目 錄

第1章 基本概念 1
1.1 數字量與模擬量 1
1.1.1 模擬電子系統(tǒng) 2
1.1.2 使用數字方法與模擬方法的
系統(tǒng) 2
1.1.3 機電一體化 2
1.2 二進制數、邏輯電平和數字
波形 3
1.2.1 二進制數 3
1.2.2 邏輯電平 4
1.2.3 數字波形 4
1.2.4 數字波形攜帶二進制信息 6
1.2.5 數據傳輸 7
1.3 固定功能的邏輯設備 8
1.3.1 集成電路的封裝 9
1.3.2 引腳編號 10
1.3.3 固定功能的集成電路的
集成度分類 10
判斷題 11
自測題 11
習題 11
答案 13
第2章 數字系統(tǒng)、運算和編碼 14
2.1 十進制數 14
2.2 二進制數 15
2.2.1 二進制計數 15
2.2.2 二進制數的加權結構 16
2.2.3 二進制數到十進制數的轉換 17
2.3 十進制數到二進制數的轉換 17
2.3.1 權和的方法 17
2.3.2 重復除以2的方法 18
2.3.3 十進制小數轉換為二進制數 19
2.4 二進制算術 19
2.4.1 二進制加法 19
2.4.2 二進制減法 20
2.4.3 二進制乘法 21
2.4.4 二進制除法 21
2.5 二進制數的反碼和補碼 22
2.5.1 求二進制數的反碼 22
2.5.2 求二進制數的補碼 22
2.6 帶符號數 23
2.6.1 符號位 23
2.6.2 符號數值形式 23
2.6.3 反碼形式 24
2.6.4 補碼形式 24
2.6.5 帶符號數的十進制值 24
2.6.6 帶符號整數的表示范圍 26
2.6.7 浮點數 26
2.7 帶符號數的算術運算 28
2.7.1 加法 28
2.7.2 減法 29
2.7.3 乘法 30
2.7.4 除法 32
2.8 十六進制數 33
2.8.1 十六進制計數 34
2.8.2 二進制數到十六進制數
的轉換 34
2.8.3 十六進制數到二進制數
的轉換 34
2.8.4 十六進制數到十進制數
的轉換 35
2.8.5 十進制數到十六進制數
的轉換 35
2.8.6 十六進制加法 36
2.8.7 十六進制減法 36
2.9 八進制數 38
2.9.1 八進制數到十進制數的轉換 38
2.9.2 十進制數到八進制數的轉換 39
2.9.3 八進制數到二進制數的轉換 39
2.9.4 二進制數到八進制數的轉換 39
2.10 二-十進制編碼(BCD) 40
2.10.1 8421 BCD碼 40
2.10.2 BCD碼加法 41
2.11 數字編碼 42
2.11.1 格雷碼 42
2.11.2 典型應用 44
2.12 錯誤檢測碼 45
2.12.1 錯誤檢測的奇偶校驗法 45
2.12.2 循環(huán)冗余校驗碼(CRC) 46
判斷題 49
自測題 49
習題 50
答案 54
第3章 邏輯門 58
3.1 反相器 58
3.1.1 否定和極性指示 58
3.1.2 反相器真值表 58
3.1.3 反相器運算 59
3.1.4 時序圖 59
3.1.5 反相器的邏輯表達式 59
3.1.6 應用舉例 60
3.2 與門 60
3.2.1 與門運算 61
3.2.2 與門真值表 61
3.2.3 具有波形輸入的與門運算 62
3.2.4 與門的邏輯表達式 64
3.2.5 應用舉例 64
3.3 或門 66
3.3.1 或門運算 66
3.3.2 或門真值表 66
3.3.3 具有波形輸入的或門運算 66
3.3.4 或門的邏輯表達式 68
3.3.5 應用舉例 69
3.4 與非門 69
3.4.1 與非門運算 70
3.4.2 具有波形輸入的與非門
運算 70
3.4.3 與非門的邏輯表達式 73
3.5 或非門 73
3.5.1 或非門運算 73
3.5.2 具有波形輸入的或非門
運算 74
3.5.3 或非門的邏輯表達式 76
3.6 異或門和同或門 76
3.6.1 異或門 76
3.6.2 同或門 77
3.6.3 具有波形輸入的運算 78
3.6.4 應用舉例 79
3.7 固定功能的邏輯門 79
3.7.1 74系列邏輯門功能 79
3.7.2 74系列邏輯電路 82
3.7.3 工作特性和參數 85
判斷題 89
自測題 89
習題 90
答案 93
第4章 布爾代數和邏輯化簡 97
4.1 布爾運算和表達式 97
4.1.1 布爾加法 97
4.1.2 布爾乘法 98
4.2 布爾代數的定律和法則 98
4.2.1 布爾代數的定律 98
4.2.2 布爾代數的法則 100
4.3 德?摩根定理 103
4.3.1 德?摩根定理的應用 105
4.4 邏輯電路的布爾分析 106
