成。虽然现代集成电路技术发展十分迅速，数字集成电路的功能越来越强大，但是其应用基础还是传统的数字电路的内容。本着加强基础的原则，本书重点讲述数字电路的分析与设计方法，简要介绍了电子信息类专业学生应该具备的数制与编码、逻辑门电路基础、波形的产生与整形、ADC/DAC 及现代广泛应用的可编程器件方面的知识。只有打牢基础，才可能在实践中比较容易地学习、掌握新器件的使用方法，从而在求职、开发新产品等领域的竞争中立于不败之地。为满足日益增长的对数字系统设计方法的需求，本书编写了一章数字系统设计方法的内容。

目录
第 1 章 数制与编码
1.1 数制
1.2 数制转换
1.2.1 二、八、十六进制到十进制的转换
1.2.2 二、八、十六进制之间的转换
1.2.3 十进制到二、八、十六进制的转换
1.3 二进制符号数的表示方法
1.3.1 原码表示法
1.3.2 反码表示法
1.3.3 补码表示法
1.3.4 符号数小结
1.4 二-十进制编码
1.5 格雷码
1.6 ASCII 字符集
1.7 检错码和纠错码
1.7.1 检错码
1.7.2 纠错码
小结
习题
第 2 章 逻辑代数基础
2.1 概述
2.1.1 事物的二值性
2.1.2 布尔代数
2.2 逻辑变量和逻辑函数
2.2.1 基本的逻辑运算和逻辑变量
2.2.2 逻辑函数
2.2.3 逻辑函数与逻辑电路的关系
2.3 逻辑代数的基本运算规律
2.3.1 逻辑代数的基本定律
2.3.2 三个重要规则
2.3.3 逻辑代数基本定理
2.3.4 复合逻辑运算和复合逻辑门
2.4 逻辑函数的两种标准形式
2.4.1 最小项和最大项
2.4.2 标准表达式和真值表
2.5 逻辑函数的代数化简法
2.5.1 化简逻辑函数的意义及化简方法
2.5.2 代数化简法
2.6 逻辑函数的卡诺图化简法
2.6.1 卡诺图
2.6.2 最小项的合并规律
2.6.3 用卡诺图化简逻辑函数
2.6.4 多输出逻辑函数的卡诺图化简法
2.7 非完全描述逻辑函数
2.7.1 非完全描述逻辑函数
2.7.2 利用无关项化简非完全描述逻辑函数
2.8 逻辑函数的描述
2.8.1 逻辑函数的描述方法
2.8.2 逻辑函数描述方法之间的转换
^(＊)2.9 逻辑函数的 Q-M 化简法
2.9.1 蕴涵项，主蕴涵项，本质蕴涵项
2.9.2 Q-M 化简法推演过程
2.9.3 覆盖过程
2.9.4 非完全描述逻辑函数的 Q-M 化简法
小结
习题
第 3 章 逻辑门电路
3.1 概述
3.2 晶体管的开关作用
3.2.1 二极管的开关作用
3.2.2 三极管的开关特性
3.3 基本逻辑门电路
3.3.1 分立元件门电路
3.3.2 复合门电路
3.4 TTL 集成门电路
3.4.1 T TL“与非”门的基本原理
3.4.2 T TL“与非”门的特性及参数
3.5 其他类型的 TTL 门电路
3.5.1 集电极开路“与非”门
3.5.2 三态输出门
3.6 MOS 门电路
3.6.1 CMOS 反相器
3.6.2 其他逻辑功能的 CMOS 门电路
3.6.3 CMOS 门电路的特点及使用
3.7 CMOS 数字集成电路的各种系列
3.8 TTL 与 CMOS 电路的级联
3.8.1 由 T TL 驱动 CMOS
3.8.2 由 CMOS 驱动 T TL
小结
习题
第 4 章 组合逻辑电路
4.1 概述
4.2 常用数字集成组合逻辑电路
4.2.1 编码器
4.2.2 译码器
4.2.3 加法器
4.2.4 数值比较器
4.2.5 数据选择器和数据分配器
4.3 组合电路逻辑分析
4.3.1 组合电路逻辑分析步骤
4.3.2 组合电路逻辑分析实例
4.4 组合电路逻辑设计
4.4.1 用小规模集成电路实现逻辑函数
4.4.2 用中规模集成电路实现逻辑函数
4.4.3 一般设计步骤和设计举例
4.5 组合逻辑电路中的竞争与冒险现象
4.5.1 竞争与冒险现象及其成因
4.5.2 冒险现象的类型及识别
4.5.3 冒险现象的排除
小结
习题
第 5 章 锁存器与触发器
5.1 基本 RS 锁存器
5.1.1 电路结构
5.1.2 功能分析
5.1.3 功能描述
5.1.4 集成基本 RS 锁存器
＊5.1.5 防抖动开关
5.1.6 基本 RS 锁存器存在的问题
5.2 门控 RS 锁存器
5.2.1 电路结构
5.2.2 功能分析
5.2.3 功能描述
5.2.4 门控 RS 锁存器的特点
5.3 D 锁存器
5.3.1 电路结构
5.3.2 功能分析
5.3.3 D 锁存器功能描述
5.3.4 集成 D 锁存器
5.4 主从式 RS 触发器
5.4.1 电路结构
5.4.2 功能分析
5.4.3 功能描述
5.5 TTL 主从式 JK 触发器
5.5.1 电路结构
5.5.2 功能分析
