实例介绍
【实例简介】
数字逻辑基础 复旦大学，复旦本科用书，考研必用的，很好的额一本书
七面普通高等教育“+-五”国家级规划教材 电子学基础系列 E LE CS SHUZI LUOJI JICHU 数字逻辑基础 陈光梦编著 (第三版) 匏人学出版社 www.fudanpress.com.cn 图书在版编目(CP)数据 数字逻辑基础/陈光梦编著.-3版.一上海:复旦大学出版社,2009.12 (复旦博学·电子学基础系列) IsBN978-7-309069198 Ⅰ.数…Ⅱ.陈…Ⅲ.数字逻辑Ⅳ.TP02.2 中国版本图书馆CIP数据核字(2009)第182952号 数字逻辑基础(第三版) 陈光梦编著 出版发行後g大学出版社 上海市国权路579号邮编200433 86-2165642857(门市零售) 86-2165100562(团体订购)862165109143(外埠郎购) fupnet@fudanpress.comhttp://www.fudanpress.com 责任编辑梁玲 出品人贺圣遂 印刷上海华文印刷厂 开本787×9601/16 印张21.75 字数401千 版次2009年12月第三版第一次印刷 书号ISBN978-7-30906919-8/T·349 定价39.00元 如有印装质量问题,请向复旦大学出版社发行部调换。 版权所有侵权必究 内容提要 本书是电子学基础课程中关于数 字逻辑部分的教材,在内容安排上注 重各种逻辑功能的设计思想、实现方 法和设计过程,着重培养学生对于数 字逻辑的基本分析与设计能力,具体 电路的分析为基本原理和基本分析方 法服务。 本书除了最基本的逻辑代数理论 外,还详细讨论了组合逻辑和时序逻 辑的原理、分析和设计过程。在组合 逻辑中除了常用逻辑模块外,还介绍 了各种运算电路。在时序逻辑中不仅 对同步时序电路展开了讨论,还详细 讨论了异步时序电路。最后,本书还 介绍了数字系统的EDA设计过程,力 图使读者能够对整个数字逻辑系统有 个比较全面的了解。 本书可以作为高等学校电子科学 与技术类专业学生的教科书,也可以 作为相关技术人员的参考书。 再版前言 本教材自2004年出版以来,一直作为复旦大学信息科学与工程学院《数字逻 辑》课程的教材使用,同时也是复旦大学理科平台课程的教材之一.针对这几年教 学实践中发现的一些问题,本次再版时对2007年的第二版教材做了一些改动: 第一,当初确定本教材的整体构想是以数字逻辑为主,对于数字集成电路的内 部结构基本不加涉及,这样可以在尚未学习模拟电路课程时就开始学习本课程.但 是考虑到有些内容,例如延时、冒险、竞争等与电路内部结构具有一定联系,书中加 入关于晶体管开关作用的一节.这次再版时,为了更好地闻述数字集成电路的特 性,将它改成了数字集成电路的电气特性,而将原来的晶体管开关作用以及门电路 的结构等内容作了一些补充与改动后放在附录中 第二,在《触发器》一章中增加了用触发器构成延时单元,进而解决数字信号处 理一类问题的设计方法,这部分内容构成了关于同步时序逻辑的设计中有限状态 机方法的一种补充,使得一些比较简单的同步时序问题不必沿用有限状态机设计 这样一个固定的套路.相应地对原来同步时序设计中的部分内容也作了修改 第三,考虑到现在数字电路的时钟速率越来越高,在设计同步时序电路的时候 对于时钟信号的限制越来越重要,因此在教材中增加了一节关于时钟信号限制的 内容 另外,本次再版时对原书中的一些错误做了修正,增加了部分习题 在本书修改过程中,得到了我的同事任至镐、王勇、尹建君等老师的许多帮助, 也得到本书责任编辑梁玲博士的大力支持,在此一并表示衷心感谢 陈光梦 2009年6月于复旦大学 前言 数字逻辑基础"是大学电子科学与技术类专业学生的一门基础课本书在复 旦大学开始实行全面学分制改革以后,根据电子学基础课程中关于数字逻辑部分 的教学大纲要求编写而成 20世纪90年代以后,电子科学和技术取得了飞速发展,其标志就是电子计算 机的普及和大规模集成电路的广泛应用在这种情况下,传统的关于数字电路的内 容也随之起了很大的变化,在数字电路领域EDA工具已经相当成熟,无论是电路 内部结构设计还是电路系统设计,以前的手工设计都被计算机辅助设计或自动设 计所取代.