4.4.1 邏輯電路的布爾表達式 106
4.4.2 構建邏輯電路的真值表 107
4.5 使用布爾代數進行化簡 108
4.6 布爾表達式的標準形式 111
4.6.1 乘積項之和(SOP)形式 111

4.6.2 一般表達式向乘積項之和
形式的轉換 112
4.6.3 最小項(標準乘積項)之和
形式 113
4.6.4 和項之乘積(POS)形式 114
4.6.5 最大項(標準和項)之乘積
形式 115
4.6.6 把最小項之和轉換為最大項
之乘積 116
4.7 布爾表達式和真值表 117
4.7.1 把乘積項之和表達式轉換
為真值表的形式 117
4.7.2 把和項之乘積表達式轉換
為真值表的形式 117
4.7.3 從真值表確定標準表達式 118
4.8 卡諾圖 119
4.8.1 3變量卡諾圖 120
4.8.2 4變量卡諾圖 120
4.8.3 小方格相鄰 121
4.8.4 Q-M(奎恩-麥克拉斯基)
方法 121
4.8.5 Espresso算法 121
4.9 卡諾圖乘積項之和的最小化 122
4.9.1 最小項之和表達式的卡諾圖
映射 122
4.9.2 非最小項之和表達式的
卡諾圖映射 123
4.9.3 乘積項之和表達式的卡諾圖
化簡 124
4.9.4 直接從真值表映射 127
4.9.5 “無關”項 128
4.10 卡諾圖和項之乘積的最小化 129
4.10.1 最大項之乘積表達式的
卡諾圖映射 129
4.10.2 和項之乘積表達式的
卡諾圖化簡 130
4.10.3 使用卡諾圖在和項之乘積與
乘積項之和之間進行轉換 131
4.11 Q-M方法 132
判斷題 135
自測題 135
習題 136
答案 141
第5章 組合邏輯分析 146
5.1 基本組合邏輯電路 146
5.1.1 與-或邏輯 146
5.1.2 與-或-非邏輯 147
5.1.3 異或邏輯 148
5.1.4 同或邏輯 149
5.2 組合邏輯電路的實現(xiàn) 150
5.2.1 從布爾表達式到邏輯電路 150
5.2.2 從真值表到邏輯電路 152
5.3 與非門和或非門的通用特性 155
5.3.1 與非門作為通用的邏輯
元件 155
5.3.2 或非門作為通用的邏輯
元件 156
5.4 使用與非門和或非門的組合
邏輯 157
5.4.1 與非邏輯 157
5.4.2 或非邏輯 159
5.5 具有脈沖波形輸入的邏輯電路
運算 161
判斷題 163
自測題 163
習題 164
答案 168
第6章 組合邏輯電路 171
6.1 基本加法器 171
6.1.1 半加器 171
6.1.2 全加器 172
6.2 并行二進制加法器 174
6.2.1 4位并行加法器 175
6.2.2 4位并行加法器的真值表 175
6.2.3 加法器擴展 176
6.2.4 應用舉例 177
6.3 異步進位與超前進位加法器 179
6.3.1 異步進位加法器 179
6.3.2 超前進位加法器 179
6.3.3 超前進位與異步進位加法器
的組合 181
6.4 比較器 182
6.4.1 相等 182
6.4.2 不相等 183
6.5 譯碼器 185
6.5.1 基本二進制譯碼器 185
6.5.2 4位譯碼器 186
6.5.3 BCD-十進制譯碼器 188
6.5.4 BCD-7段譯碼器 189
6.5.5 4位顯示器的滅零 190
6.6 編碼器 191
6.6.1 十進制-BCD編碼器 191
6.6.2 應用舉例 193
6.7 代碼轉換器 194
6.7.1 BCD-二進制轉換 194
6.7.2 二進制-格雷碼和格雷碼
-二進制轉換 196
6.8 多路復用器(數據選擇器) 196
6.8.1 應用舉例 200
6.9 多路分配器 203
6.9.1 4線-16線多路分配器 204
6.10 奇偶發(fā)生器/校驗器 204
6.10.1 基本奇偶邏輯 205
6.10.2 數據傳輸系統(tǒng)的錯誤檢測 206
判斷題 207
自測題 208
習題 209
答案 215
第7章 鎖存器、觸發(fā)器和定時器 219
7.1 鎖存器 219
7.1.1 S-R(置位-復位)鎖存器 219
7.1.2 應用舉例 222
7.1.3 門控S-R鎖存器 223
7.1.4 門控D鎖存器 223
7.2 邊沿觸發(fā)器 225
7.2.1 邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器 225
7.2.2 邊沿觸發(fā)的J-K觸發(fā)器 226
7.2.3 邊沿觸發(fā)操作 228
7.2.4 異步預置位和清零輸入 231
