本书是工业和信息化部“十二五”规划教材。本着加强基础的原则，本书着重数字电路的基础知识，涵盖电子信息类专业本科生所应该掌握的相关专业基础知识，重点突出逻辑分析与逻辑设计部分。本书对所涉及的器件做全面、详细的介绍，采用业界习惯使用的ANSI/IEEE Std 91a-1991符号系统中的第二套，即特定符号系统，以与数据手册相适应。全书共分11章，主要内容包括：数制与编码、逻辑代数基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、锁存器与触发器、常用时序电路组件、时序逻辑电路、脉冲信号的产生和整形、数模与模数变换器、存储器及可编程器件概述、ASM图与系统设计等。本书配套电子课件、习题参考答案等。
丁志杰，副教授，1988年至今，在北京理工大学信息与电子学院任教。1988年至今，在与英国UCLAN合作办学的过程中，经常与英方交流教学内容与方法，并有机会阅读了大量英文原版教材，对西方国家的数字电路教学有较深的了解。
第1章 数制与编码
1.1 数制
1.2 数制转换
1.2.1 二、八、十六进制到十进制的转换
1.2.2 二、八、十六进制之间的转换
1.2.3 十进制到二、八、十六进制的转换
1.3 二进制符号数的表示方法
1.3.1 原码表示法
1.3.2 反码表示法
1.3.3 补码表示法
1.3.4 符号数小结
1.4 二-十进制编码
1.5 格雷码
1.6 ASCII符
1.7 检错码和纠错码 第1章 数制与编码
1.1 数制
1.2 数制转换
1.2.1 二、八、十六进制到十进制的转换
1.2.2 二、八、十六进制之间的转换
1.2.3 十进制到二、八、十六进制的转换
1.3 二进制符号数的表示方法
1.3.1 原码表示法
1.3.2 反码表示法
1.3.3 补码表示法
1.3.4 符号数小结
1.4 二-十进制编码
1.5 格雷码
1.6 ASCII符
1.7 检错码和纠错码
1.7.1 检错码
1.7.2 纠错码
小结
习题
第2章 逻辑代数基础
2.1 概述
2.1.1 事物的二值性
2.1.2 布尔代数
2.2 逻辑变量和逻辑函数
2.2.1 基本的逻辑运算和逻辑变量
2.2.2 逻辑函数
2.2.3 逻辑函数与逻辑电路的关系
2.3 逻辑代数的基本运算规律
2.3.1 逻辑代数的基本定律
2.3.2 三个重要规则
2.3.3 逻辑代数基本定理
2.3.4 复合逻辑运算和复合逻辑门
2.4 逻辑函数的两种标准形式
2.4.1 最小项和最大项
2.4.2 标准表达式和真值表
2.5 逻辑函数的代数化简法
2.5.1 化简逻辑函数的意义及化简方法
2.5.2 代数化简法
2.6 逻辑函数的卡诺图化简法
2.6.1 卡诺图
2.6.2 最小项的合并规律
2.6.3 用卡诺图化简逻辑函数
2.6.4 多输出逻辑函数的卡诺图化简法
2.7 非完全描述逻辑函数
2.7.1 非完全描述逻辑函数
2.7.2 利用无关项化简非完全描述逻辑函数
2.8 逻辑函数的描述
2.8.1 逻辑函数的描述方法
2.8.2 逻辑函数描述方法之间的转换
2.9 逻辑函数的Q-M化简法
2.9.1 蕴涵项，主蕴涵项，本质蕴涵项
2.9.2 Q-M化简法推演过程
2.9.3 覆盖过程
2.9.4 非完全描述逻辑函数的Q-M化简法
小结
习题
第3章 逻辑门电路
3.1 概述
3.2 晶体管的开关作用
3.2.1 二极管的开关作用
3.2.2 三极管的开关特性
3.3 基本逻辑门电路
3.3.1 分立元件门电路
3.3.2 复合门电路
3.4 TTL集成门电路
3.4.1 TTL“与非”门的基本原理
3.4.2 TTL“与非”门的特性及参数
3.5 其他类型的TTL门电路
3.5.1 集电极开路“与非”门
3.5.2 三态输出门
3.6 MOS门电路
3.6.1 CMOS反相器
3.6.2 其他逻辑功能的CMOS门电路
3.6.3 CMOS门电路的特点及使用
3.7 CMOS数字集成电路的各种系列
3.8 TTL与CMOS电路的级联
3.8.1 由TTL驱动CMOS
3.8.2 由CMOS驱动TTL
小结
习题
