數字邏輯電路設計實踐（簡體書）

《數字邏輯電路設計實踐》是“教育部電子信息科學與電氣信息類基礎課程教學指導分委員會”組織的電工電子實驗系列教材之一，是一本數字邏輯電路實驗教材，由淺入深地介紹了數字邏輯電路的工程設計技術和測量調試方法。在內容安排上緊緊圍繞開放實驗的教學模式，以提高學生自主學習能力、工程實踐能力和創新能力為目標，將重點放在學生工程研究基本素質的培養，分析、設計、調試方法的訓練以及系統分析設計能力的提高上。
全書共7章，包括數字邏輯電路實驗基礎、門電路和組合邏輯、組合邏輯函數設計、時序邏輯電路、模擬和數字接口、數字系統設計和可編程數字系統設計基礎，從認知性實驗、基礎性實驗到系統設計型實驗。每章以實驗理論知識講解、預習思考、實驗和實驗分析為主線，引導學生做好、做懂、做深實驗。實驗的形式多樣、實用性強，在一定程度上反映了數字邏輯電路分析、設計和調試技術的最新發展。
《數字邏輯電路設計實踐》可作為高等院校工科電子類、通信類、電氣類各專業的實驗教材，也可供從事電子工程設計的技術人員參考。

第1章 數字邏輯電路實驗基礎
1.1 認識數字集成電路
1.1.1 概述
1.1.2 TTL系列集成電路
1.1.3 CMOS系列集成電路
1.1.4 ECL系列集成電路
1.2 脈沖信號研究
1.2.1 脈沖信號的基本參數
1.2.2 脈沖信號的模擬特性
1.2.3 用示波器測量脈沖信號
1.3 實驗：用示波器測量脈沖信號
1.4 邏輯分析儀基礎
1.4.1 邏輯分析儀概述
1.4.2 邏輯分析儀基本組成
1.5 實驗：邏輯分析儀測量數字邏輯信號
1.6 電路連接基礎
1.6.1 面包板介紹
1.6.2 電路連接基本技術
1.7 數字電路的故障檢查和排除方法
1.8 電路安裝調試與故障排除舉例
1.9 實驗：電路安裝調試與故障排除


第2章 門電路和組合邏輯
2.1 TTL門電路的靜態特性
2.1.1 靜態電壓特性
2.1.2 靜態電流特性
2.1.3 靜態電源電流和靜態功耗
2.2 CMOS門電路的靜態特性
2.2.1 靜態電壓特性
2.2.2 靜態電流特性
2.3 OC門、OD門和三態門
2.3.1 集電極開路門(OC門)
2.3.2 三態門
2.3.3 漏極開路門(OD門)
2.4 TTL與CMOS器件的連接
2.4.1 連接規則
2.4.2 常用接口電路
2.5 實驗：門電路靜態特性的測試.
2.6 門電路的動態特性
2.6.1 數字門電路的門傳輸延時和線延時
2.6.2 數字門電路的交流噪聲
2.6.3 數字門電路的動態電源電流和動態功耗
2.7 實驗：門電路動態特性測試
2.8 SSI組合邏輯設計
2.8.1 設計方法概述
2.8.2 變量選擇
2.8.3 變量編碼的選擇
2.8.4 根據器件特點調整設計
2.9 競爭-冒險現象
2.9.1 競爭和冒險的基本概念
2.9.2 毛刺捕捉
2.9.3 消除競爭-冒險現象的方法
2.1 0實驗：SSI組合邏輯設計及競爭-冒險現象


第3章 組合邏輯函數電路
3.1 基本組合邏輯函數電路
3.1.1 值固定、傳遞和取反
3.1.2 使能的概念和應用
3.2 用MSI設計組合邏輯函數電路
3.2.1 編碼器設計組合邏輯函數電路
3.2.2 譯碼器設計組合邏輯函數電路
3.2.3 數據選擇器設計組合邏輯函數電路
3.2.4 半加器和全加器設計組合邏輯函數電路
3.2.5 用MSI設計組合邏輯函數電路小結
3.3 實驗：用MSI進行組合邏輯函數電路設計
3.4 只讀存儲器
3.5 實驗：用ROM設計組合邏輯函數電路


