數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)

前言

　　21世紀(jì)是信息數(shù)字化的時(shí)代，信息時(shí)代以數(shù)字化為基本特征。目前，數(shù)字電子技術(shù)已廣泛應(yīng)用于通信、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、廣播、電視等各領(lǐng)域，已成為從事各個(gè)行業(yè)的工程技術(shù)人員必須掌握的基本理論和技能。然而，數(shù)字電子技術(shù)也是各科技領(lǐng)域中發(fā)展較快的領(lǐng)域之一，其集成電路的集成規(guī)模正以每18個(gè)月翻一番的速度高速發(fā)展，在一塊芯片上集成嵌入CPU、DSP、存儲(chǔ)器和其他控制功能的片上系統(tǒng)和在可編程邏輯器件上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)已成為現(xiàn)實(shí)，并成為電子信息領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。隨之而來(lái)的是數(shù)字系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)方法不斷推陳出新，發(fā)生了革命性的變革，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化已成為當(dāng)今從事電子工程設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)。技術(shù)的進(jìn)步和更新必然要求教學(xué)的內(nèi)容和形式做出相應(yīng)的調(diào)整。為了適應(yīng)數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展和人才培養(yǎng)的需要，作者在從事教學(xué)和實(shí)踐的基礎(chǔ)上編寫(xiě)了這本書(shū)?！　∪珪?shū)共分11章，第1章數(shù)字邏輯基礎(chǔ)，介紹數(shù)字系統(tǒng)中常用的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換、碼制和編碼。第2章邏輯函數(shù)及其化簡(jiǎn)，介紹邏輯代數(shù)、邏輯函數(shù)及函數(shù)化簡(jiǎn)。第3章邏輯門(mén)電路，介紹門(mén)電路的外部特性、典型門(mén)電路的結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)。第4章組合邏輯電路，介紹組合邏輯電路的分析方法、常用的組合邏輯電路和組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。第5章觸發(fā)器，介紹觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、邏輯功能和動(dòng)作特征。第6章時(shí)序邏輯電路，介紹時(shí)序邏輯電路的一般分析方法、常用中規(guī)模組件和同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)。第7章脈沖單元電路，主要介紹由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器及其應(yīng)用。第8章數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，主要介紹數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本工作原理、典型電路和性能指標(biāo)。第9章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，主要介紹各類半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。第10章可編程邏輯器件，在介紹可編程邏輯器件的基本工作原理和結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上，主要介紹通用邏輯陣列GAL、復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA。第11章數(shù)字系統(tǒng)與EDA設(shè)計(jì)，主要介紹EDA工程設(shè)計(jì)流程和自頂向下的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)還將簡(jiǎn)要介紹目前比較流行的基于SOPC的QuartusⅡ軟件集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

