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第一篇 逻辑设计3

第1章 数字与编码3

1.1 数字信号与数字电路3

1.1.1 数字信号与模拟信号的区别3

1.1.2 数字电路的特点4

1.2 数制8

1.2.1 常用数制8

1.2.2 数制转换方法11

1.3 算术运算与逻辑运算15

1.3.1 二进制算术运算与逻辑运算15

1.3.2 二进制正负数的表达方法16

1.3.3 补码在减法中的应用17

1.4 码制与编码规律19

1.4.1 二—十进制代码BCD19

1.4.2 循环码22

1.4.3 ASCII码23

1.5 可靠性编码的概念23

1.5.1 奇偶校验与编码24

1.5.2 二维码与RAID系统26

1.5.3 循环冗余校验码（CRC）27

1.5.4 校验和码29

本章小结29

思考题和习题30

第2章 逻辑函数与逻辑门32

2.1 逻辑代数中的三种基本运算32

2.2 文氏图与真值表34

2.2.1 文氏图34

2.2.2 真值表35

2.3 逻辑代数的基本定理35

2.3.1 布尔代数公理35

2.3.2 布尔代数定理36

2.3.3 若干常用逻辑函数式39

2.4 逻辑代数的基本规则40

2.4.1 代入规则40

2.4.2 反演规则41

2.4.3 对偶规则42

2.5 逻辑函数的公式化简法43

2.5.1 逻辑函数的最简形式43

2.5.2 常用的化简方法44

2.6 逻辑函数的表达式49

2.6.1 逻辑函数的最小项和最大项49

2.6.2 真值表的建立51

2.6.3 由真值表归纳逻辑函数的方法53

2.6.4 未完全描述函数的真值表及表达式57

2.7 逻辑函数的卡诺图57

2.7.1 卡诺图的构成57

2.7.2 用卡诺图表示逻辑函数59

2.7.3 用卡诺图化简逻辑函数59

2.7.4 任意项的利用62

2.7.5 卡诺图的运算63

2.7.6 高维卡诺图的构成65

2.7.7 降维卡诺图68

2.8 逻辑门电路与图形符号69

2.8.1 基本逻辑电路69

2.8.2 几种复合逻辑门71

2.8.3 实用的逻辑门74

2.9 正负逻辑电平问题76

2.9.1 正负逻辑的规定76

2.9.2 正负逻辑的等效变换77

2.9.3 正负逻辑的图例和应用77

2.9.4 关于非“○”的注记及正负逻辑符号对照表79

本章小结81

思考题和习题81

第3章 逻辑门电路85

3.1 基本逻辑门电路85

3.1.1 二极管与门和或门电路85

3.1.2 非门电路——BJT（双极型晶体管）反相器87

3.2 DTL逻辑电路88

3.3 TTL门电路基本结构89

3.3.1 TTL反相器89

3.3.2 TTL与非门电路92

3.4 TTL基本门电路的扩展93

3.4.1 三态反相器93

3.4.2 集电极开路与非门96

3.4.3 TTL或非门及与或非门97

3.5 TTL电路改进与肖特基系列电路98

3.5.1 TTL电路改进98

3.5.2 肖特基系列电路99

3.5.3 74LS系列电路101

3.6 TTL门电路性能比较102

3.6.1 各种类型TTL门电路与性能比较102

3.6.2 TTL器件选型原则102

3.6.3 TTL集成门电路的封装103

3.7 TTL电路的外围参数104

3.7.1 TTL与非门电压传输特性104

3.7.2 TTL与非门主要参数105

3.7.3 输入输出电平匹配问题108

3.8 MOS逻辑门电路109

3.8.1 概述109

3.8.2 NMOS逻辑门电路109

3.8.3 CMOS逻辑门电路111

3.8.4 HCMOS逻辑门电路112

3.9 各种集成逻辑门电路性能比较114

3.10 逻辑器件使用规定与抗干扰措施115

本章小结117

思考题和习题117

第4章 组合逻辑电路122

4.1 组合逻辑电路的分析122

4.2 组合逻辑电路的设计124

4.3 功能组合逻辑电路与大规模逻辑问题的解决方案129

4.3.1 译码器130

4.3.2 数据分配器139

4.3.3 数据选择器140

4.4 可编程阵列组合逻辑电路141

4.4.1 与—或逻辑阵列及其集成应用背景141

4.4.2 可编程逻辑器件的符号体系142

4.4.3 可编程逻辑器件的实现方法147

4.5 组合逻辑电路中的竞争冒险149

4.5.1 竞争冒险产生的原因149

4.5.2 消除竞争冒险的方法150

4.6 各种组合逻辑设计与综合应用152

4.6.1 数据选择器的例子152

4.6.2 加法器153

4.6.3 加法器的其他组成形式156

4.6.4 全加器的应用（用加法器设计组合逻辑电路）157

4.6.5 桶形移位器及模拟数据选择器159

本章小结162

思考题和习题162

第5章 触发器及其应用167

5.1 反馈、双稳态电路与触发器基础167

5.2 电平触发器168

5.2.1 RS触发器168