第4章 時序邏輯電路
4.1 基本時序邏輯電路
4.1.1 時序邏輯電路的特點
4.1.2 鎖存器
4.1.3 觸發器
4.1.4 用觸發器設計同步計數器
4.1.5 用觸發器實現狀態機
4.1.6 觸發器的時間參數
4.1.7 時序邏輯電路的延時分析
4.2 時序邏輯電路中的時鐘
4.2.1 常見的時鐘類型
4.2.2 時鐘產生電路
4.3 時序電路調試技巧
4.3.1 靜態調試
4.3.2 動態調試
4.3.3 邏輯分析儀作狀態分析
4.4 實驗：觸發器設計時序邏輯電路
4.5 常用時序功能塊
4.5.1 計數器
4.5.2 計數器的應用
4.5.3 移位寄存器
4.5.4 移位寄存器的應用
4.6 實驗：用時序功能塊設計時序電路


第5章 模擬和數字接口
5.1 概述
5.2 模數(A／D)轉換
5.2.1 A／D轉換中的取樣、保持和量化
5.2.2 集成A／D轉換器基本參數
5.2.3 集成A／D轉換器選擇
5.2.4 線路設計
5.2.5 設計舉例
5.3 實驗：模數轉換
5.4 數模(D／A)轉換
5.4.1 概述
5.4.2 集成D／A轉換器基本參數
5.4.3 集成D／A轉換器選擇
5.5 實驗：數模轉換


第6章 數字系統設計
6.1 概述
6.2 設計舉例：數字密碼鎖
6.2.1 分析原始系統功能要求
6.2.2 確定硬件算法，劃分系統模塊
6.2.3 數據處理單元電路設計
6.2.4 控制單元電路設計
6.2.5 單元電路調試
6.3 實驗：小型數字系統設計
6.3.1 十字路口交通信號燈控制電路
6.3.2 電機測速系統
6.3.3 健身自行車控制器
6.3.4 擲骰子游戲


第7章 可編程數字系統設計基礎
7.1 設計輸入
7.1.1 概述
7.1.2 建立工程項目
7.1.3 建立原理圖輸入文件
7.2 項目處理
7.2.1 概述
7.2.2 圖形設計文件的項目處理
7.3 設計校驗
7.3.1 概述
7.3.2 建立輸入激勵波形文件(.vwf)
7.3.3 為輸入信號建立輸入激勵波形
7.3.4 功能仿真
7.3.5 時序仿真
7.4 器件編程
7.4.1 概述
7.4.2 QuartusⅡ器件編程
7.5 層次化項目設計
7.5.1 底層模塊符號的建立和修改
7.5.2 建立頂層設計文件
7.6 幾種提高設計效率的方法
7.6.1 總線(BUS)功能
7.6.2 MegaFunction宏功能庫
7.7 實驗：可編程數字邏輯設計
7.7.1 簡易數字鐘
7.7.2 簡易電子琴
7.7.3 健身自行車控制器
7.7.4 全自動洗衣機控制器
7.7.5 模擬打乒乓球游戲

附錄常用集成電路型號和引腳圖
參考文獻

穩定精確的時鐘是時序邏輯電路高效正確工作的基礎，產生時鐘脈沖的典型電路有多諧振蕩器、施密特觸發器和單穩態觸發器。多諧振蕩器不需要外加觸發信號，它是利用脈沖振蕩器來直接產生時鐘信號；單穩態觸發器在外加觸發信號作用下，輸出具有一定寬度的脈沖波；施密特觸發器是對外加輸入的矩形波（包括正弦波）等波形進行整形，使其脈沖寬度、幅值、上升沿和下降沿時間符合系統的要求。由于多諧振蕩器不需要外加觸發信號，因此，在實際使用中，常用多諧振蕩器來產生時鐘信號。
多諧振蕩器是一種矩形脈沖產生電路，它產生的矩形波具有很陡峭的上升沿和下降沿。多諧振蕩器電路沒有穩態，但有兩個暫穩態，給電路合上電源後，兩個暫穩態之間能自動互相倒換，使輸出產生矩形波。常見的多諧振蕩器有用門電路構成的多諧振蕩器、晶體振蕩器和由施密特觸發器構成的多諧振蕩器等，其振蕩頻率主要取決于定時元件和集成電路的開關特性。一般來說多諧振蕩器的最低振蕩頻率由定時元件決定，最高振蕩頻率由集成電路的開關特性決定。因此，CMOS集成電路構成的多諧振蕩器可達到最高頻率最低，只有10 MHz左右；TTL其次，小于100 MHz；ECL最高，可達數百兆赫。
1．用門電路構成的多諧振蕩器
圖4．2．5所示是由門電路構成的多諧振蕩器，其基本工作原理是利用電容器的充放電，當輸入電壓達到與非門的閾值電壓Vt時，門的輸出狀態即發生變化，形成振蕩。因此電路中的阻容元件數值將直接與電路輸出脈沖波形的參數有關。