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第1章 数制与编码1

1.1 概述1

1.1.1 模拟电子技术和数字电子技术1

1.1.2 脉冲信号和数字信号1

1.1.3 数字电路的特点2

1.2 数制2

1.2.1 概述2

1.2.2 数制之间的转换3

1.3 编码5

1.3.1 二-十进制编码5

1.3.2 字符编码6

1.4 现代数字系统的设计方法7

1.4.1 设计准备7

1.4.2 设计输入7

1.4.3 设计处理8

1.4.4 设计校验8

1.4.5 器件编程8

1.4.6 器件测试和设计验证8

本章小结8

思考题和习题9

第2章 逻辑代数和Verilog HDL基础10

2.1 逻辑代数基本概念10

2.1.1 逻辑常量和逻辑变量10

2.1.2 基本逻辑和复合逻辑10

2.1.3 逻辑函数的表示方法14

2.1.4 逻辑函数的相等16

2.2 逻辑代数的运算法则17

2.2.1 逻辑代数的基本公式17

2.2.2 逻辑代数的基本定理18

2.2.3 逻辑代数的常用公式19

2.2.4 异或运算公式20

2.3 逻辑函数的表达式20

2.3.1 逻辑函数常用表达式20

2.3.2 逻辑函数的标准表达式21

2.3.3 约束及其表示方法23

2.4 逻辑函数的公式简化法24

2.4.1 逻辑函数简化的意义24

2.4.2 逻辑函数的公式简化法25

2.5 Verilog HDL基础25

2.5.1 Verilog HDL设计模块的结构26

2.5.2 Verilog HDL的词法27

2.5.3 Verilog HDL的语句33

2.5.4 不同抽象级别的Verilog HDL模型39

2.5.5 关于Verilog 200139

本章小结41

思考题和习题41

第3章 门电路43

3.1 概述43

3.2 TTL集成门44

3.2.1 TTL集成与非门44

3.2.2 TTL与非门的外部特性45

3.2.3 TTL与非门的主要参数48

3.2.4 TTL与非门的改进电路49

3.2.5 TTL集成电路多余输入端的处理51

3.2.6 TTL其他类型的集成电路51

3.2.7 TTL电路的系列产品53

3.3 其他类型的双极型集成电路54

3.3.1 ECL电路54

3.3.2 I2L电路54

3.4 MOS集成门54

3.4.1 MOS管55

3.4.2 MOS管开关的电路结构和工作原理56

3.4.3 MOS非门57

3.4.4 MOS门58

3.4.5 CMOS门的外部特性61

3.5 基于Verilog HDL的门电路设计63

3.5.1 用assign语句建模方法实现门电路的描述63

3.5.2 用门级元件例化建模方式来描述门电路64

本章小结65

思考题和习题65

第4章 组合逻辑电路67

4.1 概述67

4.1.1 组合逻辑电路的结构和特点67

4.1.2 组合逻辑电路的分析方法67

4.1.3 组合逻辑电路的设计方法68

4.2 若干常用的组合逻辑电路71

4.2.1 算术运算电路71

4.2.2 编码器74

4.2.3 译码器77

4.2.4 数据选择器81

4.2.5 数值比较器83

4.2.6 奇偶校验器85

4.3 基于Verilog HDL的组合逻辑电路设计87

4.3.1 加法器的设计87

4.3.2 编码器89

4.3.3 译码器的设计92

4.3.4 数据选择器的设计94

4.3.5 数值比较器的设计95

4.3.6 奇偶校验器的设计96

4.4 组合逻辑电路的竞争-冒险现象98

本章小结100

思考题和习题100

第5章 触发器103

5.1 概述103

5.2 基本RS触发器103

5.2.1 由与非门构成的基本RS触发器104

5.2.2 由或非门构成的基本RS触发器106

5.3 钟控触发器107

5.3.1 钟控RS触发器107

5.3.2 钟控D型触发器109

5.3.3 钟控JK触发器109

5.3.4 钟控T型触发器111

5.3.5 钟控T'触发器112

5.4 集成触发器112

5.4.1 边沿JK触发器112

5.4.2 维持-阻塞结构集成触发器113

5.5 触发器之间的转换114

5.5.1 用JK触发器实现其他类型触发器114

5.5.2 用D触发器实现其他类型触发器的转换115

5.6 基于Verilog HDL的触发器设计116

5.6.1 基本RS触发器的设计116

5.6.2 D锁存器的设计118

5.6.3 D触发器的设计118

5.6.4 JK触发器的设计119

本章小结120

思考题和习题120

第6章 时序逻辑电路123

6.1 概述123

6.1.1 时序逻辑电路功能的描述方法123

6.1.2 时序逻辑电路的分析方法124