第4章 组合逻辑电路
4.1 概述
4.2 常用数字集成组合逻辑电路
4.2.1 编码器
4.2.2 译码器
4.2.3 加法器
4.2.4 数值比较器
4.2.5 数据选择器和数据分配器
4.3 组合电路逻辑分析
4.3.1 组合电路逻辑分析步骤
4.3.2 组合电路逻辑分析实例
4.4 组合电路逻辑设计
4.4.1 用小规模集成电路实现逻辑函数
4.4.2 用中规模集成电路实现逻辑函数
4.4.3 一般设计步骤和设计举例
4.5 组合逻辑电路中的竞争与冒险现象
4.5.1 竞争与冒险现象及其成因
4.5.2 冒险现象的类型及识别
4.5.3 冒险现象的排除
小结
习题
第5章 锁存器与触发器
5.1 基本RS锁存器
5.1.1 电路结构
5.1.2 功能分析
5.1.3 功能描述
5.1.4 集成基本RS锁存器
*5.1.5 防抖动开关
5.1.6 基本RS锁存器存在的问题
5.2 门控RS锁存器
5.2.1 电路结构
5.2.2 功能分析
5.2.3 功能描述
5.2.4 门控RS锁存器的特点
5.3 D锁存器
5.3.1 电路结构
5.3.2 功能分析
5.3.3 D锁存器功能描述
5.3.4 集成D锁存器
5.4 主从式RS触发器
5.4.1 电路结构
5.4.2 功能分析
5.4.3 功能描述
5.5 TTL主从式JK触发器
5.5.1 电路结构
5.5.2 功能分析
5.5.3 功能描述
5.6 TTL维持阻塞式D触发器
5.6.1 电路结构
5.6.2 功能分析
5.6.3 功能描述
5.6.4 集成维持阻塞式D触发器
5.7 CMOS锁存器与触发器
5.7.1 CMOS锁存器
5.7.2 CMOS触发器
5.8 T触发器和T＇触发器
5.8.1 T触发器
5.8.2 T＇触发器
5.9 触发器的功能转换
5.9.1 状态方程法
5.9.2 驱动表法
5.10 触发器的动态参数
小结
习题
第6章 常用时序电路组件
6.1 寄存器
6.1.1 锁存器组成的寄存器
6.1.2 触发器组成的寄存器
6.2 异步计数器
6.2.1 异步二进制加法计数器
6.2.2 脉冲反馈复位（置位）式任意模M
异步加法计数器
6.2.3 异步二进制减法计数器
6.2.4 可逆异步二进制计数器
6.2.5 n位异步二进制计数器小结
6.3 同步二进制计数器
6.4 集成计数器
6.4.1 异步二五十计数器74LS290
6.4.2 同步二进制计数器74LS161/74LS163
6.4.3 其他集成计数器
6.5 移位寄存器
6.5.1 移位寄存器
6.5.2 移位寄存器的应用
6.5.3 多功能移位寄存器74LS194
6.5.4 其他集成移存器
小结
习题
第7章 时序逻辑电路
7.1 概述
7.1.1 同步时序电路的特点与结构
7.1.2 同步状态机
7.1.3 同步时序电路的描述方法
7.2 同步时序逻辑电路——状态机的分析
7.2.1 同步时序电路的分析步骤
7.2.2 同步时序电路分析实例
7.3 同步时序逻辑电路——状态机的设计
7.3.1 逻辑抽象
7.3.2 状态化简
7.3.3 状态分配（状态编码）
7.3.4 触发器类型的选择
7.3.5 逻辑方程组的获取
7.4 实用时序逻辑电路的分析与设计
7.4.1 同步计数器和同步分频器
7.4.2 移存型计数器
7.4.3 同步序列信号发生器
7.4.4 阻塞反馈式异步计数/分频器
小结
习题
第8章 脉冲信号的产生和整形
8.1 概述
8.2 连续矩形脉冲波的产生
8.2.1 环形振荡器
8.2.2 对称式多谐振荡器
8.2.3 石英晶体多谐振荡器
8.3 单稳态触发器
8.3.1 由门电路组成的单稳态触发器
8.3.2 集成单稳态触发器
8.3.3 单稳态触发器的应用
8.4 施密特触发器
8.4.1 由门电路组成的施密特触发器
8.4.2 集成施密特触发器
8.4.3 施密特触发器的应用
8.5 555定时器及其应用
8.5.1 555定时器的电路结构及功能
8.5.2 555定时器的应用
小结
习题
第9章 数模、模数变换器
9.1 数模转换器
9.1.1 权电阻型DAC