5.2.2 同步RS触发器171

5.2.3 同步D触发器172

5.2.4 由或非门组成的触发器173

5.3 边沿触发器174

5.3.1 主从触发器174

5.3.2 JK触发器176

5.3.3 若干边沿触发器及其构成177

5.4 T触发器181

5.4.1 T触发器的构成方式181

5.4.2 用D触发器组成T触发器182

5.5 触发器的应用183

5.5.1 二次分频183

5.5.2 异步计数器184

5.6 波形产生与整形电路189

5.6.1 单稳态电路189

5.6.2 无稳态电路190

5.6.3 多谐振荡器191

本章小结193

思考题和习题194

第二篇 单片机199

第6章 单片机概论199

6.1 单片机发展概况199

6.1.1 微机发展历程与单片机199

6.1.2 单片机与微机系统的关系202

6.1.3 单片机应用概况与发展趋势204

6.1.4 带Flash存储器的单片机简介210

6.1.5 单片机主要应用211

6.2 单片机基本结构213

6.2.1 单片机基本模块和工作框图213

6.2.2 硬件和软件214

6.3 单片机工作过程214

6.3.1 CPU的结构215

6.3.2 指令执行过程215

6.3.3 单片机系统组织216

6.4 单片机总线216

6.4.1 总线的作用216

6.4.2 单片机总线的实现方法218

6.4.3 以总线为中心的单片机结构图219

6.4.4 单片机的输入／输出端口220

6.5 单片机存储器221

6.5.1 存储器概况221

6.5.2 半导体存储器的分类222

本章小结230

思考题和习题230

第7章 MCS-51系列和AT89S51单片机231

7.1 MCS-51系列单片机主要特点231

7.1.1 产品特点231

7.1.2 AT89C51芯片特点232

7.2 MCS-51系列单片机基本结构233

7.2.1 MCS-51系列单片机常见结构形式233

7.2.2 MCS-51系列单片机最简硬件系统及其主体结构235

7.2.3 MCS-51系列单片机的硬件结构237

7.3 MCS-51系列单片机I/O端口与复位运行248

7.3.1 MCS-51并行I/O口248

7.3.2 单片机复位与运行250

7.4 MCS-51系列单片机指令系统252

7.4.1 指令的基本结构与寻址方式252

7.4.2 MCS-51指令系统概述254

7.4.3 数据传送指令256

7.4.4 算术操作指令263

7.4.5 逻辑操作指令268

7.4.6 控制转移指令271

7.4.7 布尔变量操作类指令275

7.4.8 MCS-51指令运用和指令表277

7.5 汇编语言程序设计283

7.5.1 一般编程方法283

7.5.2 程序写入方法284

本章小结285

思考题和习题286

第8章 单片机应用与扩展技术287

8.1 编程过程与实例287

8.1.1 单片机选举计票问题编程287

8.1.2 单片机程序的实施290

8.2 大量人群的投票选举单片机方案292

8.2.1 8人投票单片机程序292

8.2.2 扩展到24人投票的程序293

8.2.3 汇编语句的扩展应用296

8.2.4 自动更新选举人数的程序设计299

8.2.5 更多选民的投票机研究302

8.2.6 完善后的30人投票程序304

8.3 单片机总线扩展与应用实例307

8.3.1 单片机用作计数器307

8.3.2 8051系列单片机外部地址总线形成方法309

8.4 8051系列单片机存储器扩展方法312

8.4.1 片内扩展RAM（EXTRAM）的应用312

8.4.2 单片机扩展并行RAM312

8.4.3 扩展RAM汇编编程314

8.4.4 程序存储器的扩展方法315

8.5 模／数转换系统设计316

8.5.1 A/D转换应用实例317

8.5.2 A/D转换原理和指标318

8.5.3 C8051F系列单片机模／数转换的主要特点和技术指标319

8.5.4 VFC作A/D转换器的原理与特点320

8.6 单片机中断与定时器／计数器编程322

8.6.1 中断概述322

8.6.2 中断系统结构322

8.6.3 定时器／计数器325

8.7 串行端口330

8.7.1 串行口工作方式分类330

8.7.2 串行口控制寄存器331

8.8 看门狗定时器WDT工作原理与使用方法332

8.8.1 WDT工作原理332

8.8.2 WDT的使用方法333

本章小结333

思考题和习题334

附录335

附录1 常用逻辑符号对照表335

附录2 部分集成电路管脚图（LAYOUT OF CHIPS）337

附录3 TTL器件一览表341

附录4 CMOS器件一览表344

附录5 8051指令系统分类表346

附录6 8051指令系统总表348

附录7 单片机选型参考资料350

附录8 Atmel公司单片机新增SFR与结构情况355

参考文献357