正是在这样的形势下,本书在编写的时候,确定其整体思想以数字逻辑 分析和设计为主,对于电路的内容只是简单涉及,只要求学生掌握最基本的数字集 成电路的输入输出特性即可.在内容安排上注重各种逻辑功能的设计思想、实现方 法和设计过程,着重培养学生对于数字逻辑的基本分析与设计能力,具体电路的分 析为基本原理和基本分析方法服务在课程设计上,安排了与本课程配套的EDA 实验课程,学生可以将本课程的内容与EDA实验课程结合,直接体会现代数字逻 辑设计的无穷魅力, 基于上述设想,本书不仅包含了最基本的逻辑代数理论,更主要的是详细讨论 了组合逻辑和时序逻辑的原理分析和设计过程,并介绍了数字系统的设计过程, 力图使读者能够对数字逻辑系统有一个比较全面的了解.全书共分6章: 第1章逻辑代数基础,介绍了逻辑代数及其基本定理、逻辑函数以及逻辑函数 的化简、相互转换等内容 第2章组合逻辑电路,介绍了组合逻辑的分析与设计、常用组合逻辑模块、集 成数字电路的输入输出特性以及组合电路中的竞争-冒险现象考虑到在现代数字 系统设计中的需要,在组合逻辑模块中还介绍了各种基本运算模块 第3章触发器及其基本应用电路,介绍了触发器的基本结构以及运用触发器 构成的基本应用电路 第4章同步时序电路,阐述了时序电路的逻辑模型及其转换,详细讨论了同步 时序逻辑电路的分析和设计过程,介绍了典型的同步时序电路模块等内容.为了配 合第6章数字系统设计的需要,还对算法状态机等设计方法进行说明 第5章异步时序电路,对于两种类型的异步时序电路—基本型异步时序逻 Electronics 2 ELECTRONICS 数字逻辑基础 辑电路和脉冲型异步时序逻辑电路,分别展开了详细的分析和设计方法的讨论 第6章可编程逻辑器件与数字系统设计初步,介绍了可编程逻辑器件的原理 和大致结构,并初步介绍了数字系统的设计方法和实现过程,以及对ⅴHDL的入 门知识作出简单介绍 课程的总体要求是:学生通过学习以后能以逻辑代数为工具,熟练掌握对各 类组合电路同步时序电路异步时序电路的基本逻辑单元进行逻辑分析和设计, 并在基本掌握电子设计自动化的基础上,了解数字系统的设计过程 在课时安排上,课堂教学主要围绕第1到第5章展开,总课时大致在64课时 到72课时第6章的内容安排在实验课内介绍习题安排也是如此其中一些难度 较大的习题,可以作为学有余力的学生的课余实习题目,有利于发挥这部分学生的 主动性,也可以开拓他们的思路. 本书从2001年开始编写,202年作为讲义开始试用,目前的版本是在两届学 生试用的基础上定稿的在教材的编写和试用过程中,得到了学校和院系领导的大 力支持,我的同事任至镐老师、易婷老师详细审阅了全部书稿并提出了许多宝贵的 修改意见,易婷老师还参与了两届学生的教材试用过程另外,王勇老师张敬海老 师也参与了教材的试用并给予我很大的帮助在此一并致以衷心的感谢囿于编者 的水平与经验,书中的错误和不妥之处在所难免,希望广大读者给予批评指正 陈光梦 2003年6月于复旦大学 目录 第1章逻辑代数基础… §1.1逻辑代数概述…………………………………………1 1.1.1逻辑变量和逻辑函数… 世是晋+;品“哥品;辛「串着品善非国群群.·. 1.1.2基本逻辑运算……… 3 1.1.3常用的复合逻辑运算… 1.1.4逻辑图……………5 §1.2逻辑代数的基本定理…… 画d中中。看看p。, 1.2.1基本公式… 自曲自 1.2.2其他常用逻辑恒等式… 1.2.3基本逻辑定理…… §13逻辑函数的标准表达式和卡诺图 10 1.3.1逻辑函数的两种标准表达形式… 10 1.3,2两种逻辑函数标准表达式之间的相互关系 13 1.3.3将逻辑函数按照标准形式展开……14 1.3.4逻辑函数的卡诺图表示 15 §1.4逻辑函数的化简………… 17 1.4.1代数法化简… ∴……………………17 4.2卡诺图化简法… 20 1.4.3利用卡诺图运算来进行逻辑化简…… 23 1.4.4不完全确定的逻辑函数的化简 ………………26 1.4.5使用异或函数的卡诺图化简…………………………27 1.4.6多输出逻辑函数的化简 29 1.4.7影射变量卡诺图……………………………………32 1.4.8逻辑函数的计算机化简 。