5.5.3 功能描述
5.6 TTL 维持阻塞式 D 触发器
5.6.1 电路结构
5.6.2 功能分析
5.6.3 功能描述
5.6.4 集成维持阻塞式 D 触发器
5.7 CMOS 锁存器与触发器
5.7.1 CMOS 锁存器
5.7.2 CMOS 触发器
5.8 T 触发器和 Tˈ触发器
5.8.1 T 触发器
5.8.2 Tˈ触发器
5.9 触发器的功能转换
5.9.1 状态方程法
5.9.2 驱动表法
5.10 触发器的动态参数
小结
习题
第 6 章 常用时序电路组件
6.1 寄存器
6.1.1 锁存器组成的寄存器
6.1.2 触发器组成的寄存器
6.2 异步计数器
6.2.1 异步二进制加法计数器
6.2.2 脉冲反馈复位（置位）式任意模 M 异步加法计数器
6.2.3 异步二进制减法计数器
6.2.4 可逆异步二进制计数器
6.2.5 n 位异步二进制计数器小结
6.3 同步二进制计数器
6.4 集成计数器
6.4.1 异步二-五-十计数器 74LS290
6.4.2 同步二进制计数器 74LS161/74LS163
6.4.3 其他集成计数器
6.5 移位寄存器
6.5.1 移位寄存器
6.5.2 移位寄存器的应用
6.5.3 多功能移位寄存器 74LS194
6.5.4 其他集成移存器
小结
习题
第 7 章 时序逻辑电路
7.1 概述
7.1.1 同步时序电路的特点与结构
7.1.2 同步状态机
7.1.3 同步时序电路的描述方法
7.2 同步时序逻辑电路——状态机的分析
7.2.1 同步时序电路的分析步骤
7.2.2 同步时序电路分析实例
7.3 同步时序逻辑电路——状态机的设计
7.3.1 逻辑抽象
7.3.2 状态化简
7.3.3 状态分配（状态编码）
7.3.4 触发器类型的选择
7.3.5 逻辑方程组的获取
7.4 实用时序逻辑电路的分析与设计
7.4.1 同步计数器和同步分频器
7.4.2 移存型计数器
7.4.3 同步序列信号发生器
7.4.4 阻塞反馈式异步计数/分频器
小结
习题
第 8 章 脉冲信号的产生和整形
8.1 概述
8.2 连续矩形脉冲波的产生
8.2.1 环形振荡器
8.2.2 对称式多谐振荡器
8.2.3 石英晶体多谐振荡器
8.3 单稳态触发器
8.3.1 由门电路组成的单稳态触发器
8.3.2 集成单稳态触发器
8.3.3 单稳态触发器的应用
8.4 施密特触发器
8.4.1 由门电路组成的施密特触发器
8.4.2 集成施密特触发器
8.4.3 施密特触发器的应用
8.5 555 定时器及其应用
8.5.1 555 定时器的电路结构及功能
8.5.2 555 定时器的应用
小结
习题
第 9 章 数模与模数变换器
9.1 数模转换器
9.1.1 权电阻型 DAC
9.1.2 R-2R T 形电阻网络 DAC
9.1.3 倒 T 形电阻网络 DAC
9.1.4 DAC 中的电子开关
9.1.5 单片集成 DAC AD7520 及其用法
9.1.6 DAC 的主要参数
9.1.7 DAC 的应用
9.2 模数转换器
9.2.1 采样保持
9.2.2 量化与编码
9.2.3 并行比较式 ADC
9.2.4 计数式 ADC
9.2.5 逐次比较式 ADC
9.2.6 双积分式 ADC
9.2.7 集成 ADC 举例
9.2.8 ADC 的参数
小结
习题
第 10 章 存储器及可编程器件概述
10.1 只读存储器
10.1.1 ROM 的结构与原理
10.1.2 现代 ROM 的行列译码结构
10.1.3 PROM、EPROM、EEPROM
10.1.4 ROM 的内部结构及 ROM 的扩展
10.2 随机存取存储器 RAM
10.2.1 概述
10.2.2 静态随机存储器 SRAM
10.2.3 动态随机存储器 DRAM
10.3 可编程逻辑器件 PLD 简介
10.3.1 可编程逻辑阵列 PLA
10.3.2 可编程逻辑器件 PAL、GAL
小结
习题
第 11 章 ASM 图与系统设计
11.1 寄存器传输级 RTL
11.2 算法状态机 ASM
11.2.1 ASM 图
11.2.2 ASM 图举例
11.3 交通灯控制器的设计
11.3.1 系统分析
11.3.2 系统构成
11.3.3 交通灯控制系统的 ASM 图
11.3.4 主状态机的设计
11.3.5 寄存器及组合模块的设计
11.3.6 交通灯控制器系统的实现
11.4 数字乘法器的设计
11.4.1 系统分析
11.4.2 总体方案
11.4.3 ASM 图
11.4.4 主状态机的设计
11.4.5 寄存器及组合模块的设计
11.4.6 数字乘法器的实现
小结
习题

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