7.3 觸發(fā)器運算特性 234
7.3.1 傳輸延遲時間 234
7.3.2 建立時間 234
7.3.3 保持時間 235
7.3.4 最大時鐘頻率 235
7.3.5 脈沖寬度 235
7.3.6 功率損耗 235
7.3.7 觸發(fā)器的具體比較 236
7.4 觸發(fā)器應用 236
7.4.1 并行數據存儲 236
7.4.2 分頻 237
7.4.3 計數 239
7.5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 240
7.5.1 不可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)
觸發(fā)器 242
7.5.2 可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 243
7.5.3 應用舉例 244
7.5.4 555定時器 244
7.6 非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 247
7.6.1 555定時器用作非穩(wěn)態(tài)
多諧振蕩器 247
判斷題 250
自測題 251
習題 252
答案 257
第8章 移位寄存器 260
8.1 移位寄存器的功能 260
8.2 移位寄存器數據輸入/輸出的
類型 261
8.2.1 串行輸入/串行輸出移位
寄存器 261
8.2.2 串行輸入/并行輸出移位
寄存器 263
8.2.3 并行輸入/串行輸出移位
寄存器 264
8.2.4 并行輸入/并行輸出移位
寄存器 267
8.3 雙向移位寄存器 268
8.4 移位寄存器計數器 271
8.4.1 約翰遜計數器 271
8.4.2 環(huán)形計數器 272
8.5 移位寄存器應用 273
8.5.1 時間延遲 273
8.5.2 串行到并行數據轉換器 275
8.5.3 通用異步接收發(fā)送機
(UART) 276
8.5.4 鍵盤譯碼器 278
8.6 關聯(lián)標注的邏輯符號 280
判斷題 281
自測題 281
習題 282
答案 285
第9章 計數器 288
9.1 有限狀態(tài)機 288
9.1.1 有限狀態(tài)機的一般模式 288
9.2 異步計數器 290
9.2.1 2位異步二進制計數器 290
9.2.2 異步譯碼計數器 293
9.3 同步計數器 296
9.3.1 2位同步二進制計數器 296
9.3.2 3位同步二進制計數器 297
9.3.3 4位同步二進制計數器 299
9.3.4 4位同步譯碼計數器 299
9.4 加/減同步計數器 302
9.5 同步計數器的設計 306
9.5.1 步驟1：狀態(tài)圖 306
9.5.2 步驟2：次態(tài)表 306
9.5.3 步驟3：觸發(fā)器轉換表 306
9.5.4 步驟4：卡諾圖 306
9.5.5 步驟5：觸發(fā)器輸入的邏輯
表達式 308
9.5.6 步驟6：計數器的實現(xiàn) 308
9.6 級聯(lián)計數器 311
9.6.1 具有截斷序列的級聯(lián)
計數器 314
9.7 計數器譯碼 315
9.7.1 譯碼假信號 316
9.8 計數器應用 318
9.8.1 數字時鐘 318
9.8.2 停車控制 320
9.8.3 并行數據到串行數據
的轉換(多路復用) 321
9.9 關聯(lián)標注的邏輯符號 323
判斷題 324
自測題 324
習題 325
答案 330
第10章 數據存儲 333
10.1 半導體存儲器基礎 333
10.1.1 二進制數據的單位：
位、字節(jié)、半字節(jié)和字 333
10.1.2 基本半導體存儲陣列 333
10.1.3 存儲器地址和容量 334
10.1.4 存儲器的基本操作 335
10.1.5 RAM和ROM 337
10.2 隨機訪問存儲器(RAM) 337
10.2.1 RAM系列 337
10.2.2 靜態(tài)RAM(SRAM) 338
10.2.3 異步SRAM的操作 339
10.2.4 具有突發(fā)特性的同步
SRAM 341
10.2.5 高速緩沖存儲器 343
10.2.6 動態(tài)RAM(DRAM)存儲
單元 344
10.2.7 DRAM的組成結構 345
10.2.8 DRAM的類型 348
10.3 只讀存儲器(ROM) 349
10.3.1 ROM系列 349
10.3.2 掩模ROM 349
10.3.3 ROM的組成結構 352
10.3.4 ROM存取時間 353