6.1.3 同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路126

6.2 寄存器和移位寄存器126

6.2.1 数码寄存器126

6.2.2 移位寄存器127

6.2.3 集成移位寄存器128

6.3 计数器130

6.3.1 同步计数器的分析130

6.3.2 异步计数器134

6.3.3 集成计数器137

6.4 同步时序逻辑电路的设计140

6.4.1 数码寄存器的设计140

6.4.2 移位寄存器的设计142

6.4.3 同步计数器的设计143

6.4.4 顺序脉冲发生器的设计148

6.4.5 序列信号发生器的设计149

6.4.6 序列信号检测器的设计152

6.4.7 一般同步时序逻辑电路的设计153

6.5 异步时序逻辑电路的设计156

本章小结158

思考题和习题159

第7章 半导体存储器162

7.1 概述162

7.1.1 半导体存储器的结构162

7.1.2 半导体存储器的分类163

7.2 随机存储器164

7.2.1 静态随机存储器164

7.2.2 动态随机存储器165

7.2.3 随机存储器的典型芯片166

7.3 只读存储器167

7.3.1 固定ROM167

7.3.2 可编程只读存储器168

7.3.3 可擦除可编程只读存储器168

7.3.4 快闪存储器169

7.4 半导体存储器的应用169

7.5 基于Verilog HDL的存储器设计170

7.5.1 RAM设计170

7.5.2 ROM的设计172

本章小结173

思考题和习题173

第8章 数模和模数转换174

8.1 概述174

8.2 数模（D/A）转换175

8.2.1 D/A转换器的结构175

8.2.2 D/A转换器的主要技术指标178

8.2.3 集成D/A转换器178

8.3 模数（A/D）转换180

8.3.1 A/D转换器的基本原理180

8.3.2 A/D转换器的类型182

8.3.3 A/D转换器的主要技术指标187

8.3.4 集成ADC芯片188

本章小结189

思考题和习题190

第9章 数字系统设计191

9.1 数字系统的设计方法191

9.1.1 4位二进制计数器的设计192

9.1.2 设计七段显示译码器dec7s192

9.1.3 计数译码显示系统电路的设计194

9.2 系统设计实例195

9.2.1 8位频率计的设计196

9.2.2 交通灯控制电路的设计200

9.2.3 数字电压表的设计202

9.2.4 信号发生器的设计206

本章小结210

思考题和习题210

第10章 可编程逻辑器件212

10.1 PLD的基本原理212

10.1.1 PLD的分类212

10.1.2 阵列型PLD215

10.1.3 现场可编程门阵列FPGA218

10.1.4 基于查找表的结构220

10.2 PLD的设计技术223

10.2.1 PLD的设计方法223

10.2.2 PLD的设计流程224

10.2.3 在系统可编程技术227

10.2.4 边界扫描技术229

10.3 PLD的编程与配置230

10.3.1 CPLD的ISP方式编程230

10.3.2 使用PC的并口配置FPGA231

本章小结233

思考题和习题233

第11章 Verilog HDL仿真234

11.1 Verilog HDL仿真支持语句234

11.1.1 系统任务和系统函数234

11.1.2 编译指令237

11.2 Verilog HDL的仿真方法238

11.2.1 ModelSim的命令式仿真239

11.2.2 ModelSim的波形仿真241

11.2.3 ModelSim交互命令方式仿真244

11.2.4 ModelSim批处理工作方式245

11.3 Verilog HDL测试平台软件的设计246

11.3.1 组合逻辑电路测试平台软件的设计246

11.3.2 时序逻辑电路测试平台软件的设计248

11.3.3 数字系统电路测试平台软件的设计249

本章小结250

思考题和习题251

第12章 Verilog HDL综合与优化252

12.1 综合的概念252

12.2 Verilog HDL设计的硬件实现253

12.2.1 编辑设计文件253

12.2.2 编译设计文件256

12.2.3 仿真设计文件257

12.2.4 编程下载设计文件262

12.3 设计优化265

12.3.1 面积与速度的优化265

12.3.2 时序约束与选项设置266

12.3.3 Fitter设置267

12.4 Quartus Ⅱ的RTL阅读器267

本章小结268

思考题和习题269

附录270

附录A 国产半导体集成电路型号命名法（GB3430—82）270

附录B Altera DE2开发板使用方法271

参考文献276