新編數(shù)字電路與數(shù)字邏輯

前言

　　為了適應(yīng)應(yīng)用型本科院校對實用型專業(yè)教材的迫切需求，使學(xué)生學(xué)到有實用價值的專業(yè)知識，為社會培養(yǎng)具有一定理論知識、實踐動手能力強的應(yīng)用型科技人才，作者根據(jù)多年的教學(xué)實踐、產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗，編寫了這本適用于應(yīng)用型本科院校的《新編數(shù)字電路與數(shù)字邏輯》教材?！　”緯诒ＷC數(shù)字電子技術(shù)基本概念、基本分析和設(shè)計方法的同時，注重對新知識的引入，尤其是將硬件描述語言（VHDL）引入教材當(dāng)中。盡管傳統(tǒng)的基本單元電路對于理解數(shù)字系統(tǒng)基本構(gòu)成模塊的工作原理具有重要的意義，但是必須認識到，電子技術(shù)的發(fā)展已使數(shù)字系統(tǒng)和數(shù)字邏輯的工作過程出現(xiàn)了新的描述方法，VHDL就是其中最具代表性的硬件描述語言。如何利用有限的篇幅，將VHDL有效地穿插到各個章節(jié)之中，使讀者在理解基本邏輯器件的VHDL語言描述時不會出現(xiàn)較大障礙，這是本書在編寫過程中思考的主要問題?！　∥覀兪沁@樣做的，緊緊圍繞基本器件的VHDL描述需求，有針對性地介紹VHDL語言的基本語法，把對VHDL的介紹融入各個基本數(shù)字功能器件的介紹之中。在本書的最后，通過兩個綜合實訓(xùn)對VHDL的用法進行了全面系統(tǒng)的總結(jié)?！　”緯木帉懭藛T有著豐富的工程實踐經(jīng)驗，能夠從實用角度出發(fā)對問題進行論證和闡述，例題、習(xí)題的選取也具有這個特點。總之，本書注重以下幾方面的問題：①保證基礎(chǔ)，加強概念，培養(yǎng)思路；②精選內(nèi)容，主次分明，詳略得當(dāng)；③面向更新，聯(lián)系實際，理論與實踐并重，知識與技能并重；④問題分析深入淺出，文字敘述通俗易懂，圖文并茂，例題精選，便于自學(xué)；⑤理論知識以夠用為目的，重點加強實際應(yīng)用?？紤]到當(dāng)前電子技術(shù)飛速發(fā)展、日新月異的趨勢，本書增加了新技術(shù)的內(nèi)容，尤其突出了集成電路芯片引腳及應(yīng)用方面的介紹?！　⒓颖緯帉懙挠校簭埡纾ǖ?、5章），張星慧（第3、6章），劉曉亮（第4、7章），張建華（第2章），劉玉民（第8章）。本書由張虹擔(dān)任主編，并統(tǒng)編全稿。此外，參加本書編寫的還有：李耀明、楊潔、王立梅、高寒、陳光軍、劉貞德、李厚榮、張元國、杜德、孫俊香?！　”緯赓M提供電子課件，部分習(xí)題解答及相關(guān)資源可從華信教育資源網(wǎng)www.hxedu.com.cn注冊后免費下載。　　本書參考教學(xué)學(xué)時數(shù)為48～64（不含實驗），教師可根據(jù)相關(guān)專業(yè)教學(xué)計劃的要求，選擇相關(guān)內(nèi)容進行教學(xué)?！　≡诒緯帉戇^程中，由于時間倉促，加之水平有限，書中錯誤和不妥之處在所難免，敬請讀者予以批評指正，以便今后不斷改進。