10.4 可編程 ROM 353
10.4.1 PROM 353
10.4.2 EPROM 354
10.5 閃存 356
10.5.1 閃存單元 356
10.5.2 基本閃存操作 356
10.5.3 閃存陣列 357
10.5.4 閃存和其他存儲器的
比較 358
10.5.5 USB閃存 359
10.6 存儲器擴展 360
10.6.1 字長擴展 360
10.6.2 字容量擴展 362
10.6.3 存儲模塊 363
10.7 特殊類型的存儲器 365
10.7.1 先進先出(FIFO)存儲器 365
10.7.2 FIFO寄存器的應用 366
10.7.3 后進先出(LIFO)存儲器 366
10.7.4 CCD存儲器 368
10.8 磁和光存儲 369
10.8.1 磁存儲 369
10.8.2 磁-光存儲 372
10.8.3 光存儲 372
判斷題 374
自測題 374
習題 375
答案 378
第11章 數字信號處理 381
11.1 模擬信號轉換為數字信號 381
11.1.1 采樣和濾波 381
11.1.2 保持采樣值 383
11.1.3 模-數轉換 383
11.2 模-數轉換方法 386
11.2.1 快速瀏覽運算放大器 386
11.2.2 快速(同時)模-數轉換器 387
11.2.3 雙積分模-數轉換器 389
11.2.4 逐次漸近模-數轉換器 390
11.2.5 求和-增量模-數轉換器 392
11.2.6 測試模-數轉換器 394
11.2.7 模-數轉換錯誤 394
11.3 數-模轉換方法 395
11.3.1 二進制權值輸入數-模
轉換器 395
11.3.2 R/2R階梯形數-模轉換器 397
11.3.3 數-模轉換器的性能特征 399
11.3.4 測試數-模轉換器 400
11.3.5 數-模轉換錯誤 400
11.3.6 重構濾波器 402
11.4 數字信號處理基礎 402
判斷題 403
自測題 403
習題 404
答案 407
第12章 數據傳輸 410
12.1 數據傳輸介質 410
12.1.1 電線連接 410
12.1.2 同軸電纜 410
12.1.3 雙絞線電纜 411
12.1.4 光纜 411
12.1.5 光纖的數據通信鏈路 412
12.1.6 無線傳輸 413
12.2 數據傳輸方式和模式 414
12.2.1 串行和并行數據 414
12.2.2 異步數據 415
12.2.3 同步數據 415
12.2.4 傳輸速率 417
12.2.5 傳輸效率 418
12.2.6 傳輸模式 418
12.3 模擬信號的數字調制 418
12.3.1 幅移鍵控 418
12.3.2 頻移鍵控 419
12.3.3 相移鍵控 419
12.3.4 正交調幅 420
12.3.5 星座圖 420
12.4 數字信號的模擬調制 421
12.4.1 脈沖幅度調制 421
12.4.2 脈沖寬度調制 422
12.4.3 脈沖位置調制 423
12.4.4 脈沖編碼調制 425
12.4.5 數字數據系統(tǒng) 426
12.5 多路復用和解復用 427
12.5.1 時分多路復用 427
12.5.2 頻分多路復用 430
12.6 總線基礎 431
12.6.1 總線 431
12.6.2 并行和串行總線 431
12.6.3 內部和外部總線 432
12.6.4 通用總線的特性 432
12.6.5 總線協(xié)議 433
12.6.6 同步和異步總線 433
12.6.7 單端總線和差分總線
的比較 434
12.7 并行總線 435
12.7.1 PCI總線 435
12.7.2 PCI-X總線 435
12.7.3 PCI-Express總線 436
12.7.4 IEEE-488總線 436
12.7.5 并行SCSI總線 439
12.8 通用串行總線(USB) 439
12.8.1 USB電纜和連接器 440
12.8.2 USB的數據格式 441
12.9 其他串行總線 442
12.9.1 RS-232/422/423/485總線 442
12.9.2 SPI總線 444
12.9.3 I2C總線 444
12.9.4 CAN總線 445
12.9.5 法爾接口總線 446
12.9.6 串行SCSI總線 447
12.10 總線接口 447
12.10.1 基本多路復用總線 447
12.10.2 總線信號 448
12.10.3 將設備連接到總線 448
12.10.4 總線爭用 450
12.10.5 多路復用I/O 450
判斷題 451
自測題 452
習題 454
答案 458
奇數編號習題的答案 461