自··十普+吾吾4看申 35 本章概要………… 思考题和习题 a面世“:面量世·曾中普++币“日新着自··· …37 2 ELECTRONICS 数字逻辑基础 第2章组合逻辑电路 …40 §2.1组合逻辑电路分析 40 2.1.1组合逻辑电路分析的一般过程………………………………40 2.1.2常用的组合逻辑电路模块分析… ……43 §2.2组合逻辑电路设计 50 2.2.1组合逻辑电路设计的一般过程… 50 2.2.2应用组合逻辑电路模块构成组合电路… tt·t量tm量 …58 2.2.3数字运算电路设计………………………………………………62 §2.3数字集成电路的电气特性 77 2.3.1门电路的电压传输特性 8 2.3.2数字集成电路的静态特性………………………79 2.3.3数字集成电路的动态特性… 82 2.3.4三态输出电路和开路输出电路 83 §2.4组合逻辑电路中的竞争冒险 86 2.4.1竞争冒险现象及其成因 86 2.4.2检查竞争冒险现象的方法 87 2.4.3消除竞争-冒险现象的方法…………9 本章概要 91 思考题和习题 。。 91 第3章触发器及其基本应用电路 曹 …96 §3.1触发器的基本逻辑类型及其状态的描写… 96 3.1.1RS触发器……… 96 3.1.2JK触发器 100 3.1.3D触发器 ·非·曲d非和··量血tmt干+甲中新晶看吾自市申···· 101 3.1.4T触发器…… ……101 3.1.54种触发器的相互转换… ……102 §3.2触发器的电路结构与工作原理 垂鲁曹费中中吾品喜着·单由·最果非非 103 3.2.1D锁存器… 103 3.2.2主从触发器 ………………………105 3.2.3边沿触发器…… 107 3.2.4边沿触发器的动态特性 115 §3.3触发器的基本应用 【实例截图】
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七面普通高等教育“+-五”国家级规划教材 电子学基础系列 E LE CS SHUZI LUOJI JICHU 数字逻辑基础 陈光梦编著 (第三版) 匏人学出版社 www.fudanpress.com.cn 图书在版编目(CP)数据 数字逻辑基础/陈光梦编著.-3版.一上海:复旦大学出版社,2009.12 (复旦博学·电子学基础系列) IsBN978-7-309069198 Ⅰ.数…Ⅱ.陈…Ⅲ.数字逻辑Ⅳ.TP02.2 中国版本图书馆CIP数据核字(2009)第182952号 数字逻辑基础(第三版) 陈光梦编著 出版发行後g大学出版社 上海市国权路579号邮编200433 86-2165642857(门市零售) 86-2165100562(团体订购)862165109143(外埠郎购) fupnet@fudanpress.comhttp://www.fudanpress.com 责任编辑梁玲 出品人贺圣遂 印刷上海华文印刷厂 开本787×9601/16 印张21.75 字数401千 版次2009年12月第三版第一次印刷 书号ISBN978-7-30906919-8/T·349 定价39.00元 如有印装质量问题,请向复旦大学出版社发行部调换。 版权所有侵权必究 内容提要 本书是电子学基础课程中关于数 字逻辑部分的教材,在内容安排上注 重各种逻辑功能的设计思想、实现方 法和设计过程,着重培养学生对于数 字逻辑的基本分析与设计能力,具体 电路的分析为基本原理和基本分析方 法服务。 本书除了最基本的逻辑代数理论 外,还详细讨论了组合逻辑和时序逻 辑的原理、分析和设计过程。在组合 逻辑中除了常用逻辑模块外,还介绍 了各种运算电路。在时序逻辑中不仅 对同步时序电路展开了讨论,还详细 讨论了异步时序电路。最后,本书还 介绍了数字系统的EDA设计过程,力 图使读者能够对整个数字逻辑系统有 个比较全面的了解。 本书可以作为高等学校电子科学 与技术类专业学生的教科书,也可以 作为相关技术人员的参考书。 