數字電子技術基礎

本教材針對職教師資本科專業學生，以培養學生利用所學知識解決實際問題，提高應用能力為目標，採用理論教學與設計項目相結合的編排方式，在介紹數字器件的原理與功能的同時，注重器件的外特性及應用。為突出教材的針對性和實用性，本教材在例題的編排上舉一反三，在設計項目上由淺入深、循序漸進，及時應用學到的器件，注重於學生系統設計能力的培養。

第一篇 數字電路理論基礎

第1章 緒論（3）

1.1 數字信號與數字電路（3）

1.2 數制（4）

1.2.1 十進位（4）

1.2.2 二進位（5）

1.2.3 十六進位（5）

1.2.4 不同進位間的轉換（6）

1.3 二進位補碼（8）

1.4 編碼（10）

1.4.1 BCD碼（10）

1.4.2 循環碼（11）

1.4.3 ASCII碼（12）

習題（12）

第2章 邏輯代數基礎（14）

2.1 邏輯運算（14）

2.1.1 與邏輯（14）

2.1.2 或邏輯（15）

2.1.3 非邏輯（15）

2.1.4 兩種複合運算（16）

2.1.5 兩種特殊運算（17）

2.2 邏輯代數中的公式（18）

2.2.1 基本公式（18）

2.2.2 常用公式（19）

2.2.3 關於異或運算的公式（20）

2.3 邏輯代數中的三種規則（21）

2.3.1 代入規則（21）

2.3.2 反演規則（21）

2.3.3 對偶規則（22）

2.4 邏輯函數的表示方法（22）

2.4.1 真值表（23）

2.4.2 邏輯函數表達式（23）

2.4.3 邏輯圖（23）

2.5 邏輯函數表示方法的相互轉換（24）

2.5.1 根據函數表達式畫出邏輯圖（24）

2.5.2 從邏輯圖寫出函數表達式（24）

2.5.3 從函數表達式列出真值表（25）

2.5.4 從真值表寫出函數表達式（25）

2.6 邏輯函數的標準形式（26）

2.6.1 標準與或式（27）

2.6.2 標準或與式（27）

2.7 邏輯函數的化簡（28）

2.8 無關項在邏輯設計中的應用（34）

習題（37）

第二篇 數字集成電路

第3章 基本門電路（41）

3.1 分立元件門電路（42）

3.1.1 二極體與門（43）

3.1.2 二極體或門（43）

3.1.3 三極體非門（44）

3.2 CMOS集成門電路（46）

3.2.1 CMOS反相器（46）

3.2.2 其他CMOS邏輯門（53）

3.2.3 兩種特殊門電路（55）

3.2.4 CMOS傳輸門（59）

3.3 設計項目（61）

習題（62）

第4章 常用組合邏輯器件（65）

4.1 組合邏輯電路概述（65）

4.2 組合邏輯電路的分析與設計方法（66）

4.2.1 組合邏輯電路的設計方法（66）

4.2.2 組合邏輯電路的分析方法（69）

4.3 編碼器（71）

4.4 解碼器（74）

4.5 數據選擇器與數據分配器（81）

4.6 加法器（86）

4.7 數值比較器（91）

4.7.2 多位數值比較器（92）

4.8 設計項目（94）

習題（95）

第5章 鎖存器與觸發器（98）

5.1 基本鎖存器及其描述方法（98）

5.2 鍾控鎖存器（102）

5.3 脈衝觸發器（104）

5.4 邊沿觸發器（108）

5.5 觸發器的邏輯功能與動作特點（110）

5.6 設計項目（111）

習題（112）

第6章 常用時序邏輯器件（116）

6.1 時序電路的結構和分類（116）

6.2 時序邏輯電路的功能描述（118）

6.3 時序電路的分析與設計方法（120）

6.3.1 同步時序電路的分析方法（120）

6.3.2 同步時序電路的設計方法（123）

6.4 寄存器與移位寄存器（131）

6.4.1 寄存器（131）

6.4.2 移位寄存器（133）

6.5 計數器（137）

6.5.1 同步計數器設計（137）

6.5.2 非同步計數器簡介（148）

6.5.3 其他進位計數器（151）

6.5.4 兩種特殊的計數器（156）

6.6 典型時序邏輯單元電路（159）

6.6.1 順序脈衝發生器（160）

6.6.2 序列信號產生器（161）

6.7 設計項目（165）

6.7.1 交通燈控制器設計（165）

