全書共11章，包括數(shù)制與編碼、邏輯代數(shù)和硬件描述語言基礎(chǔ)、門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時(shí)序邏輯電路、脈沖單元電路、數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件，各章后附有思考題和習(xí)題。
本書是根據(jù)新的數(shù)字設(shè)計(jì)技術(shù)編寫的，書中應(yīng)用硬件描述語言（Hardware Description Language,HDL）、可編程邏輯器件（PLD）和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation,EDA）技術(shù)等，介紹數(shù)字邏輯電路與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。書中列舉了大量基于HDL的門電路、觸發(fā)器、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)例，供讀者參考。每個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例都經(jīng)過了EDA軟件的編譯和仿真，確保無誤。
本書圖文并茂、通俗易懂，并配有電子化教學(xué)課件與實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)教材，可作為高等學(xué)校工科電子類、通信信息類、自動(dòng)化類專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課教材和相關(guān)工程技術(shù)人員的參考資料。
江國(guó)強(qiáng)，桂林電子科技大學(xué)信息與通信學(xué)院教授。在電子科技大學(xué)任教期間，主要講授“數(shù)字邏輯電路”、“微機(jī)原理”和“EDA技術(shù)與應(yīng)用”課程，并后編著了《現(xiàn)代數(shù)字邏輯電路》、《EDA技術(shù)與應(yīng)用》、《SOPC技術(shù)與應(yīng)用》、《PLD在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》、《數(shù)字系統(tǒng)的Verilog HDL設(shè)計(jì)》、《新編數(shù)字邏輯電路》《現(xiàn)代數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》等十余部教材，其中《現(xiàn)代數(shù)字邏輯電路》和《EDA技術(shù)與應(yīng)用》教材獲廣西優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)，《新編數(shù)字邏輯電路》教材獲廣西優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)。2007年榮獲美國(guó)ALTERA公司的FPGA終身教學(xué)成就獎(jiǎng)�，F(xiàn)任中國(guó)研究生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽華南賽區(qū)評(píng)委、全國(guó)決賽評(píng)委，是桂林電子科技大學(xué)研究生院參賽隊(duì)領(lǐng)隊(duì)兼指導(dǎo)教師，指導(dǎo)的研究生曾榮獲中國(guó)研究生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽全國(guó)決賽團(tuán)體一、二、三等獎(jiǎng)。本人于2014年榮獲中國(guó)研究生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì)頒發(fā)的“突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”。
第1章數(shù)制與編碼1
1.1概述1
1.1.1模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)1
1.1.2脈沖信號(hào)和數(shù)字信號(hào)1
1.1.3數(shù)字電路的特點(diǎn)2
1.2數(shù)制及其轉(zhuǎn)換2
1.2.1數(shù)制2
1.2.2數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換4
1.3編碼6
1.3.1二十進(jìn)制編碼6
1.3.2字符編碼7
1.4數(shù)字系統(tǒng)的EDA設(shè)計(jì)流程8
1.4.1設(shè)計(jì)準(zhǔn)備8
1.4.2設(shè)計(jì)輸入8
1.4.3設(shè)計(jì)處理9
1.4.4設(shè)計(jì)校驗(yàn)10
1.4.5器件編程10
1.4.6器件測(cè)試10
本章小結(jié)10
思考題和習(xí)題11
第2章邏輯代數(shù)和硬件描述語言基礎(chǔ)12
2.1邏輯代數(shù)基本概念12
2.1.1邏輯常量和邏輯變量12
2.1.2基本邏輯和復(fù)合邏輯12
2.1.3邏輯函數(shù)的表示方法16
2.1.4邏輯函數(shù)的相等18
2.2邏輯代數(shù)的運(yùn)算法則19
2.2.1邏輯代數(shù)的基本公式19
2.2.2邏輯代數(shù)的基本定理20
2.2.3邏輯代數(shù)的常用公式21
2.2.4異或運(yùn)算公式22
2.3邏輯函數(shù)的表達(dá)式23
2.3.1邏輯函數(shù)常用表達(dá)式24
2.3.2邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式24
2.4邏輯函數(shù)的簡(jiǎn)化26
2.4.1邏輯函數(shù)簡(jiǎn)化的意義26
2.4.2邏輯函數(shù)的公式簡(jiǎn)化法27
2.4.3邏輯函數(shù)的卡諾圖簡(jiǎn)化法27
2.4.4邏輯函數(shù)具有的約束概念28
2.5Verilog HDL基礎(chǔ)28
2.5.1Verilog HDL設(shè)計(jì)模塊的基本結(jié)構(gòu)28
2.5.2Verilog HDL的詞法29
2.5.3Verilog HDL的語句35
2.5.4不同抽象級(jí)別的Verilog HDL模型41
本章小結(jié)42
思考題和習(xí)題42
第3章門電路44
3.1概述44
3.2晶體二極管和三極管的開關(guān)特性45
3.2.1晶體二極管的開關(guān)特性45
3.2.2晶體三極管的開關(guān)特性 49
3.3分立元件門54
3.3.1二極管與門54