再版前言 本教材自2004年出版以来,一直作为复旦大学信息科学与工程学院《数字逻 辑》课程的教材使用,同时也是复旦大学理科平台课程的教材之一.针对这几年教 学实践中发现的一些问题,本次再版时对2007年的第二版教材做了一些改动: 第一,当初确定本教材的整体构想是以数字逻辑为主,对于数字集成电路的内 部结构基本不加涉及,这样可以在尚未学习模拟电路课程时就开始学习本课程.但 是考虑到有些内容,例如延时、冒险、竞争等与电路内部结构具有一定联系,书中加 入关于晶体管开关作用的一节.这次再版时,为了更好地闻述数字集成电路的特 性,将它改成了数字集成电路的电气特性,而将原来的晶体管开关作用以及门电路 的结构等内容作了一些补充与改动后放在附录中 第二,在《触发器》一章中增加了用触发器构成延时单元,进而解决数字信号处 理一类问题的设计方法,这部分内容构成了关于同步时序逻辑的设计中有限状态 机方法的一种补充,使得一些比较简单的同步时序问题不必沿用有限状态机设计 这样一个固定的套路.相应地对原来同步时序设计中的部分内容也作了修改 第三,考虑到现在数字电路的时钟速率越来越高,在设计同步时序电路的时候 对于时钟信号的限制越来越重要,因此在教材中增加了一节关于时钟信号限制的 内容 另外,本次再版时对原书中的一些错误做了修正,增加了部分习题 在本书修改过程中,得到了我的同事任至镐、王勇、尹建君等老师的许多帮助, 也得到本书责任编辑梁玲博士的大力支持,在此一并表示衷心感谢 陈光梦 2009年6月于复旦大学 前言 数字逻辑基础"是大学电子科学与技术类专业学生的一门基础课本书在复 旦大学开始实行全面学分制改革以后,根据电子学基础课程中关于数字逻辑部分 的教学大纲要求编写而成 20世纪90年代以后,电子科学和技术取得了飞速发展,其标志就是电子计算 机的普及和大规模集成电路的广泛应用在这种情况下,传统的关于数字电路的内 容也随之起了很大的变化,在数字电路领域EDA工具已经相当成熟,无论是电路 内部结构设计还是电路系统设计,以前的手工设计都被计算机辅助设计或自动设 计所取代.正是在这样的形势下,本书在编写的时候,确定其整体思想以数字逻辑 分析和设计为主,对于电路的内容只是简单涉及,只要求学生掌握最基本的数字集 成电路的输入输出特性即可.在内容安排上注重各种逻辑功能的设计思想、实现方 法和设计过程,着重培养学生对于数字逻辑的基本分析与设计能力,具体电路的分 析为基本原理和基本分析方法服务在课程设计上,安排了与本课程配套的EDA 实验课程,学生可以将本课程的内容与EDA实验课程结合,直接体会现代数字逻 辑设计的无穷魅力, 基于上述设想,本书不仅包含了最基本的逻辑代数理论,更主要的是详细讨论 了组合逻辑和时序逻辑的原理分析和设计过程,并介绍了数字系统的设计过程, 力图使读者能够对数字逻辑系统有一个比较全面的了解.全书共分6章: 第1章逻辑代数基础,介绍了逻辑代数及其基本定理、逻辑函数以及逻辑函数 的化简、相互转换等内容 第2章组合逻辑电路,介绍了组合逻辑的分析与设计、常用组合逻辑模块、集 成数字电路的输入输出特性以及组合电路中的竞争-冒险现象考虑到在现代数字 系统设计中的需要,在组合逻辑模块中还介绍了各种基本运算模块 第3章触发器及其基本应用电路,介绍了触发器的基本结构以及运用触发器 构成的基本应用电路 第4章同步时序电路,阐述了时序电路的逻辑模型及其转换,详细讨论了同步 时序逻辑电路的分析和设计过程,介绍了典型的同步时序电路模块等内容.为了配 合第6章数字系统设计的需要,还对算法状态机等设计方法进行说明 第5章异步时序电路,对于两种类型的异步时序电路—基本型异步时序逻 Electronics 2 ELECTRONICS 数字逻辑基础 辑电路和脉冲型异步时序逻辑电路,分别展开了详细的分析和设计方法的讨论 第6章可编程逻辑器件与数字系统设计初步,介绍了可编程逻辑器件的原理 和大致结构,并初步介绍了数字系统的设计方法和实现过程,以及对ⅴHDL的入 门知识作出简单介绍 课程的总体要求是:学生通过学习以后能以逻辑代数为工具,熟练掌握对各 类组合电路同步时序电路异步时序电路的基本逻辑单元进行逻辑分析和设计, 并在基本掌握电子设计自动化的基础上,了解数字系统的设计过程 在课时安排上,课堂教学主要围绕第1到第5章展开,总课时大致在64课时 到72课时第6章的内容安排在实验课内介绍习题安排也是如此其中一些难度 较大的习题,可以作为学有余力的学生的课余实习题目,有利于发挥这部分学生的 主动性,也可以开拓他们的思路. 