6.7.2 簡易頻率計設計（168）

習題（169）

第7章 存儲器（173）

7.1 ROM （173）

7.2 RAM （177）

7.2.1 靜態RAM （177）

7.2.2 動態RAM （178）

7.3 存儲器容量的擴展（179）

7.4 基於ROM的組合電路設計（180）

7.5 設計項目（181）

7.5.1 DDS信號源設計（181）

7.5.2 LED點陣控制電路設計（184）

習題（186）

第8章 脈衝電路（188）

8.1 描述脈衝的主要參數（188）

8.2 555定時器（189）

8.2.1 施密特電路（190）

8.2.2 單穩態電路（194）

8.2.3 多諧振蕩器（198）

8.3 設計項目（202）

習題（203）

第9章 數模與模數轉換（206）

9.1 數模轉換器（206）

9.1.1 權電阻網路DAC （206）

9.1.2 R-2R網路DAC （208）

9.1.3 D/A轉換器主要描述參數（211）

9.2 模數轉換器（212）

9.2.1 採樣-保持電路（212）

9.2.2 量化與編碼電路（213）

9.2.3 並聯比較型ADC （214）

9.2.4 反饋比較型ADC （216）

9.2.5 雙積分型ADC （219）

9.2.6 A/D轉換器的性能指標（221）

9.3 設計實踐（222）

9.3.1 可編程增益放大器設計（222）

9.3.2 數控直流穩壓電源設計（223）

9.3.3 溫度測量電路設計（225）

習題（226）

第三篇 數字設計新技術

第10章 EDA技術簡介（229）

10.1 PLD的發展歷史（229）

10.2 硬體描述語言（230）

10.2.1 Verilog HDL （230）

10.2.2 VHDL （231）

10.2.3 System Verilog和SystemC （232）

10.3 EDA工具軟體（233）

10.3.1 集成開發環境（233）

10.3.2 模擬軟體（233）

10.3.3 綜合軟體（234）

10.4 基於EDA技術的設計方法（234）

第11章 Verilog硬體描述語言（236）

11.1 Verilog HDL基本結構（236）

11.1.1 簡單示例（236）

11.1.2 模塊的基本結構（237）

11.2 三種描述方法（241）

11.2.1 行為描述（241）

11.2.2 數據流描述（249）

11.2.3 結構描述（249）

11.2.4 混合描述（252）

11.3 層次化設計方法（253）

11.4 Verilog HDL語法（254）

11.4.1 基本語法（254）

11.4.2 數據類型（257）

11.4.3 參數定義（262）

11.4.4 運算符與表達式（262）

11.5 Test Bench測試程序（268）

第12章　常用數字器件的描述（271）

12.1 組合邏輯電路的描述（271）

12.1.1 基本門電路（271）

12.1.2 編碼器（271）

12.1.3 解碼器（273）

12.1.4 顯示解碼器（274）

12.1.5 數據選擇器（275）

12.1.6 數值比較器（276）

12.1.7 三態緩衝器（276）

12.1.8 奇偶校驗器（277）

12.2 時序邏輯電路描述（278）

12.2.1 鎖存器與觸發器（278）

12.2.2 計數器（281）

12.2.3 分頻器（283）

12.3 存儲器設計（284）

12.4 設計項目（285）

12.4.1 100MHz頻率計的設計（285）

12.4.2 正弦波信號源設計（288）

12.4.3 VGA顯示控制電路設計（291）

第13章 有限狀態機設計（298）

13.1 有限狀態機設計方法（298）

13.2 狀態編碼（300）

13.3 狀態機設計示例（300）

13.4 設計項目（303）

13.4.1 逐次漸近式A/D轉換器的設計（303）

13.4.2 交通燈控制器設計（306）

13.4.3 等精度頻率計的設計（308）

附錄A 門電路邏輯符號對照表（313）

附錄B 常用數字集成電路引腳速查（314）

附錄C 常用集成電路索引（316）

參考文獻（331）