3.3.2二極管或門56
3.3.3三極管非門57
3.3.4復(fù)合邏輯門57
3.3.5正邏輯和負(fù)邏輯59
3.4TTL集成門60
3.4.1TTL與非門60
3.4.2TTL與非門的外部特性61
3.4.3TTL與非門的主要參數(shù)66
3.4.4TTL與非門的改進(jìn)電路67
3.4.5TTL其他類型的集成電路 68
3.4.6TTL集成門多余輸入端的處理71
3.4.7TTL電路的系列產(chǎn)品71
3.5其他類型的雙極型集成電路71
3.5.1ECL電路72
3.5.2I2L電路72
3.6MOS集成門72
3.6.1MOS管72
3.6.2MOS反相器74
3.6.3MOS門76
3.6.4CMOS門的外部特性80
3.7基于Verilog HDL的門電路設(shè)計(jì)81
3.7.1用assign語句建模方法實(shí)現(xiàn)門電路的描述81
3.7.2用門級(jí)元件例化方式設(shè)計(jì)門電路84
3.7.3三態(tài)輸出電路的設(shè)計(jì)85
本章小結(jié)89
思考題和習(xí)題90
第4章組合邏輯電路94
4.1概述94
4.1.1組合邏輯電路的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)94
4.1.2組合邏輯電路的分析方法94
4.1.3組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法95
4.2若干個(gè)常用的組合邏輯電路99
4.2.1算術(shù)運(yùn)算電路 99
4.2.2編碼器102
4.2.3譯碼器105
4.2.4數(shù)據(jù)選擇器109
4.2.5數(shù)值比較器111
4.2.6奇偶校驗(yàn)器113
4.3組合邏輯電路設(shè)計(jì)115
4.3.1采用中規(guī)模集成部件實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路的方法115
4.3.2基于Verilog HDL的組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法119
4.4組合邏輯電路的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象132
本章小結(jié)134
思考題和習(xí)題134
第5章觸發(fā)器138
5.1概述138
5.2基本RS觸發(fā)器139
5.2.1由與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器139
5.2.2由或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器141
5.3鐘控觸發(fā)器142
5.3.1鐘控RS觸發(fā)器142
5.3.2鐘控D觸發(fā)器143
5.3.3鐘控JK觸發(fā)器144
5.3.4鐘控T觸發(fā)器146
5.3.5鐘控T′觸發(fā)器147
5.4集成觸發(fā)器147
5.4.1主從JK觸發(fā)器147
5.4.2邊沿JK觸發(fā)器149
5.4.3維持阻塞結(jié)構(gòu)集成觸發(fā)器151
5.5觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換152
5.5.1用JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)其他類型的觸發(fā)器152
5.5.2用D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)其他類型的觸發(fā)器153
5.6基于Verilog HDL的觸發(fā)器設(shè)計(jì)154
5.6.1基本RS觸發(fā)器的設(shè)計(jì)154
5.6.2D鎖存器的設(shè)計(jì)156
5.6.3D觸發(fā)器的設(shè)計(jì)156
5.6.4JK觸發(fā)器的設(shè)計(jì)157
本章小結(jié)158
思考題和習(xí)題159
第6章時(shí)序邏輯電路162
6.1概述162
6.1.1時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)162
6.1.2時(shí)序邏輯電路功能的描述方法162
6.1.3時(shí)序邏輯電路的分析方法163
6.1.4同步時(shí)序邏輯電路和異步時(shí)序邏輯電路165
6.2寄存器和移位寄存器165
6.2.1寄存器165
6.2.2移位寄存器166
6.2.3集成移位寄存器167
6.3計(jì)數(shù)器169
6.3.1同步計(jì)數(shù)器的分析169
6.3.2異步計(jì)數(shù)器的分析173
6.3.3集成計(jì)數(shù)器178
6.4時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)181
6.4.1數(shù)碼寄存器的設(shè)計(jì)182
6.4.2移位寄存器的設(shè)計(jì)184
6.4.3計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)187
6.4.4順序脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)193
6.4.5序列信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)194
6.4.6偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)195
6.4.7序列信號(hào)檢測(cè)器的設(shè)計(jì)197
本章小結(jié)198
思考題和習(xí)題198
第7章脈沖單元電路202
7.1概述202
7.1.1脈沖單元電路的分類、結(jié)構(gòu)和波形參數(shù)202
7.1.2脈沖波形參數(shù)的分析方法203
7.1.3555定時(shí)器204
7.2施密特觸發(fā)器205
7.2.1用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器205
7.2.2集成施密特觸發(fā)器208
7.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器209
7.3.1用555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器209
7.3.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器211
7.4多諧震蕩器214
