数字电子技术基础（微课版 支持AR交互）

1 数字逻辑基础
1.1　数字信号的基本概念　1
1.1.1模拟信号与数字信号　1
1.1.2数字信号的描述方法　2
1.2　数制及其相互转换　3
1.2.1　几种常用的数制　4
1.2.2　数制转换　5
1.3　二进制数的算术运算　8
1.3.1　无符号二进制数的算术运算　8
1.3.2　带符号二进制数的表示　9
1.3.3　二进制补码的减法运算　11
1.4　码制　13
1.4.1二-十进制码　13
1.4.2格雷码　14
1.4.3奇偶校验码　15
1.4.4　ASCII码　16
1.5　逻辑运算及逻辑门　17
1.5.1基本逻辑运算及对应的逻辑门　17
1.5.2　常用复合逻辑运算及对应的逻辑门　21
1.5.3　逻辑门电路的应用　24
1.6　集成逻辑门简介　26
1.6.1　数字集成电路简介　26
1.6.2　几种常用的集成逻辑门　27
1.6.3　集成逻辑门电路的一般特性　27
小　结　30
自我检验题　31
习　题　31
实践训练　33
2　逻辑代数　35
2.1　逻辑代数的基本公式和规则　35
2.1.1逻辑代数的基本公式　35
2.1.2逻辑代数的基本规则　36
2.2　逻辑函数的代数化简法　37
2.2.1　逻辑函数的简形式　37
2.2.2　逻辑函数的代数化简法　38
2.3　逻辑函数表达式的两种标准形式　40
2.3.1　小项与小项表达式　41
2.3.2　项与项表达式　42
2.4　逻辑函数的卡诺图化简法　44
2.4.1　用卡诺图表示逻辑函数　44
2.4.2　用卡诺图化简逻辑函数　47
2.4.3含无关项的逻辑函数及其化简　49
2.4.4　多输出逻辑函数的化简　52
2.5　逻辑符号的等效变换　53
小　结　54
自我检验题　55
习　题　56
实践训练　58
3　组合逻辑电路　59
3.1　概 述　59
3.2　组合逻辑电路的分析　59
3.3　组合逻辑电路的设计　61
3.4常用组合逻辑电路　64
3.4.1　编码器　64
3.4.2　译码器/数据分配器　67
3.4.3　数据选择器　76
3.4.4　数值比较器　81
3.4.5　加法器　84
＊3.5组合逻辑电路的竞争冒险　89
3.5.1　竞争-冒险现象及产生的原因　89
3.5.2　消去竞争冒险的方法　91
3.6应用举例：抢答器电路　92
小　结　93
自我检验题　93
习　题　94
实践训练　98
4　锁存器和触发器　99
4.1　双稳态电路的基本特性　99
4.2　锁存器　99
4.2.1　基本SR锁存器　99
4.2.2　门控SR锁存器　102
4.2.3　门控D锁存器　103
4.3　触发器的电路结构和工作原理　105
4.3.1　主从D触发器　106
4.3.2　有清零输入和预置输入的D触发器　107
4.3.3　带使能端的D触发器　109
4.4触发器的逻辑功能　109
4.4.1　D触发器　110
4.4.2　JK触发器　110
4.4.3　T触发器　112
4.4.3　T ′触发器　113
*4.5　触发器的动态特性　113
4.6应用举例：会客厅照明灯控制电路　115
小　结　117
自我检验题　117
习　题　118
实践训练　124
5　时序逻辑电路　127
5.1　概 述　127
5.1.1　时序逻辑电路的基本结构及特点　127
5.1.2　时序逻辑电路的分类　128
5.2　时序逻辑电路的分析　129
5.2.1　时序逻辑电路分析的一般步骤　129
5.2.2　同步时序逻辑电路的分析举例　130
5.2.3　异步时序逻辑电路的分析举例　133
5.3　同步时序逻辑电路的设计　135
5.3.1　同步时序逻辑电路设计的一般步骤　135
5.3.2　同步时序逻辑电路设计举例　137
5.　4 寄存器和移位寄存器　143
5.4.1　寄存器　144
5.4.2　移位寄存器　144
5.4.3　集成移位寄存器及其应用　146
5.5计数器　148
5.5.1　异步计数器　148
5.5.2　同步计数器　151
5.5.3　集成计数器及其应用　155
5.6*　序列信号发生器　162
5.6.1　计数型序列信号发生器　162
5.6.2　移存型序列信号发生器　163
5.7　应用举例：篮球竞赛24秒定时电路　164
小　结　166
自我检验题　167
习　题　168
实践训练　174
6　硬件描述语言Verilog HDL　175
6.1　概 述　175
6.2　Verilog HDL入门　175
6.2.1　Verilog HDL的基本结构　175
6.2.2　简单Verilog HDL实例　176
6.2.3　逻辑功能的仿真与测试　178
6.3　Verilog HDL基本语法规则　180
6.3.1词法规定　180
6.3.2逻辑值集合与常数的表示　181
6.3.3数据类型　183
6.4　Verilog HDL结构级建模　185
6.4.1　多输入门　185
6.4.2　多输出门　186
6.4.3　三态门　186
