數字邏輯與系統設計

第1章 數字化處理基礎 1

1.1 數字處理系統 1

1.2 處理流程 4

1.3 進制與運算 9

1.3.1 二進制數 9

1.3.2 十六進制數與八進制數 10

1.3.3 二進制數的算術運算 11

1.4 編碼 12

1.4.1 有符號數的編碼 13

1.4.2 二十進制編碼(BCD碼) 14

1.4.3 格雷碼(GRAY碼) 14

1.4.4 奇偶校驗碼 15

1.4.5 ASCII碼 15

1.5 布爾邏輯 16

1.5.1 算術運算與布爾邏輯 16

1.5.2 邏輯運算 17

1.6 邏輯的電路實現 19

1.6.1 開關邏輯電路 19

1.6.2 半導體邏輯電路 21

1.6.3 邏輯電平 24

1.7 數字集成電路 25

1.7.1 小規模集成電路 26

1.7.2 中規模集成電路 27

1.7.3 大規模及超大規模集成電路 27

1.8 數字電路系統的結構與設計 28

習題 31

第2章 邏輯電路 33

2.1 邏輯真值表 33

2.2 邏輯門 36

2.2.1 基本邏輯門 36

2.2.2 覆合邏輯門 38

2.3 邏輯函數表達式 40

2.3.1 常用形式 40

2.3.2 標準形式 43

2.3.3 具有無關項的邏輯函數 47

2.3.4 邏輯函數化簡 48

2.4 記憶邏輯電路 51

2.5 邏輯電路結構 53

2.5.1 組合邏輯電路 53

2.5.2 時序邏輯電路 54

2.6 硬件描述語言 56

2.6.1 模塊結構 56

2.6.2 運算量與運算符 58

2.6.3 行為語句 60

2.7 電路仿真 65

習題 70

第3章 組合邏輯電路 73

3.1 分析與設計 73

3.1.1 電路分析 73

3.1.2 電路設計 74

3.2 加/減法器 78

3.2.1 全加/減器 78

3.2.2 多位加/減法器 79

3.2.3 應用示例 80

3.3 選擇/分配器 82

3.3.1 選擇器 82

3.3.2 分配器 83

3.3.3 應用示例 84

3.4 比較器 85

3.4.1 功能結構 85

3.4.2 應用示例 87

3.5 編/譯碼器 88

3.5.1 編碼器 88

3.5.2 譯碼器 91

3.5.3 應用示例 95

3.6 競爭與冒險 97

3.6.1 競爭與冒險 97

3.6.2 邏輯冒險的判別 98

3.6.3 冒險現象的消除 98

習題 99

第4章 時序邏輯電路 101

4.1 基本觸發器 101

4.2 鐘控D觸發器 104

4.2.1 電平觸發 104

4.2.2 邊沿觸發 105

4.2.3 觸發器的應用 108

4.3 寄存器和移位寄存器 110

4.3.1 寄存器 110

4.3.2 移位寄存器 111

4.4 時序電路的分類與功能描述 114

4.4.1 時序電路的分類 114

4.4.2 時序電路的功能描述 115

4.5 同步時序電路的分析與設計 120

4.5.1 同步時序電路的分析 120

4.5.2 同步時序電路的設計 123

4.6 計數器 125

4.6.1 模M二進制計數器 126

4.6.2 十進制計數器 130

4.7 同步輸出時序電路 133

習題 134

第5章 數字集成電路 138

5.1 集成邏輯門 139

5.1.1 TTL集成邏輯門 139

5.1.2 CMOS集成邏輯門 143

5.1.3 集成門電路 144

5.1.4 接口驅動 145

5.2 數據存儲器 146

5.2.1 存儲器的工作原理 146

5.2.2 只讀存儲器(ROM) 148

5.2.3 隨機存取存儲器(RAM) 149

5.2.4 存儲器的應用 152

5.3 可編程邏輯器件 154

5.3.1 PLD電路的表示方法 155

5.3.2 低密度可編程邏輯器件 155

5.3.3 高密度可編程邏輯器件 157

5.3.4 可編程邏輯器件的開發 163

5.4 數據轉換器 163

5.4.1 數/模轉換器 163

5.4.2 模/數轉換器 166

習題 169

第6章 典型邏輯電路 171

6.1 分頻 171

6.2 序列發生 173

6.3 序列檢測 176

6.4 交通信號燈控制 179

6.5 數碼管動態顯示 181

6.6 鍵盤掃描 184

6.7 串行並行轉換 187

6.7.1 數據並串轉換 187

6.7.2 數據串並轉換 188

6.8 串行數據傳輸 191

6.8.1 同步串行通信接口(SPI) 191

6.8.2 通用異步收發器(UART) 197

習題 203

第7章 簡易系統設計實踐 205

7.1 簡易微處理器設計 206

7.1.1 功能分析 206

7.1.2 指令設計 208

7.1.3 運算器 209

7.1.4 寄存器組 211

7.1.5 通道選擇 213

7.1.6 數據存儲 214

7.1.7 指令讀取 216

7.1.8 指令譯碼 217

7.1.9 邏輯控制 222

7.1.10 整體電路 226

7.2 簡易微處理器系統設計 229

7.2.1 功能分析 229

7.2.2 存儲器設計 229

7.2.3 外設設計 231

7.2.4 系統電路 232

7.2.5 功能仿真 233

習題 234

第8章 數字系統設計 235

8.1 概述 235

8.2 處理流程的電路結構 236

8.2.1 算術邏輯運算 237

8.2.2 數據保存 237

8.2.3 流程控制 238

8.3 數據處理結構 241

8.3.1 並行結構 241

8.3.2 流水結構 242

8.3.3 串行結構 244

8.4 狀態機 246

8.4.1 有限狀態機 246

8.4.2 高級狀態機 249

8.4.3 規範說明與描述語言 253

8.4.4 設計示例 259

8.5 模塊互聯 264

8.5.1 互聯描述 264

8.5.2 服務原語 266

8.5.3 設計示例 267

習題 271

參考文獻 272