目 錄

第1章 基本概念 1
1.1 數(shù)字量與模擬量 1
1.1.1 模擬電子系統(tǒng) 2
1.1.2 使用數(shù)字方法與模擬方法的
系統(tǒng) 2
1.1.3 機(jī)電一體化 2
1.2 二進(jìn)制數(shù)、邏輯電平和數(shù)字
波形 3
1.2.1 二進(jìn)制數(shù) 3
1.2.2 邏輯電平 4
1.2.3 數(shù)字波形 4
1.2.4 數(shù)字波形攜帶二進(jìn)制信息 6
1.2.5 數(shù)據(jù)傳輸 7
1.3 固定功能的邏輯設(shè)備 8
1.3.1 集成電路的封裝 9
1.3.2 引腳編號(hào) 10
1.3.3 固定功能的集成電路的
集成度分類(lèi) 10
判斷題 11
自測(cè)題 11
習(xí)題 11
答案 13
第2章 數(shù)字系統(tǒng)、運(yùn)算和編碼 14
2.1 十進(jìn)制數(shù) 14
2.2 二進(jìn)制數(shù) 15
2.2.1 二進(jìn)制計(jì)數(shù) 15
2.2.2 二進(jìn)制數(shù)的加權(quán)結(jié)構(gòu) 16
2.2.3 二進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 17
2.3 十進(jìn)制數(shù)到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 17
2.3.1 權(quán)和的方法 17
2.3.2 重復(fù)除以2的方法 18
2.3.3 十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 19
2.4 二進(jìn)制算術(shù) 19
2.4.1 二進(jìn)制加法 19
2.4.2 二進(jìn)制減法 20
2.4.3 二進(jìn)制乘法 21
2.4.4 二進(jìn)制除法 21
2.5 二進(jìn)制數(shù)的反碼和補(bǔ)碼 22
2.5.1 求二進(jìn)制數(shù)的反碼 22
2.5.2 求二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼 22
2.6 帶符號(hào)數(shù) 23
2.6.1 符號(hào)位 23
2.6.2 符號(hào)數(shù)值形式 23
2.6.3 反碼形式 24
2.6.4 補(bǔ)碼形式 24
2.6.5 帶符號(hào)數(shù)的十進(jìn)制值 24
2.6.6 帶符號(hào)整數(shù)的表示范圍 26
2.6.7 浮點(diǎn)數(shù) 26
2.7 帶符號(hào)數(shù)的算術(shù)運(yùn)算 28
2.7.1 加法 28
2.7.2 減法 29
2.7.3 乘法 30
2.7.4 除法 32
2.8 十六進(jìn)制數(shù) 33
2.8.1 十六進(jìn)制計(jì)數(shù) 34
2.8.2 二進(jìn)制數(shù)到十六進(jìn)制數(shù)
的轉(zhuǎn)換 34
2.8.3 十六進(jìn)制數(shù)到二進(jìn)制數(shù)
的轉(zhuǎn)換 34
2.8.4 十六進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)
的轉(zhuǎn)換 35
2.8.5 十進(jìn)制數(shù)到十六進(jìn)制數(shù)
的轉(zhuǎn)換 35
2.8.6 十六進(jìn)制加法 36
2.8.7 十六進(jìn)制減法 36
2.9 八進(jìn)制數(shù) 38
2.9.1 八進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 38
2.9.2 十進(jìn)制數(shù)到八進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 39
2.9.3 八進(jìn)制數(shù)到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 39
2.9.4 二進(jìn)制數(shù)到八進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 39
2.10 二-十進(jìn)制編碼(BCD) 40
2.10.1 8421 BCD碼 40
2.10.2 BCD碼加法 41
2.11 數(shù)字編碼 42
2.11.1 格雷碼 42
2.11.2 典型應(yīng)用 44
2.12 錯(cuò)誤檢測(cè)碼 45
2.12.1 錯(cuò)誤檢測(cè)的奇偶校驗(yàn)法 45
2.12.2 循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC) 46
判斷題 49
自測(cè)題 49
習(xí)題 50
答案 54
第3章 邏輯門(mén) 58
3.1 反相器 58
3.1.1 否定和極性指示 58
3.1.2 反相器真值表 58
3.1.3 反相器運(yùn)算 59
3.1.4 時(shí)序圖 59
3.1.5 反相器的邏輯表達(dá)式 59
3.1.6 應(yīng)用舉例 60
3.2 與門(mén) 60
3.2.1 與門(mén)運(yùn)算 61
