数字逻辑电路分析与设计（第二版）

定　　价：149 元

丛书名：国外电子与通信教材系列

• 作者：（美）Victor P. Nelson（维克多·P. 纳尔逊）等
• 出版时间：2023/6/1
• ISBN：9787121457791
• 出 版 社：电子工业出版社

适用读者:本书可作为电气工程、电子工程、通信工程和计算机工程或计算机科学等相关专业的教材，也可作为电子设计工程师的参考书。

• 中图法分类：TN79 
• 页码：580
• 版次：01
• 开本：16开
• 字数：1072(单位：千字)

内容简介

本书以介绍数字设计的基础知识以及丰富案例为主要特色，并在第一版的基础上进行了全面的修订与更新，更加突出了数字设计相关技术的应用。本书内容包括：计算机与数字系统，数制与码制，逻辑电路与布尔代数，组合逻辑电路设计与分析，时序逻辑电路简介，同步时序逻辑电路分析与设计，异步时序逻辑电路分析与设计，可编程逻辑器件，数字系统设计。

作者介绍

Victor P. Nelson，美国俄亥俄州立大学电气工程博士，现为奥本大学电气与计算机工程教授。IEEE计算机协会和IEEE教育协会的终身高级会员。Nelson教授出版过多部数字设计方面的教材，发表过大量的文章，并且是多家公司的微处理器应用和容错系统顾问。
熊兰，重庆大学电气工程学院教授。2004年获得高电压与绝缘技术工学博士学位，2010年被聘为教授。自2004年以来，担任电工理论与新技术系副主任，分管教学管理工作。