6.4.4　门级建模举例　187
6.4.5　分层次的电路设计方法　188
6.5　Verilog HDL数据流建模　191
6.5.1　数据流建模语法　191
6.5.2　带有参数的组合逻辑电路建模　192
6.5.3　Verilog HDL运算符　194
6.5.4　运算符的优先级别　199
6.6　Verilog HDL行为级建模　199
6.6.1　行为级建模基础　199
6.6.2　触发器与移位寄存器的行为级建模　205
6.6.3　计数器的行为级建模　207
6.6.4　状态图的行为级建模　208
6.7　数字钟电路设计　210
小　结　214
自我检验题　214
习　题　215
实践训练　220
7　逻辑门电路　221
7.1　CMOS逻辑门电路　221
7.1.1　MOS管的开关特性　221
7.1.2　CMOS反相器　223
7.1.3　CMOS与非门和或非门　225
7.1.4　CMOS传输门　227
7.1.5　CMOS三态输出和漏极开路输出门电路　229
7.2　TTL逻辑门电路　235
7.2.1　BJT的开关特性　235
7.2.2　TTL反相器　236
7.2.3　TTL与非和或非门电路　237
7.3　逻辑门电路使用中的几个实际问题　239
7.3.1　各种门电路之间的接口问题　239
7.3.2　门电路带负载时的接口电路　242
7.3.3　抗干扰措施　243
7.3.4　差分信号传输　244
小　结　244
自我检验题　245
习　题　245
实践训练　250
8　半导体存储器　251
8.1　存储器的基本概念　251
8.1.1　存储器的基本结构　251
8.1.2　存储器的分类及性能指标　252
8.2　只读存储器（ROM）　252
8.2.1　固定ROM　252
8.2.2　ROM的分类　255
8.2.3　ROM的应用　259
8.3　随机存取存储器（RAM）　262
8.3.1　RAM的基本结构　263
8.3.2　SRAM存储单元　263
8.3.3　DRAM存储单元　264
8.3.4　同步RAM　265
8.3.5　双口RAM　266
8.3.6　FIFO　267
8.3.7　存储容量的扩展　267
8.4　应用举例：用存储器实现字符显示　269
小　结　269
自我检验题　270
习　题　271
实践训练　272
第9章　可编程逻辑器件　273
本章讨论的问题　273
9.1　概 述　273
9.1.1　PLD器件的分类　273
9.1.2　PLD器件的符号　274
9.2　简单可编程逻辑器件　275
9.2.1　与-或阵列实现组合逻辑函数的原理　276
9.2.2　SPLD实现时序逻辑电路的原理　279
9.2.3　GAL器件的基本结构及工作原理　281
9.3　复杂可编程逻辑器件　283
9.3.1　传统CPLD的基本结构　283
9.3.2　基于查找表的CPLD结构　284
9.4　现场可编程门阵列　285
9.4.1　查找表实现逻辑函数的基本原理　286
9.4.2　FPGA的一般结构　288
9.5　可编程逻辑器件的一般开发流程　293
9.6　基于FPGA篮球竞赛 24 s定时器电路设计　295
小结　297
自我检验题　297
习　题　298
实践训练　301
10　数模和模数转换器　303
10.1　D/A转换器　304
10.1.1　权电阻网络D/A转换器　304
10.1.2　倒T形电阻网络D/A转换器　306
10.1.3　权电流型D/A转换器　309
10.1.4　电阻串联分压式D/A转换器　309
10.1.5　D/A转换器的主要技术指标　311
10.2　A/D转换器　312
10.2.1　A/D转换的一般工作过程　312
10.2.2　并行比较型A/D转换器　315
10.2.3　逐次比较型A/D转换器　317
10.2.4　双积分式A/D转换器　320
10.2.5　A/D转换器的主要技术指标　323
10.3　应用举例：可编程波形产生器　325
小　结　327
自我检验题　327
习　题　329
实践训练　333
11　脉冲波形的变换与产生　333
11.1　555定时器　333
11.1.1　555定时器的电路结构　333
11.1.2　555定时器的工作原理　334
11.2　施密特触发电路　335
11.2.1　用555定时器组成的施密特触发电路　335
11.2.2　集成施密特触发电路　337
11.2.3　施密特触发电路的应用　337
11.3　单稳态电路　339
11.3.1　用555定时器组成的单稳态电路　339
11.3.2　集成单稳态电路　343
11.3.3　单稳态电路的应用　345
11.4多谐振荡电路　346
11.4.1　用555组成的多谐振荡电路　346
11.4.2　用施密特触发电路组成的多谐振荡电路　348
11.4.3　石英晶体多谐振荡电路　349
11.5　应用举例：双音报警电路　351
小　结　352
自我检验题　352
习　题　353
实践训练　361