內(nèi)容概要

為適應(yīng)電子信息時代的新形勢和應(yīng)用型本科院校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的迫切需要，經(jīng)過教學(xué)改革與實踐，我們編寫了這本《新編數(shù)字電路與數(shù)字邏輯》教材?！　∪珪卜?章，分別為：數(shù)字電路基礎(chǔ)知識，門電路，組合邏輯電路，觸發(fā)器，時序邏輯電路，脈沖波形的產(chǎn)生與整形，數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換，存儲器和可編程邏輯器件。各章均配有經(jīng)典例題和習(xí)題，每章最后都附有相應(yīng)實訓(xùn)。此外，在教材的最后還編寫了綜合實訓(xùn)內(nèi)容。本書語言精煉，知識全面，深入淺出，通俗易懂。在保證理論知識夠用的同時，注重理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生各方面的能力。　　本書在編寫過程中注意到電子技術(shù)領(lǐng)域的最新變化，將VHDL語言及基本邏輯器件的硬件描述語言引入各個章節(jié)中?！　”緯勺鳛楦叩仍盒Ｓ嬎銠C、電子、通信、自動化、機電一體化等專業(yè)本科和專科的教材，也可作為自學(xué)考試和從事電子技術(shù)工程人員的自學(xué)用書。

書籍目錄

第1章 數(shù)字電路基礎(chǔ)知識 　1.1 數(shù)字電路概述 　　1.1.1 模擬信號和數(shù)字信號 　　1.1.2 數(shù)字電路的特點 　　1.1.3 數(shù)字電路與脈沖電路的異同 　　1.1.4 數(shù)字電路的分類 　　1.1.5 數(shù)字電路的應(yīng)用 　1.2 數(shù)制 　　1.2.1 各種數(shù)制 　　1.2.2 數(shù)制轉(zhuǎn)換 　　1.2.3 二進制正、負數(shù)的表示法 　1.3 碼制和常用代碼 　　1.3.1 二-十進制編碼（BCD碼） 　　1.3.2 可靠性編碼 　　1.3.3 字符碼 　1.4 邏輯代數(shù) 　　1.4.1 邏輯變量與邏輯函數(shù) 　　1.4.2 基本邏輯運算 　　1.4.3 復(fù)合邏輯運算 　　1.4.4 幾個概念 　1.5 邏輯函數(shù)的表示方法及其相互轉(zhuǎn)換 　　1.5.1 真值表 　　1.5.2 邏輯表達式 　　1.5.3 邏輯圖 　　1.5.4 波形圖 　　1.5.5 卡諾圖 　1.6 邏輯代數(shù)的基本公式、定律和規(guī)則 　　1.6.1 基本公式 　　1.6.2 基本定律 　　1.6.3 基本規(guī)則 　1.7 邏輯函數(shù)的化簡 　　1.7.1 “最簡”的概念及最簡表達式的幾種形式 　　1.7.2 邏輯函數(shù)的公式化簡法 　　1.7.3 邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡法 　　1.7.4 具有無關(guān)項的邏輯函數(shù)的化簡 　1.8 VHDL語言基礎(chǔ) 　　1.8.1 VHDL語言程序的基本結(jié)構(gòu) 　　1.8.2 VHDL語言中的數(shù)據(jù) 　本章小結(jié) 　習(xí)題1 　　本章實訓(xùn) 集成邏輯門電路的功能檢測 第2章 門電路 　2.1 半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性 　　2.1.1 半導(dǎo)體二極管的開關(guān)特性 　　2.1.2 半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性 　　2.1.3 MOS管的開關(guān)特性 　2.2 分立元件門電路 　　2.2.1 二極管與門 　　2.2.2 二極管或門 　　2.2.3 三極管非門（反相器） 　2.3 集成TTL門電路 　　2.3.1 集成TTL與非門 　　2.3.2 集成TTL非門、或非門、集電極開路門和三態(tài)門 　　2.3.3 改進型TTL門電路——抗飽和TTL門電路 　　2.3.4 使用TTL門電路的注意事項 　　2.3.5 ECL門電路 　2.4 集成MOS門電路 　　2.4.1 CMOS門電路 　　2.4.2 CMOS集成門電路及其使用規(guī)則 　　2.4.3 TTL與MOS門電路之間的接口技術(shù) 　本章小結(jié) 　習(xí)題2 　本章實訓(xùn) 集成邏輯門參數(shù)測試 第3章 組合邏輯電路 　3.1 組合邏輯電路的特點及分析設(shè)計方法 　　3.1.1 組合電路的特點 　　3.1.2 組合電路的一般分析方法 　　　　3.1.3 組合電路的一般設(shè)計方法 　3.2 常用組合邏輯電路介紹 　　3.2.1 編碼器 　　3.2.2 譯碼器 　　3.2.3 加法器 　　3.2.4 數(shù)值比較器 　　3.2.5 數(shù)據(jù)選擇器 　　3.2.6 數(shù)據(jù)分配器 　3.3 組合電路中的競爭冒險 　　3.3.1 競爭冒險的概念及產(chǎn)生原因 　　3.3.2 競爭冒險的消除方法 　3.4 常用組合邏輯功能器件的VHDL語言描述 　　3.4.1 VHDL語言的主要描述語句 　　3.4.2 常用組合邏輯功能器件的VHDL描述 　本章小結(jié) 　習(xí)題3 　本章實訓(xùn) 組合邏輯電路的功能檢測及設(shè)計實訓(xùn) 第4章 觸發(fā)器 第5章 時序邏輯電路 第6章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 第7章 數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 第8章 存儲器和可編程邏輯器件 附錄A 綜合實訓(xùn) 參考文獻

