數字電子技術基礎

本書為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。全書共分11章，主要內容包括：數制與編碼、邏輯代數基礎、集成邏輯門、組合邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、脈衝波形的產生與整形、存儲器和可編程邏輯器件、數/模和模/數轉換器、VHDL硬體描述語言簡介、VHDL數字系統設計實例等。書中各章均選用了較多的典型實例，並配有相當數量的習題，便於讀者聯繫實際，靈活運用。本書可作為高等學校通信、電子工程、自動控制、工業自動化、檢測技術及電子技術應用等相關專業本科和專科生“數字電路”課程的基本教材和教學參考書，也可作為相關工程技術人員的參考書

第1章 數制與編碼 1

1.1 數字邏輯電路概述 1

1.2 數制 2

1.2.1 進位計數制 2

1.2.2 進位計數制之間的轉換 4

1.3 編碼 7

1.3.1 帶符號數的編碼 7

1.3.2 二-十進位編碼（BCD碼） 9

1.3.3 可靠性編碼 10

1.3.4 字元代碼 11

本章小結 12

習題1 12

第2章 邏輯代數基礎 14

2.1 邏輯代數的基本運算 14

2.1.1 邏輯函數的基本概念 14

2.1.2 三種基本邏輯運算 14

2.2 邏輯代數的基本定律和運算規則 16

2.2.1 基本定律 16

2.2.2 三個重要規則 17

2.2.3 若干常用公式 18

2.3 複合邏輯和常用邏輯門 19

2.3.1 複合邏輯運算和複合門 19

2.3.2 常用邏輯門及邏輯函數表達式的常用形式 21

2.3.3 常用邏輯門的等效符號及有效電平 23

2.4 邏輯函數的兩種標準形式 24

2.4.1 最小項和標準與或式 25

2.4.2 最大項和標準或與式 26

2.5 邏輯函數的化簡方法 27

2.5.1 代數化簡法 27

2.5.2 卡諾圖化簡法 28

2.5.3 具有無關項的邏輯函數及其化簡 35

本章小結 36

習題2 37

第3章 集成邏輯門 41

3.1 數字集成電路的分類 41

3.2 TTL集成邏輯門 42

3.2.1 TTL與非門的工作原理 42

3.2.2 TTL與非門的特性與參數 44

3.2.3 TTL集成電路系列 48

3.2.4 集電極開路門和三態門 50

3.3 CMOS集成邏輯門 53

3.3.1 CMOS反相器 54

3.3.2 CMOS邏輯門 55

3.3.3 CMOS傳輸門 56

3.3.4 CMOS集成電路系列 56

3.4 集成門電路在使用中的實際問題 57

3.4.1 TTL電路與CMOS電路的介面 57

3.4.2 CMOS電路的使用注意事項 59

本章小結 59

習題3 59

第4章 組合邏輯電路 63

4.1 組合邏輯電路的分析 63

4.2 組合邏輯電路的設計 65

4.3 常用中規模組合邏輯器件及應用 68

4.3.1 編碼器 68

4.3.2 解碼器 71

4.3.3 數據選擇器 78

4.3.4 數據分配器 82

4.3.5 數值比較器 83

4.3.6 加法器 85

4.4 組合邏輯電路中的競爭與冒險 88

本章小結 91

習題4 91

第5章 觸發器 96

5.1 基本RS觸發器 96

5.1.1 基本RS觸發器的電路結構和工作原理 96

5.1.2 基本RS觸發器的功能描述 97

5.2 時鐘控制的觸發器 98

5.2.1 鍾控 RS觸發器 99

5.2.2 鍾控 D觸發器（數據鎖存器） 100

5.2.3 鍾控 JK觸發器 101

5.2.4 鍾控 T觸發器和T′觸發器 102

5.2.5 電平觸發方式的工作特點 103

5.3 集成觸發器 103

5.3.1 主從JK觸發器 103

5.3.2 邊沿觸發器 106

5.4 觸發器的邏輯符號及時序圖 108

5.4.1 觸發器的邏輯符號 108

5.4.2 時序圖 109

本章小結 111

習題5 111

第6章 時序邏輯電路 114

6.1 時序邏輯電路概述 114

6.1.1 時序邏輯電路的特點 114

6.1.2 時序邏輯電路的分類 115

6.1.3 時序邏輯電路的功能描述 116

6.2 同步時序邏輯電路的分析 118