內(nèi)容概要

　　《數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)》是高等院校信息與電子技術(shù)類規(guī)劃教材。為了適應(yīng)電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，尤其是現(xiàn)在數(shù)字電子技術(shù)新型器件層出不窮，分析設(shè)計(jì)方法推陳出新，《數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)》在介紹基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，還精選了代表當(dāng)今數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展水平的新技術(shù)和新方法作為教學(xué)內(nèi)容，力求做到基本概念清晰，內(nèi)容全面，定位準(zhǔn)確，技術(shù)先進(jìn)，有較強(qiáng)的可讀性。全書(shū)共11章，主要包括數(shù)字邏輯基礎(chǔ)、邏輯函數(shù)及其簡(jiǎn)化、邏輯門(mén)電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時(shí)序邏輯電路、脈沖單元電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、可編程邏輯器件、數(shù)字系統(tǒng)與EDA設(shè)計(jì)。各章節(jié)均配有適量的例題和習(xí)題，以滿足教學(xué)需要?！　　稊?shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)》適合高等院校電子工程、通信工程、工業(yè)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、儀器儀表、電子對(duì)抗、信號(hào)圖像處理等信息工程類及相關(guān)專業(yè)的本科生或研究生使用，也可作為相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章 數(shù)字邏輯基礎(chǔ)1.1 概述1.2 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換1.3 編碼小結(jié)習(xí)題第2章 邏輯函數(shù)及其化簡(jiǎn)2.1 邏輯代數(shù)的基本概念2.2 邏輯代數(shù)的基本公式和常用公式2.3 邏輯代數(shù)的基本定理2.4 邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式2.5 邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)2.6 無(wú)關(guān)項(xiàng)及其在邏輯函數(shù)中的應(yīng)用小結(jié)習(xí)題第3章 邏輯門(mén)電路3.1 邏輯門(mén)電路的基本概念3.2 半導(dǎo)體二極管和三極管的開(kāi)關(guān)特性3.3 TTL集成門(mén)電路3.4 CMOS門(mén)電路3.5 TTL電路與CMOS電路的接口小結(jié)習(xí)題第4章 組合邏輯電路4.1 概述4.2 組合邏輯電路的分析4.3 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)4.4 常用組合邏輯電路及其應(yīng)用4.5 組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)小結(jié)習(xí)題第5章 觸發(fā)器5.1 概述5.2 基本RS觸發(fā)器5.3 同步RS觸發(fā)器和D鎖存器5.4 主從JK觸發(fā)器5.5 邊沿觸發(fā)型觸發(fā)器5.6 維持-阻塞結(jié)構(gòu)D觸發(fā)器5.7 CMOS傳輸門(mén)構(gòu)成的觸發(fā)器5.8 觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換及集成觸發(fā)器的選用小結(jié)習(xí)題第6章 時(shí)序邏輯電路6.1 概述6.2 時(shí)序邏輯電路分析6.3 同步時(shí)序電路邏輯設(shè)計(jì)6.4 采用小規(guī)模數(shù)字集成芯片實(shí)現(xiàn)同步時(shí)序電路功能6.5 計(jì)數(shù)器時(shí)序邏輯模塊6.6 利用計(jì)數(shù)器模塊設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路6.7 寄存器及其應(yīng)用小結(jié)習(xí)題第7章 脈沖單元電路7.1 脈沖信號(hào)與脈沖電路7.2 集成門(mén)脈沖單元電路7.3 555定時(shí)器及其應(yīng)用小結(jié)習(xí)題第8章 數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器8.1 概述8.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器8.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器小結(jié)習(xí)題第9章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器9.1 概述9.2 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器9.3 只讀存儲(chǔ)器9.4 用存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)小結(jié)習(xí)題第10章 可編程邏輯器件10.1 概述10.2 PLD的發(fā)展進(jìn)程和分類方法10.3 PLD電路的表示方法和基本結(jié)構(gòu)10.4 通用陣列邏輯GAL10.5 復(fù)雜可編程邏輯器件10.6 現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列小結(jié)習(xí)題第11章 數(shù)字系統(tǒng)與EDA設(shè)計(jì)11.1 概述11.2 EDA的工程設(shè)計(jì)流程11.3 QuartusII集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介小結(jié)習(xí)題附錄A 集成電路主要性能參數(shù)附錄B 半導(dǎo)體集成電路型號(hào)命名方法漢英名詞術(shù)語(yǔ)對(duì)照表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第2章 邏輯函數(shù)及其化簡(jiǎn)　　本章將介紹表達(dá)和分析數(shù)字邏輯系統(tǒng)的工具。首先從邏輯函數(shù)的概念、特征、，基本邏輯關(guān)系、基本邏輯運(yùn)算、表示方式及轉(zhuǎn)換出發(fā)，扼要地介紹邏輯代數(shù)的基本公式、常用公式和重要定理，然后講述邏輯函數(shù)相等的概念，并由此引出邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式和邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法。具體而熟練地掌握它們是學(xué)好本課程的基礎(chǔ)，也是運(yùn)用數(shù)字邏輯電路分析和解決實(shí)際問(wèn)題的前提。　　2.1邏輯代數(shù)的基本概念　　發(fā)現(xiàn)和探詢客觀事物的變化規(guī)律，找出它們之間的相互關(guān)系一直是人們認(rèn)識(shí)世界、改造世界的重要手段。而客觀事物之間的關(guān)系千變?nèi)f化，十分復(fù)雜，在這些關(guān)系中，有這樣一類確定的因果關(guān)系，在確定的條件下必然產(chǎn)生確定的結(jié)果，叫做邏輯關(guān)系。　　1849年，英國(guó)數(shù)學(xué)家喬治·布爾（George B00le）首先提出了描述客觀事物邏輯關(guān)系的數(shù)學(xué)方法——布爾代數(shù)。被廣泛地應(yīng)用于解決開(kāi)關(guān)電路和數(shù)字邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)上，所以也把布爾代數(shù)叫做開(kāi)關(guān)代數(shù)或邏輯代數(shù)?！　?.1.1基本邏輯關(guān)系　　邏輯代數(shù)中把產(chǎn)生其他結(jié)果的條件叫做輸入邏輯變量，簡(jiǎn)稱輸入變量，而把產(chǎn)生的結(jié)果叫做輸出邏輯變量，簡(jiǎn)稱輸出變量。輸入變量和輸出變量間的關(guān)系叫做邏輯關(guān)系。　　邏輯代數(shù)中有這么一類邏輯關(guān)系：各輸入變量任何時(shí)候只能在“真”、“假”兩者中取得一個(gè)值，輸出函數(shù)也只能在“真”、“假”兩者中取得一個(gè)值，這種函數(shù)關(guān)系叫做二值邏輯。它是本章的主要內(nèi)容?！　∵壿嫶鷶?shù)中也用字母表示邏輯變量。在二值邏輯中，每個(gè)邏輯變量的取值只有“真”、“假”兩種可能。為了表達(dá)方便，分別用1和0代表“真”和“假”。此時(shí)，1和0已不再表示數(shù)量的大小，只代表兩種不同的邏輯狀態(tài)“真”和“假”。

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