3.2.2 與門(mén)真值表 61
3.2.3 具有波形輸入的與門(mén)運(yùn)算 62
3.2.4 與門(mén)的邏輯表達(dá)式 64
3.2.5 應(yīng)用舉例 64
3.3 或門(mén) 66
3.3.1 或門(mén)運(yùn)算 66
3.3.2 或門(mén)真值表 66
3.3.3 具有波形輸入的或門(mén)運(yùn)算 66
3.3.4 或門(mén)的邏輯表達(dá)式 68
3.3.5 應(yīng)用舉例 69
3.4 與非門(mén) 69
3.4.1 與非門(mén)運(yùn)算 70
3.4.2 具有波形輸入的與非門(mén)
運(yùn)算 70
3.4.3 與非門(mén)的邏輯表達(dá)式 73
3.5 或非門(mén) 73
3.5.1 或非門(mén)運(yùn)算 73
3.5.2 具有波形輸入的或非門(mén)
運(yùn)算 74
3.5.3 或非門(mén)的邏輯表達(dá)式 76
3.6 異或門(mén)和同或門(mén) 76
3.6.1 異或門(mén) 76
3.6.2 同或門(mén) 77
3.6.3 具有波形輸入的運(yùn)算 78
3.6.4 應(yīng)用舉例 79
3.7 固定功能的邏輯門(mén) 79
3.7.1 74系列邏輯門(mén)功能 79
3.7.2 74系列邏輯電路 82
3.7.3 工作特性和參數(shù) 85
判斷題 89
自測(cè)題 89
習(xí)題 90
答案 93
第4章 布爾代數(shù)和邏輯化簡(jiǎn) 97
4.1 布爾運(yùn)算和表達(dá)式 97
4.1.1 布爾加法 97
4.1.2 布爾乘法 98
4.2 布爾代數(shù)的定律和法則 98
4.2.1 布爾代數(shù)的定律 98
4.2.2 布爾代數(shù)的法則 100
4.3 德?摩根定理 103
4.3.1 德?摩根定理的應(yīng)用 105
4.4 邏輯電路的布爾分析 106
4.4.1 邏輯電路的布爾表達(dá)式 106
4.4.2 構(gòu)建邏輯電路的真值表 107
4.5 使用布爾代數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn) 108
4.6 布爾表達(dá)式的標(biāo)準(zhǔn)形式 111
4.6.1 乘積項(xiàng)之和(SOP)形式 111

4.6.2 一般表達(dá)式向乘積項(xiàng)之和
形式的轉(zhuǎn)換 112
4.6.3 最小項(xiàng)(標(biāo)準(zhǔn)乘積項(xiàng))之和
形式 113
4.6.4 和項(xiàng)之乘積(POS)形式 114
4.6.5 最大項(xiàng)(標(biāo)準(zhǔn)和項(xiàng))之乘積
形式 115
4.6.6 把最小項(xiàng)之和轉(zhuǎn)換為最大項(xiàng)
之乘積 116
4.7 布爾表達(dá)式和真值表 117
4.7.1 把乘積項(xiàng)之和表達(dá)式轉(zhuǎn)換
為真值表的形式 117
4.7.2 把和項(xiàng)之乘積表達(dá)式轉(zhuǎn)換
為真值表的形式 117
4.7.3 從真值表確定標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式 118
4.8 卡諾圖 119
4.8.1 3變量卡諾圖 120
4.8.2 4變量卡諾圖 120
4.8.3 小方格相鄰 121
4.8.4 Q-M(奎恩-麥克拉斯基)
方法 121
4.8.5 Espresso算法 121
4.9 卡諾圖乘積項(xiàng)之和的最小化 122
4.9.1 最小項(xiàng)之和表達(dá)式的卡諾圖
映射 122
4.9.2 非最小項(xiàng)之和表達(dá)式的
卡諾圖映射 123
4.9.3 乘積項(xiàng)之和表達(dá)式的卡諾圖
化簡(jiǎn) 124
4.9.4 直接從真值表映射 127
4.9.5 “無(wú)關(guān)”項(xiàng) 128
4.10 卡諾圖和項(xiàng)之乘積的最小化 129
4.10.1 最大項(xiàng)之乘積表達(dá)式的
卡諾圖映射 129
4.10.2 和項(xiàng)之乘積表達(dá)式的
卡諾圖化簡(jiǎn) 130
4.10.3 使用卡諾圖在和項(xiàng)之乘積與
乘積項(xiàng)之和之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換 131
4.11 Q-M方法 132
判斷題 135
自測(cè)題 135
習(xí)題 136
答案 141
第5章 組合邏輯分析 146
5.1 基本組合邏輯電路 146
5.1.1 與-或邏輯 146
5.1.2 與-或-非邏輯 147
5.1.3 異或邏輯 148
5.1.4 同或邏輯 149
5.2 組合邏輯電路的實(shí)現(xiàn) 150
5.2.1 從布爾表達(dá)式到邏輯電路 150
5.2.2 從真值表到邏輯電路 152
5.3 與非門(mén)和或非門(mén)的通用特性 155
5.3.1 與非門(mén)作為通用的邏輯
元件 155
5.3.2 或非門(mén)作為通用的邏輯
元件 156
5.4 使用與非門(mén)和或非門(mén)的組合
邏輯 157
5.4.1 與非邏輯 157
5.4.2 或非邏輯 159