9.1.2 R2R T形电阻网络DAC
9.1.3 倒T形电阻网络DAC
9.1.4 DAC中的电子开关
9.1.5 单片集成DAC AD7520及其用法
9.1.6 DAC的主要参数
9.1.7 DAC的应用
9.2 模数转换器
9.2.1 采样保持
9.2.2 量化与编码
9.2.3 并行比较式ADC
9.2.4 计数式ADC
9.2.5 逐次比较式ADC
9.2.6 双积分式ADC
9.2.7 集成ADC举例
9.2.8 ADC的参数
小结
习题
第10章 存储器及可编程器件概述
10.1 只读存储器
10.1.1 ROM的结构与原理
10.1.2 现代ROM的行列译码结构
10.1.3 PROM、EPROM、EEPROM
10.1.4 ROM的内部结构及ROM的扩展
10.2 随机存取存储器RAM
10.2.1 概述
10.2.2 静态随机存储器SRAM
10.2.3 动态随机存储器DRAM
10.3 可编程逻辑器件PLD简介
10.3.1 可编程逻辑阵列PLA
10.3.2 可编程逻辑器件PAL、GAL
小结
习题
第11章 ASM图与系统设计
11.1 寄存器传输级RTL
11.2 算法状态机ASM
11.2.1 ASM图
11.2.2 ASM图举例
11.3 交通灯控制器的设计
11.3.1 系统分析
11.3.2 系统构成
11.3.3 交通灯控制系统的ASM图
11.3.4 主状态机的设计
11.3.5 寄存器及组合模块的设计
11.3.6 交通灯控制器系统的实现
11.4 数字乘法器的设计
11.4.1 系统分析
11.4.2 总体方案
11.4.3 ASM图
11.4.4 主状态机的设计
11.4.5 寄存器及组合模块的设计
11.4.6 数字乘法器的实现
小结
习题
参考文献
前 言
本书根据作者多年教学经验编写而成。虽然现代集成电路技术发展十分迅速，数字集成电路的功能越来越强大，但是其应用基础还是传统的数字电路的内容。本着加强基础的原则，本书重点讲述数字电路的分析与设计方法，简要介绍了电子信息类专业学生应该具备的数制与编码、逻辑门电路基础、波形的产生与整形、ADC/DAC及现代广泛应用的可编程器件方面的知识。只有打牢基础，才可能在实践中比较容易地学习、掌握新器件的使用方法，从而在求职、开发新产品等领域的竞争中立于不败之地。
为满足日益增长的对数字系统设计方法的需求，本书编写了一章数字系统设计方法的内容。
绝大多数半导体生产厂商发布的数据手册、可编程器件的开发工具，数字系统的软件仿真工具等都采用了ANSI/IEEE Std 91a-1991符号系统中的第二套，即特定符号系统。本着教学与实践相结合的原则，本书也采用了ANSI/IEEE Std 91a-1991符号系统中的特定符号系统，以方便读者查阅文献。
为方便双语教学，书中给出了部分所涉及的专业术语的英文名称。
本教材给出了丰富的例题，每一章后面的习题也比较丰富，以便于读者自学。本书可作为高等学校电子信息、通信工程、计算机科学与技术、电气工程及其自动化、机电工程等本科专业相关课程的教材，也可供相关领域的工程技术人员学习、参考。
为适应教学模式、教学方法和手段的改革，本书配套电子课件、习题参考答案等，请登录华信教育资源网（http://www. hxedu.com.cn）注册下载。
本书第1章、第5章、第6章、第9章、第10章和第11章由丁志杰编写，第2章、第4章第3、4节、第7章由赵宏图编写，第3章、第4章第1、2、5节、第8章由梁淼编写。另外，焦定红、刘晓玫、焦逸展、赵其蕙、丁杨也参与了本书的部分编写工作。本书由丁志杰担任主编，负责全书的组织、策划、统稿和定稿工作。全书由程震先教授、张洪欣教授审阅。在审阅过程中，两位教授认真负责，在仔细阅读书稿的基础上提出了许多宝贵的建议，指出了一些错误、不妥之处，使我们受益匪浅。在此谨向两位教授致以崇高的敬意。
由于编者的水平有限，加上时间的仓促，书中难免会出现错误和不妥之处，敬请读者指正。
作 者
2014年8月于北京
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