目 录

目 录
第0章 计算机与数字系统 1
0.1 计算机发展简史 1
0.1.1 起点：机械式计算机 1
0.1.2 早期电子计算机 2
0.1.3 前四代计算机 2
0.1.4 第五代及未来的计算机 4
0.2 数字系统 4
0.2.1 数字系统与模拟系统 5
0.2.2 数字系统的抽象层次 5
0.3 电子技术 8
0.3.1 摩尔定律 9
0.3.2 固定逻辑与可编程逻辑 10
0.3.3 微控制器 10
0.3.4 设计演变 11
0.4 数字系统的应用 12
0.4.1 通用数字计算机 13
0.4.2 控制器 17
0.4.3 物联网(IoT) 18
0.4.4 接口 18
0.5 总结和复习 20
0.6 小组协作练习 21
参考文献 21
第1章 数制系统与数字编码 23
1.1 数制系统 23
1.1.1 位置表示法和多项式表示法 23
1.1.2 常用数制系统 24
1.2 算术运算 25
1.2.1 二进制算术运算 25
1.2.2 十六进制算术运算 28
1.3 进制转换 29
1.3.1 转换方法和算法 29
1.3.2 当B = Ak时基数A和基数B之间的转换 33
1.4 带符号数表示法 33
1.4.1 带符号原码 34
1.4.2 互补数制 35
1.5 数字编码 44
1.5.1 数值编码 44
1.5.2 字符和其他编码 48
1.5.3 检错码与纠错码 51
1.6 总结和复习 56
1.7 小组协作练习 57
习题 57
第2章 逻辑电路与布尔代数 60
2.1 逻辑门与逻辑电路 60
2.1.1 真值表 60
2.1.2 基本逻辑门 60
2.1.3 组合逻辑电路 64
2.1.4 时序逻辑电路 66
2.2 硬件描述语言(HDL) 67
2.2.1 Verilog 67
2.2.2 VHDL 68
2.3 布尔代数 70
2.3.1 公理与基本定理 70
2.3.2 布尔(逻辑)函数和表达式 75
2.3.3 最小项、最大项及标准式 77
2.3.4 未完整定义的函数(无关项) 79
2.4 逻辑表达式的化简 80
2.4.1 电路化简的目标和方法 80
2.4.2 卡诺图(K图) 82
2.4.3 利用卡诺图化简逻辑表达式 89
2.4.4 Q-M法 102
2.5 总结和复习 107
2.6 小组协作练习 108
习题 109
第3章 组合逻辑电路分析与设计 118
3.1 组合逻辑电路的设计 118
3.1.1 与或电路和与非-与非电路 118
3.1.2 或与电路和或非-或非电路 120
3.1.3 二级电路 121
3.1.4 多级电路和因式分解 123
3.1.5 异或电路 126
3.2 组合逻辑电路的分析 128
3.2.1 布尔代数 128
3.2.2 真值表 131
3.2.3 时序图 132
3.2.4 正负逻辑 136
3.3 使用高级器件的设计 137
3.3.1 译码器 137
3.3.2 编码器 149
3.3.3 数据选择器和数据分配器 153
3.3.4 算术运算电路 162
3.4 综合性设计实例 174
3.4.1 设计流程 174
3.4.2 银行保险库控制器 175
3.4.3 七段显示译码器 178
3.4.4 四功能算术逻辑单元(加、减、与、异或) 183
3.4.5 二进制阵列乘法器 187
3.5 总结和复习 189
3.6 小组协作练习 190
习题 192
第4章 时序逻辑电路简介 202
4.1 时序逻辑电路的建模与分类 202
4.1.1 有限状态机 202
4.1.2 状态图和状态表 204
4.1.3 算法状态机 207
4.2 存储器 209
4.2.1 锁存器 210
4.2.2 触发器 222
4.2.3 锁存器和触发器小结 232
4.3 寄存器 233
4.4 移位寄存器 237
4.5 计数器 241
4.5.1 同步二进制计数器 241
4.5.2 异步二进制计数器 244
4.5.3 模N计数器 245
4.5.4 环形和扭环形计数器 249
4.6 综合性设计实例 258
4.6.1 寄存器文档(组/堆) 258
4.6.2 多相时钟 260
4.6.3 数字时钟 261
4.6.4 可编程波特率发生器 264
4.7 总结和复习 267
参考文献 268
4.8 小组协作练习 268
习题 269
第5章 同步时序逻辑电路分析与设计 277
5.1 同步时序逻辑电路的分析 277
5.1.1 采用状态图和状态表来完成电路分析 277
5.1.2 分析同步时序逻辑电路图 278
5.1.3 小结 289
5.2 同步时序逻辑电路的设计 289
5.2.1 同步时序逻辑电路的设计步骤 290
5.2.2 触发器驱动变量表 293
5.2.3 设计实例 295
5.2.4 有限状态机的设计方法 312
5.2.5 未完整定义的同步时序逻辑电路 317
5.3 同步时序逻辑电路的状态化简 320
5.3.1 冗余状态 320
5.3.2 对完整定义的状态进行化简 321
5.4 综合性设计实例 325
5.4.1 自动投币售货机的控制单元 325
5.4.2 二进制乘法器 327
5.4.3 交通灯控制器 331
5.5 总结和复习 341
参考文献 341
5.6 小组协作练习 342
习题 345
第6章 异步时序逻辑电路分析与设计 354
6.1 异步时序逻辑电路的类型 354
6.2 脉冲型电路分析与设计 355
6.2.1 脉冲型电路的分析 356
6.2.2 脉冲型电路的设计 360
6.3 基本型电路的分析 366
6.3.1 概述 367
6.3.2 驱动表与流表 368
6.3.3 分析步骤 369
6.4 基本型电路的设计 371
6.4.1 流表设计与实现 371
6.4.2 竞争与循环 379
6.4.3 消除竞争状态 382
6.4.4 冒险 389
6.5 综合性设计实例 390
6.5.1 设计流程 390
6.5.2 异步自动投币售货机控制器 390
6.5.3 异步总线仲裁控制器 393
6.6 总结和复习 398
6.7 小组协作练习 399
习题 399
第7章 可编程数字逻辑器件 409
7.1 可编程数字逻辑器件技术 409
7.2 现场可编程门阵列(FPGA) 411
7.2.1 可配置逻辑块(CLB) 412
7.2.2 输入/输出块(IOB) 420
7.2.3 互连资源 421
7.2.4 时钟资源 423
7.2.5 其他FPGA资源和选项 424
7.2.6 FPGA设计流程和实例 425
7.3 可编程逻辑器件(PLD) 433
7.3.1 组合逻辑函数的阵列结构 434
7.3.2 PLD输出和反馈选项 450
7.3.3 时序逻辑电路应用的PLD 455
7.3.4 复杂PLD(CPLD) 457
7.3.5 设计实例 458
7.4 综合性设计实例 461
7.4.1 二进制除法器 461
7.4.2 多路七段显示控制器 467
7.5 总结和复习 473
参考文献 473
7.6 小组协作练习 474
习题 476
第8章 数字系统设计 482
8.1 设计过程 482
8.1.1 分层设计 482
8.1.2 固定逻辑与可编程逻辑 483
8.1.3 数字系统设计流程 483
8.2 综合性设计实例 484
8.2.1 微型RISC 4(TRISC4)处理器 485
8.2.2 单车道交通灯控制器 495
8.2.3 通用异步收发器(UART) 502
8.2.4 电梯控制器 509
8.3 总结和复习 513
8.4 小组协作练习 513
习题 513
附录A Verilog入门 515
附录B VHDL入门 532