5.5 具有脈沖波形輸入的邏輯電路
運(yùn)算 161
判斷題 163
自測(cè)題 163
習(xí)題 164
答案 168
第6章 組合邏輯電路 171
6.1 基本加法器 171
6.1.1 半加器 171
6.1.2 全加器 172
6.2 并行二進(jìn)制加法器 174
6.2.1 4位并行加法器 175
6.2.2 4位并行加法器的真值表 175
6.2.3 加法器擴(kuò)展 176
6.2.4 應(yīng)用舉例 177
6.3 異步進(jìn)位與超前進(jìn)位加法器 179
6.3.1 異步進(jìn)位加法器 179
6.3.2 超前進(jìn)位加法器 179
6.3.3 超前進(jìn)位與異步進(jìn)位加法器
的組合 181
6.4 比較器 182
6.4.1 相等 182
6.4.2 不相等 183
6.5 譯碼器 185
6.5.1 基本二進(jìn)制譯碼器 185
6.5.2 4位譯碼器 186
6.5.3 BCD-十進(jìn)制譯碼器 188
6.5.4 BCD-7段譯碼器 189
6.5.5 4位顯示器的滅零 190
6.6 編碼器 191
6.6.1 十進(jìn)制-BCD編碼器 191
6.6.2 應(yīng)用舉例 193
6.7 代碼轉(zhuǎn)換器 194
6.7.1 BCD-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換 194
6.7.2 二進(jìn)制-格雷碼和格雷碼
-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換 196
6.8 多路復(fù)用器(數(shù)據(jù)選擇器) 196
6.8.1 應(yīng)用舉例 200
6.9 多路分配器 203
6.9.1 4線-16線多路分配器 204
6.10 奇偶發(fā)生器/校驗(yàn)器 204
6.10.1 基本奇偶邏輯 205
6.10.2 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的錯(cuò)誤檢測(cè) 206
判斷題 207
自測(cè)題 208
習(xí)題 209
答案 215
第7章 鎖存器、觸發(fā)器和定時(shí)器 219
7.1 鎖存器 219
7.1.1 S-R(置位-復(fù)位)鎖存器 219
7.1.2 應(yīng)用舉例 222
7.1.3 門(mén)控S-R鎖存器 223
7.1.4 門(mén)控D鎖存器 223
7.2 邊沿觸發(fā)器 225
7.2.1 邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器 225
7.2.2 邊沿觸發(fā)的J-K觸發(fā)器 226
7.2.3 邊沿觸發(fā)操作 228
7.2.4 異步預(yù)置位和清零輸入 231
7.3 觸發(fā)器運(yùn)算特性 234
7.3.1 傳輸延遲時(shí)間 234
7.3.2 建立時(shí)間 234
7.3.3 保持時(shí)間 235
7.3.4 最大時(shí)鐘頻率 235
7.3.5 脈沖寬度 235
7.3.6 功率損耗 235
7.3.7 觸發(fā)器的具體比較 236
7.4 觸發(fā)器應(yīng)用 236
7.4.1 并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 236
7.4.2 分頻 237
7.4.3 計(jì)數(shù) 239
7.5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 240
7.5.1 不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)
觸發(fā)器 242
7.5.2 可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 243
7.5.3 應(yīng)用舉例 244
7.5.4 555定時(shí)器 244
7.6 非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 247
7.6.1 555定時(shí)器用作非穩(wěn)態(tài)
多諧振蕩器 247
判斷題 250
自測(cè)題 251
習(xí)題 252
答案 257
第8章 移位寄存器 260
8.1 移位寄存器的功能 260
8.2 移位寄存器數(shù)據(jù)輸入/輸出的
類(lèi)型 261
8.2.1 串行輸入/串行輸出移位
寄存器 261
8.2.2 串行輸入/并行輸出移位
寄存器 263
8.2.3 并行輸入/串行輸出移位
寄存器 264
8.2.4 并行輸入/并行輸出移位
寄存器 267
8.3 雙向移位寄存器 268
8.4 移位寄存器計(jì)數(shù)器 271
8.4.1 約翰遜計(jì)數(shù)器 271
8.4.2 環(huán)形計(jì)數(shù)器 272
8.5 移位寄存器應(yīng)用 273
8.5.1 時(shí)間延遲 273
8.5.2 串行到并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器 275
8.5.3 通用異步接收發(fā)送機(jī)
