前言 数字电子技术课程的核心内容是数字电路的工作原理、分析和设计方法,以及数字系统的基本知识。重点是组合逻辑电路的分析和设计、同步和异步时序逻辑电路的分析和设计、数据处理器和控制器的设计。本书围绕数字系统这一主线,介绍逻辑设计的理论知识、VHDL语言和计算机辅助设计工具,使读者学会正确运用各种规模的数字集成电路(特别是可编程逻辑器件),设计易于测试、可靠工作、通用或专用的数字系统。 全书分为上、下两册,共18章。 上册包括第1~10章,其中第1~4章为基础知识。第1章为绪论。第2章为数制与编码。第3章讨论分析和设计逻辑电路的数学工具——逻辑代数,以及VHDL硬件描述语言的基本知识。第4章从使用器件的角度出发,介绍了TTL和CMOS数字集成逻辑电路的基本工作原理和特性参数。第5~8章介绍各种逻辑电路的分析和设计方法。第5章介绍组合逻辑电路的分析与设计。第6章介绍锁存器和触发器。第7章为常见的时序逻辑电路。第8章综合了第5,6,7章的知识,介绍了同步时序电路和脉冲型异步时序电路,这两种时序逻辑电路由组合逻辑电路和触发器构成,是数字系统中十分重要的电路。第9章介绍了存储器和可编程逻辑器件。第10章对面向综合的VHDL设计描述中的一些语法和注意事项做了重点介绍。 下册包括第11~18章。第11章介绍电位型异步时序逻辑电路的分析与设计。第12章介绍了二进制数的加、减、乘和除等运算电路。第13章是本书的一个重点,通过几个数字系统设计的实例,介绍了数字系统设计方面的基本概念和设计方法,为读者进一步学习通用或专用的数字系统打下基础。第14章简单介绍了几种常见的专用存储器。第15了可测性设计问题。第16和17章分别为逻辑仿真和面向仿真的VHDI。设计描述。第18章介绍数字信号和模拟信号相互转换的电路。 在选材上,本书注重基础知识,介绍今后相当长一段时间内仍然行之有效的基本理论和方法;同时,反映近年来数字电子技术的新发展和新应用,介绍新器件和新技术。注意培养学生分析问题和解决问题的能力,精选实例和习题,强调了器件传输延时等时间参数、系统中各信号在时间上的配合以及解决电路中竞争一险象等问题的重要性,列举了不同规模的数字系统设计的典型实例,加强了有关数字系统的设计知识,增加了可测性设计和逻辑仿真等内容。 VHDL是一种常用的硬件描述语言,作为一种尝试,本书伴随各种硬件电路的讨论,逐步地介绍各种相关的VHDL语句。这种做法有利于消除VHDL语言与硬件脱节的现象,并且还有利于按照人们的认识规律由浅入深地掌握VHDL语言。如果读者根据学习的需要而跳过书中有关VHDL的章节,也不影响阅读的连续性。此外,本书上册附有一张光盘,内含ALTERA公司的两个PLD开发软件。读者借助于其中的任一个软件,均可在奔腾PC计算机上学习VHDL语言,验证自己设计电路的正确性,并熟悉PLD的开发过程。 在编写过程中,本书力求做到体系结构安排合理,物理概念阐述准确,表述科学,说理透彻,语言流畅,通过实例使读者深入理解理论知识,以达到学以致用、便于自学之目的。 本书上册面向电子工程、计算机技术、自动控制和微电子器件等学科的本科生;下册为本科生高年级和硕士生的选修教材,并可作为申请(信息与通信工程学科和电子科学与技术学科)硕士学位同等学力人员的复习材料和相关专业技术人员的参考书。 笔者在北京清华大学从事数字电路方面的教学和科研工作已40多年,积累了较丰富的教学和实践经验,主讲的课程受到同学的欢迎,获得过校级和市级的教学成果奖励,所编著的《数字电路与系统》(1 993年清华大学出版社出版)于1996年获电子部第1届全国普通高等学校优秀教材二等奖。为适应十多年来数字电子技术飞速发展的态势与教学改革的需要,笔者将历年的讲课笔记、素材积累乃至经验、教训进行归纳、总结,并融合了另两位作者多年教学与科研工作的体会,共同努力编写了本书。书中第7,8章由王德生执笔,第15,16章由罗嵘执笔,其余的章节和全书的统稿工作由笔者完成。 在编写本书的过程中,清华大学董在望教授给予了热情的支持和具体的指导,北京信息工程学院朱茂镒教授精心阅读了全书,提出了很多有益的建议,Altera公司中国上海代表处为本书提供了PLD开发软件,在此一并表示感谢。 限于作者水平,本书会存在不少缺点和不足之处,欢迎广大读者批评指正。 刘宝琴2004年秋于清华大学