数字逻辑系统分析与设计

前言教学建议

第1章　数字逻辑系统基础1

1.1　数字逻辑系统简介1

1.1.1　模拟信号与数字信号1

1.1.2　模拟系统与数字逻辑系统

的区别1

1.1.3　数字逻辑系统的特点2

1.2　数制、码制、基本逻辑门3

1.2.1　数制及其转换3

1.2.2　常用码制及其特点7

1.2.3　基本逻辑关系与逻辑门12

1.3　数字逻辑系统分析与设计的基本

概念19

习题21

第2章　逻辑代数与逻辑函数23

2.1　逻辑代数23

2.1.1　逻辑代数的基本公理23

2.1.2　逻辑代数的基本定律23

2.1.3　逻辑代数的基本定理24

2.2　逻辑函数及其表示方法25

2.2.1　逻辑函数25

2.2.2　逻辑函数的表示方法26

2.2.3　逻辑函数的标准形式29

2.3　逻辑函数的化简31

2.3.1　公式化简法32

2.3.2　卡诺图化简法33

习题41

第3章　组合逻辑电路分析与设计43

3.1　小规模组合逻辑电路分析与

设计43

3.1.1　组合逻辑电路的定义与

描述43

3.1.2　小规模组合逻辑电路的

分析43

3.1.3　小规模组合逻辑电路的

设计44

3.2　常用组合逻辑功能器件47

3.2.1　编码器47

3.2.2　译码器52

3.2.3　数据选择器与数据分配器59

3.2.4　数据比较器62

3.2.5　加法器63

3.2.6　8421BCD码与二进制码

转换器68

3.2.7　广义译码器70

3.3　组合逻辑电路的VHDL描述70

3.3.1　硬件描述语言与VHDL

概述70

3.3.2　常用逻辑器件的VHDL

描述75

3.4　大规模组合逻辑电路的计算机

辅助设计流程85

3.4.1　计算机辅助设计的一般

流程86

3.4.2　Quartus II简介87

3.4.3　设计实例88

习题103

第4章　时序逻辑电路分析与设计107

4.1　时序逻辑电路简介107

4.1.1　时序逻辑电路的基本

概念107

4.1.2　时序逻辑电路的分类107

4.2　触发器108

4.2.1　触发器及其分类108

4.2.2　触发器的描述方法108

4.2.3　RS触发器109

4.2.4　D触发器111

4.2.5　JK触发器112

4.2.6　锁存器与触发器的VHDL

描述113

4.2.7　T（T′）触发器116

4.3　小规模时序逻辑电路的一般

分析方法117

4.3.1　同步时序逻辑电路的分析

方法117

4.3.2　异步时序逻辑电路分析

举例119

4.4　小规模时序逻辑电路的一般

设计方法120

4.4.1　设计步骤及设计举例120

4.4.2　有限状态机的VHDL

描述125

4.5　常用时序逻辑功能器件129

4.5.1　计数器129

4.5.2　寄存器与移位寄存器149

4.5.3　顺序脉冲发生器与序列信号

发生器161

4.6　时序逻辑电路的计算机辅助分析

与设计举例164

4.6.1　时序逻辑电路的计算机

辅助分析举例165

4.6.2　时序逻辑电路的计算机

辅助设计举例166

习题167

第5章　半导体存储器173

5.1　概述173

5.2　只读存储器173

5.2.1　组成框图174

5.2.2　掩膜ROM175

5.2.3　可编程ROM175

5.2.4　电擦除EPROM176

5.2.5　闪存180

5.3　随机存取存储器183

5.3.1　静态RAM183

5.3.2　双口RAM与先入先出

RAM185

5.3.3　动态RAM188

5.3.4　铁电RAM191

5.4　存储器的应用193

5.4.1　字扩展和位扩展193

5.4.2　实现组合逻辑函数194

习题197

第6章　数模与模数转换器198

6.1　概述198

6.2　数模转换器198

6.2.1　DAC主要性能198

6.2.2　电阻串DAC199

6.2.3　电阻解码DAC201

6.2.4　恒流源DAC203

6.2.5　电容DAC204

6.2.6　其他类型DAC206

6.2.7　新型集成DAC简介207

6.3　模数转换器210

6.3.1　ADC主要性能210

6.3.2　快闪型ADC212

6.3.3　反馈比较型ADC213

6.3.4　双积分型ADC215

6.3.5　其他类型ADC217

6.3.6　新型集成ADC简介219

6.3.7　等效采样技术223

习题224

第7章　可编程逻辑器件226

7.1　概述226

7.1.1　PLD发展历程226

7.1.2　PLD分类226

7.1.3　PLD常用逻辑符号227

7.2　低密度可编程逻辑器件227

7.2.1　PAL器件227

7.2.2　GAL器件228

7.3　高密度可编程逻辑器件232

7.3.1　CPLD器件232

7.3.2　FPGA器件234

7.4　硬件测试与编程244

7.4.1　硬件测试技术244

7.4.2　配置与编程245

习题246

第8章　应用数字系统设计247

8.1　概述247

8.1.1　系统设计247

8.1.2　开发环境与设计方法247

8.1.3　器件选型247

8.2　等精度频率计的设计247

8.2.1　设计任务247

8.2.2　方案论证248

8.2.3　创建设计工程251

8.2.4　功能模块设计251

8.2.5　系统仿真275

8.3　信号发生器的设计277

8.3.1　设计任务277

8.3.2　方案论证277

8.3.3　创建设计工程279

8.3.4　功能模块设计280

8.3.5　系统仿真296

8.3.6　优化改进298

8.3.7　功能扩展307

习题308

参考文献310

本书主要内容包括：通用常规集成芯片尤其是可编程芯片及应用的介绍，突出器件与集成芯片的特性与参数、分析与设计，由中规模或大规模集成器件构成的数字逻辑系统、数字系统的计算机分析、仿真与设计，突出组合逻辑电路的一般模型（广义译码器）、时序电路的一般模型（广义有限状态机）、存储器与模数转换器件的应用等。本书可作为电子、通信、计算机、自动化专业本科生的教材，也可作为相关专业工程技术人员的参考书

数字逻辑电路课程背景

从世界上第一台通用计算机ENIAC到纳米工艺的微处理器，数字逻辑电路经历了从真空管到集成电路和可编程逻辑的发展。21世纪，数字电子技术已经渗透到人类社会经济生活的所有领域，并且改变着人们生活的方方面面。在此背景下，南京理工大学开设了数字逻辑电路课程。

数字逻辑电路课程定位

数字逻辑电路课程是电子信息类、电气类、自动化类、计算机类等专业类的一门专业基础课，提供数字技术和数字系统的基本概念、基本原理和基本技能，培养工程实践能力，为后续专业课程的学习以及适应现代信息社会的快速变化奠定基础。

数字逻辑电路课程内容主要包括数字逻辑基础、逻辑代数的基本定律和规则、逻辑代数的标准形式、组合逻辑电路的分析与设计、译码器、数据选择器、数值比较器、锁存器和触发器应用示例、逻辑门电路、组合逻辑电路、组合逻辑功能模块、时序逻辑电路、时序逻辑功能模块、半导体存储器、可编程逻辑器件、脉冲信号的产生与整形、数模与模数转换等。

（注：课程大纲排版从左到右列）

（注：课程大纲排版从左到右列）