6.2.1 同步時序邏輯電路的一般分析步驟 118

6.2.2 同步時序邏輯電路分析舉例 118

6.3 非同步時序邏輯電路的分析方法 121

6.4 同步時序邏輯電路的設計方法 123

6.4.1 同步時序邏輯電路的一般設計步驟 123

6.4.2 同步時序邏輯電路設計舉例 130

6.5 計數器 134

6.5.1 計數器的基本概念 134

6.5.2 同步二進位計數器和同步十進位計數器 134

6.5.3 集成計數器 137

6.6 集成寄存器和移位寄存器 149

6.6.1 寄存器 149

6.6.2 移位寄存器 150

6.6.3 移位型計數器 154

6.7 序列信號發生器 158

6.7.1 順序脈衝發生器 158

6.7.2 序列信號發生器 159

本章小結 165

習題6 166

第7章 脈衝波形的產生與整形 173

7.1 概述 173

7.1.1 脈衝產生電路和整形電路的特點 173

7.1.2 脈衝電路的基本分析方法 173

7.2 555定時器及其應用 174

7.2.1 555定時器的結構與功能 174

7.2.2 555定時器的典型應用 175

7.3 集成單穩態觸發器 180

7.4 石英晶體振蕩器 183

7.4.1 石英晶體 183

7.4.2 石英晶體多諧振蕩器 184

7.4.3 石英晶體振蕩器 187

本章小結 187

習題7 188

第8章 存儲器和可編程邏輯器件 192

8.1 半導體存儲器概述 192

8.2 只讀存儲器(ROM) 193

8.2.1 ROM的結構 193

8.2.2 ROM的類型 194

8.2.3 ROM的應用 197

8.3 隨機存取存儲器(RAM) 200

8.3.1 RAM的基本結構 200

8.3.2 RAM的存儲單元 201

8.4 存儲器容量的擴展 202

8.5 可編程邏輯器件簡介 204

8.5.1 概述 204

8.5.2 PLD電路的表示方法 205

8.5.3 低密度可編程邏輯器件 206

8.5.4 高密度可編程邏輯器件 212

8.5.5 可編程邏輯器件的開發 220

本章小結 223

習題8 224

第9章 數/模和模/數轉換器 227

9.1 概述 227

9.2 D/A轉換器 227

9.2.1 D/A轉換器的基本工作原理 227

9.2.2 D/A轉換器的主要電路形式 228

9.2.3 D/A轉換器的主要技術指標 230

9.2.4 8位集成D/A轉換器DAC0832 231

9.3 A/D轉換器 233

9.3.1 A/D轉換器的基本工作原理 233

9.3.2 A/D轉換器的主要電路形式 235

9.3.3 A/D轉換器的主要技術指標 241

9.3.4 8位集成A/D轉換器ADC0809 242

本章小結 244

習題9 244

第10章 VHDL硬體描述語言簡介 246

10.1 概述 246

10.2 VHDL程序的基本結構 247

10.2.1 實體 247

10.2.2 結構體 248

10.2.3 庫和程序包 249

10.2.4 配置 250

10.3 VHDL的基本語法 251

10.3.1 數據對象 251

10.3.2 數據類型 252

10.3.3 運算操作符 254

10.4 VHDL的主要描述語句 255

10.4.1 順序描述語句 255

10.4.2 并行描述語句 260

10.5 有限狀態機的設計 263

10.6 VHDL描述實例 267

10.6.1 組合電路的描述 267

10.6.2 時序電路的描述 274

本章小結 286

習題10 287

第11章 VHDL數字系統設計實例 288

11.1 數字系統設計簡介 288

11.1.1 數字系統的基本結構 288

11.1.2 數字系統的基本設計方法 288

11.2 數字系統設計實例 289

11.2.1 簡易電子琴 289

11.2.2 用狀態機設計的交通信號控制系統 293

11.2.3 函數信號發生器 300

11.2.4 基於DDS的正弦信號發生器 303

附錄一 常用邏輯符號對照表 308

附錄二 各章專用名詞漢英對照 309

附錄三 數字集成電路的型號命名法 313

附錄四 常用數字集成電路功能分類

索引表 314

參考文獻 316