(UART) 276
8.5.4 鍵盤(pán)譯碼器 278
8.6 關(guān)聯(lián)標(biāo)注的邏輯符號(hào) 280
判斷題 281
自測(cè)題 281
習(xí)題 282
答案 285
第9章 計(jì)數(shù)器 288
9.1 有限狀態(tài)機(jī) 288
9.1.1 有限狀態(tài)機(jī)的一般模式 288
9.2 異步計(jì)數(shù)器 290
9.2.1 2位異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 290
9.2.2 異步譯碼計(jì)數(shù)器 293
9.3 同步計(jì)數(shù)器 296
9.3.1 2位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 296
9.3.2 3位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 297
9.3.3 4位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 299
9.3.4 4位同步譯碼計(jì)數(shù)器 299
9.4 加/減同步計(jì)數(shù)器 302
9.5 同步計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) 306
9.5.1 步驟1：狀態(tài)圖 306
9.5.2 步驟2：次態(tài)表 306
9.5.3 步驟3：觸發(fā)器轉(zhuǎn)換表 306
9.5.4 步驟4：卡諾圖 306
9.5.5 步驟5：觸發(fā)器輸入的邏輯
表達(dá)式 308
9.5.6 步驟6：計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn) 308
9.6 級(jí)聯(lián)計(jì)數(shù)器 311
9.6.1 具有截?cái)嘈蛄械募?jí)聯(lián)
計(jì)數(shù)器 314
9.7 計(jì)數(shù)器譯碼 315
9.7.1 譯碼假信號(hào) 316
9.8 計(jì)數(shù)器應(yīng)用 318
9.8.1 數(shù)字時(shí)鐘 318
9.8.2 停車(chē)控制 320
9.8.3 并行數(shù)據(jù)到串行數(shù)據(jù)
的轉(zhuǎn)換(多路復(fù)用) 321
9.9 關(guān)聯(lián)標(biāo)注的邏輯符號(hào) 323
判斷題 324
自測(cè)題 324
習(xí)題 325
答案 330
第10章 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 333
10.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器基礎(chǔ) 333
10.1.1 二進(jìn)制數(shù)據(jù)的單位：
位、字節(jié)、半字節(jié)和字 333
10.1.2 基本半導(dǎo)體存儲(chǔ)陣列 333
10.1.3 存儲(chǔ)器地址和容量 334
10.1.4 存儲(chǔ)器的基本操作 335
10.1.5 RAM和ROM 337
10.2 隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM) 337
10.2.1 RAM系列 337
10.2.2 靜態(tài)RAM(SRAM) 338
10.2.3 異步SRAM的操作 339
10.2.4 具有突發(fā)特性的同步
SRAM 341
10.2.5 高速緩沖存儲(chǔ)器 343
10.2.6 動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)存儲(chǔ)
單元 344
10.2.7 DRAM的組成結(jié)構(gòu) 345
10.2.8 DRAM的類(lèi)型 348
10.3 只讀存儲(chǔ)器(ROM) 349
10.3.1 ROM系列 349
10.3.2 掩模ROM 349
10.3.3 ROM的組成結(jié)構(gòu) 352
10.3.4 ROM存取時(shí)間 353
10.4 可編程 ROM 353
10.4.1 PROM 353
10.4.2 EPROM 354
10.5 閃存 356
10.5.1 閃存單元 356
10.5.2 基本閃存操作 356
10.5.3 閃存陣列 357
10.5.4 閃存和其他存儲(chǔ)器的
比較 358
10.5.5 USB閃存 359
10.6 存儲(chǔ)器擴(kuò)展 360
10.6.1 字長(zhǎng)擴(kuò)展 360
10.6.2 字容量擴(kuò)展 362
10.6.3 存儲(chǔ)模塊 363
10.7 特殊類(lèi)型的存儲(chǔ)器 365
10.7.1 先進(jìn)先出(FIFO)存儲(chǔ)器 365
10.7.2 FIFO寄存器的應(yīng)用 366
10.7.3 后進(jìn)先出(LIFO)存儲(chǔ)器 366
10.7.4 CCD存儲(chǔ)器 368
10.8 磁和光存儲(chǔ) 369
10.8.1 磁存儲(chǔ) 369
10.8.2 磁-光存儲(chǔ) 372