本书从2001年开始编写,202年作为讲义开始试用,目前的版本是在两届学 生试用的基础上定稿的在教材的编写和试用过程中,得到了学校和院系领导的大 力支持,我的同事任至镐老师、易婷老师详细审阅了全部书稿并提出了许多宝贵的 修改意见,易婷老师还参与了两届学生的教材试用过程另外,王勇老师张敬海老 师也参与了教材的试用并给予我很大的帮助在此一并致以衷心的感谢囿于编者 的水平与经验,书中的错误和不妥之处在所难免,希望广大读者给予批评指正 陈光梦 2003年6月于复旦大学 目录 第1章逻辑代数基础… §1.1逻辑代数概述…………………………………………1 1.1.1逻辑变量和逻辑函数… 世是晋+;品“哥品;辛「串着品善非国群群.·. 1.1.2基本逻辑运算……… 3 1.1.3常用的复合逻辑运算… 1.1.4逻辑图……………5 §1.2逻辑代数的基本定理…… 画d中中。看看p。, 1.2.1基本公式… 自曲自 1.2.2其他常用逻辑恒等式… 1.2.3基本逻辑定理…… §13逻辑函数的标准表达式和卡诺图 10 1.3.1逻辑函数的两种标准表达形式… 10 1.3,2两种逻辑函数标准表达式之间的相互关系 13 1.3.3将逻辑函数按照标准形式展开……14 1.3.4逻辑函数的卡诺图表示 15 §1.4逻辑函数的化简………… 17 1.4.1代数法化简… ∴……………………17 4.2卡诺图化简法… 20 1.4.3利用卡诺图运算来进行逻辑化简…… 23 1.4.4不完全确定的逻辑函数的化简 ………………26 1.4.5使用异或函数的卡诺图化简…………………………27 1.4.6多输出逻辑函数的化简 29 1.4.7影射变量卡诺图……………………………………32 1.4.8逻辑函数的计算机化简 。自··十普+吾吾4看申 35 本章概要………… 思考题和习题 a面世“:面量世·曾中普++币“日新着自··· …37 2 ELECTRONICS 数字逻辑基础 第2章组合逻辑电路 …40 §2.1组合逻辑电路分析 40 2.1.1组合逻辑电路分析的一般过程………………………………40 2.1.2常用的组合逻辑电路模块分析… ……43 §2.2组合逻辑电路设计 50 2.2.1组合逻辑电路设计的一般过程… 50 2.2.2应用组合逻辑电路模块构成组合电路… tt·t量tm量 …58 2.2.3数字运算电路设计………………………………………………62 §2.3数字集成电路的电气特性 77 2.3.1门电路的电压传输特性 8 2.3.2数字集成电路的静态特性………………………79 2.3.3数字集成电路的动态特性… 82 2.3.4三态输出电路和开路输出电路 83 §2.4组合逻辑电路中的竞争冒险 86 2.4.1竞争冒险现象及其成因 86 2.4.2检查竞争冒险现象的方法 87 2.4.3消除竞争-冒险现象的方法…………9 本章概要 91 思考题和习题 。。 91 第3章触发器及其基本应用电路 曹 …96 §3.1触发器的基本逻辑类型及其状态的描写… 96 3.1.1RS触发器……… 96 3.1.2JK触发器 100 3.1.3D触发器 ·非·曲d非和··量血tmt干+甲中新晶看吾自市申···· 101 3.1.4T触发器…… ……101 3.1.54种触发器的相互转换… ……102 §3.2触发器的电路结构与工作原理 垂鲁曹费中中吾品喜着·单由·最果非非 103 3.2.1D锁存器… 103 3.2.2主从触发器 ………………………105 3.2.3边沿触发器…… 107 3.2.4边沿触发器的动态特性 115 §3.3触发器的基本应用 【实例截图】
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