章節(jié)摘錄

　　數(shù)字電路較模擬電路具有更多的優(yōu)點，如有較強的穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾能力，精確度較高，具有算術(shù)運算和邏輯運算能力，可進行邏輯推理和邏輯判斷，電路結(jié)構(gòu)簡單，便于制造和集成等。因此，數(shù)字電路的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。　　在數(shù)字通信系統(tǒng)中，可以用若干個0和1編成各種代碼，分別代表不同的含義，用于實現(xiàn)信息的傳送。　　利用數(shù)字電路的邏輯推理和判斷功能，可以設(shè)計出各式各樣的數(shù)控裝置，用來實現(xiàn)對生產(chǎn)和過程的自動控制。其工作過程是：首先用傳感器在現(xiàn)場采集受控對象的數(shù)據(jù)，求出它們與設(shè)定數(shù)據(jù)的偏差，接著由數(shù)字電路進行計算、判斷，然后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，驅(qū)動伺服裝置對受控對象進行控制或調(diào)整。這樣不僅能通過連續(xù)監(jiān)控提高生產(chǎn)的安全性和自動化水平，同時也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了成本，減輕了勞動強度?！　≡跀?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的數(shù)字電子計算機，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)最杰出的成就之一。今天，電子計算機不僅成為近代自動控制系統(tǒng)中不可缺少的一個重要組成部分，而且已經(jīng)滲透到了國民經(jīng)濟和人民生活的各個領(lǐng)域，成為人們工作、生活、學(xué)習(xí)不可或缺的重要組成部分，并在許多方面產(chǎn)生了根本性的變革。尤其是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，使人們獲取信息、享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)更為便捷。　　然而，數(shù)字電路的應(yīng)用也具有它的局限性。前面已提到，在自動控制和測量系統(tǒng)中，被控制和被測量的對象往往是一些連續(xù)變化的物理量，即模擬信號，而模擬信號不能直接為數(shù)字電路所接收，這就給數(shù)字電路的使用帶來很大的不便。為了用數(shù)字電路處理這些模擬信號，必須用專門的電路將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號（稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換）；而經(jīng)數(shù)字電路分析、處理輸出的數(shù)字量往往還要通過專門的電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號（稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換）才能為執(zhí)行機構(gòu)所接收。這樣一來，不但導(dǎo)致了整個設(shè)備的復(fù)雜化，而且也使信號的精度受到影響，數(shù)字電路本身可以達到的高精度也因此失去了意義。因此，在使用數(shù)字電路時，應(yīng)具體情況具體分析，以便于操作、提高生產(chǎn)效率為目的。

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