10.8.3 光存儲(chǔ) 372
判斷題 374
自測(cè)題 374
習(xí)題 375
答案 378
第11章 數(shù)字信號(hào)處理 381
11.1 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào) 381
11.1.1 采樣和濾波 381
11.1.2 保持采樣值 383
11.1.3 模-數(shù)轉(zhuǎn)換 383
11.2 模-數(shù)轉(zhuǎn)換方法 386
11.2.1 快速瀏覽運(yùn)算放大器 386
11.2.2 快速(同時(shí))模-數(shù)轉(zhuǎn)換器 387
11.2.3 雙積分模-數(shù)轉(zhuǎn)換器 389
11.2.4 逐次漸近模-數(shù)轉(zhuǎn)換器 390
11.2.5 求和-增量模-數(shù)轉(zhuǎn)換器 392
11.2.6 測(cè)試模-數(shù)轉(zhuǎn)換器 394
11.2.7 模-數(shù)轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤 394
11.3 數(shù)-模轉(zhuǎn)換方法 395
11.3.1 二進(jìn)制權(quán)值輸入數(shù)-模
轉(zhuǎn)換器 395
11.3.2 R/2R階梯形數(shù)-模轉(zhuǎn)換器 397
11.3.3 數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的性能特征 399
11.3.4 測(cè)試數(shù)-模轉(zhuǎn)換器 400
11.3.5 數(shù)-模轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤 400
11.3.6 重構(gòu)濾波器 402
11.4 數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ) 402
判斷題 403
自測(cè)題 403
習(xí)題 404
答案 407
第12章 數(shù)據(jù)傳輸 410
12.1 數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì) 410
12.1.1 電線連接 410
12.1.2 同軸電纜 410
12.1.3 雙絞線電纜 411
12.1.4 光纜 411
12.1.5 光纖的數(shù)據(jù)通信鏈路 412
12.1.6 無(wú)線傳輸 413
12.2 數(shù)據(jù)傳輸方式和模式 414
12.2.1 串行和并行數(shù)據(jù) 414
12.2.2 異步數(shù)據(jù) 415
12.2.3 同步數(shù)據(jù) 415
12.2.4 傳輸速率 417
12.2.5 傳輸效率 418
12.2.6 傳輸模式 418
12.3 模擬信號(hào)的數(shù)字調(diào)制 418
12.3.1 幅移鍵控 418
12.3.2 頻移鍵控 419
12.3.3 相移鍵控 419
12.3.4 正交調(diào)幅 420
12.3.5 星座圖 420
12.4 數(shù)字信號(hào)的模擬調(diào)制 421
12.4.1 脈沖幅度調(diào)制 421
12.4.2 脈沖寬度調(diào)制 422
12.4.3 脈沖位置調(diào)制 423
12.4.4 脈沖編碼調(diào)制 425
12.4.5 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng) 426
12.5 多路復(fù)用和解復(fù)用 427
12.5.1 時(shí)分多路復(fù)用 427
12.5.2 頻分多路復(fù)用 430
12.6 總線基礎(chǔ) 431
12.6.1 總線 431
12.6.2 并行和串行總線 431
12.6.3 內(nèi)部和外部總線 432
12.6.4 通用總線的特性 432
12.6.5 總線協(xié)議 433
12.6.6 同步和異步總線 433
12.6.7 單端總線和差分總線
的比較 434
12.7 并行總線 435
12.7.1 PCI總線 435
12.7.2 PCI-X總線 435
12.7.3 PCI-Express總線 436
12.7.4 IEEE-488總線 436
12.7.5 并行SCSI總線 439
12.8 通用串行總線(USB) 439
12.8.1 USB電纜和連接器 440
12.8.2 USB的數(shù)據(jù)格式 441
12.9 其他串行總線 442
12.9.1 RS-232/422/423/485總線 442
12.9.2 SPI總線 444
12.9.3 I2C總線 444
12.9.4 CAN總線 445
12.9.5 法爾接口總線 446
12.9.6 串行SCSI總線 447
12.10 總線接口 447
12.10.1 基本多路復(fù)用總線 447
12.10.2 總線信號(hào) 448
12.10.3 將設(shè)備連接到總線 448
12.10.4 總線爭(zhēng)用 450
12.10.5 多路復(fù)用I/O 450
判斷題 451
自測(cè)題 452
習(xí)題 454
答案 458
奇數(shù)編號(hào)習(xí)題的答案 461