7.4.1用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧震蕩器214
7.4.2用門電路構(gòu)成的多諧震蕩器 216
7.4.3石英晶體震蕩器217
7.4.4用施密特電路構(gòu)成的多諧震蕩器217
本章小結(jié)218
思考題和習(xí)題219
第8章數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換221
8.1概述221
8.2數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換222
8.2.1D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)222
8.2.2D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)226
8.2.3集成D/A轉(zhuǎn)換器 227
8.3模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換229
8.3.1A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理229
8.3.2A/D轉(zhuǎn)換器的類型232
8.3.3A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)237
8.3.4集成A/D轉(zhuǎn)換器238
本章小結(jié)239
思考題和習(xí)題239
第9章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器241
9.1概述241
9.1.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)241
9.1.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類242
9.2隨機(jī)存儲(chǔ)器243
9.2.1靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器243
9.2.2動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器244
9.2.3隨機(jī)存儲(chǔ)器的典型芯片245
9.2.4隨機(jī)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展246
9.3只讀存儲(chǔ)器248
9.3.1固定只讀存儲(chǔ)器248
9.3.2可編程只讀存儲(chǔ)器249
9.3.3可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器249
9.3.4只讀存儲(chǔ)器的應(yīng)用250
9.3.5可編程邏輯陣列252
9.4基于Verilog HDL的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)253
9.4.1RAM的設(shè)計(jì)253
9.4.2ROM的設(shè)計(jì)255
本章小結(jié)257
思考題和習(xí)題257
第10章數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)259
10.1數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法259
10.1.1數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的圖形編輯方式259
10.1.2數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的元件例化方式261
10.224小時(shí)計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)263
10.2.12千萬分頻器的設(shè)計(jì)264
10.2.260進(jìn)制分頻器的設(shè)計(jì)264
10.2.324進(jìn)制分頻器的設(shè)計(jì)265
10.2.424小時(shí)計(jì)時(shí)器的頂層設(shè)計(jì)266
10.3交通燈控制器的設(shè)計(jì)267
10.3.1100進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)267
10.3.2控制器的設(shè)計(jì)268
10.3.3交通燈控制器的頂層設(shè)計(jì)269
10.4波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)271
10.4.1計(jì)數(shù)器cnt256的設(shè)計(jì)272
10.4.2存儲(chǔ)器rom0的設(shè)計(jì)273
10.4.3多路選擇器mux_1的設(shè)計(jì)275
10.4.4波形發(fā)生器的頂層設(shè)計(jì)276
10.58位十進(jìn)制頻率計(jì)的設(shè)計(jì)277
10.5.1測(cè)頻控制信號(hào)發(fā)生器testctl的設(shè)計(jì)277
10.5.2十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器cnt10x8v的設(shè)計(jì)278
10.5.38位十進(jìn)制鎖存器reg4x8v的設(shè)計(jì)280
10.5.4頻率計(jì)的頂層設(shè)計(jì)281
本章小結(jié)282
思考題和習(xí)題282
第11章可編程邏輯器件283
11.1PLD的基本原理283
11.1.1PLD的分類283
11.1.2陣列型PLD286
11.1.3FPGA290
11.1.4基于查找表結(jié)構(gòu)的PLD292
11.2PLD的設(shè)計(jì)技術(shù)295
11.2.1PLD的設(shè)計(jì)方法296
11.2.2PLD的設(shè)計(jì)流程296
11.2.3ISP技術(shù)296
11.2.4邊界掃描測(cè)試技術(shù)300
11.3PLD的編程與配置300
11.3.1CPLD的ISP方式編程301
11.3.2使用PC機(jī)的并口配置FPGA302
本章小結(jié)303
思考題和習(xí)題304
主要參考文獻(xiàn)305
附錄國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體集成電路型號(hào)命名法306
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