数字逻辑电路 (2010 年度畅销榜NO.43631 )

本书是教育部“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”的研究成果，是面向21世纪课程教材，同时也是教育部信息与电子科学学科“九五”规划国家级重点教材。它是北京大学教授依据多年的教学和科研经验，并参考国内、外优秀教材编写而成。本书分为两部分，前六章介绍组合逻辑电路设计、反馈电路设计和同步时序逻辑电路设计；后三章扼要地介绍CPU的组成、接口电路和含CPU的器件。本书特点一是把数字逻辑电路、微机原理和接口技术等内容相结合、建立了新的结构体系；二是在选材和对命题的论述方面，有其独到之处；三是在行文叙事方面，善于启发读者思维，而且配有大量独具匠心的思考题和习题，有利于培养学生的创新能力。\r\n\r\n 本书可作为高等学校信息与电子科学专业的教科书，也可供其它专业选用和社会读者阅读。\r\n
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第一章 绪论 \r\n\r\n 1. 1 数码 \r\n\r\n 1. 1. 1 自然数的表示方法 \r\n\r\n 1. 1. 2 二进制数和十六进制数 \r\n\r\n 1. 1. 3 数码的意义 \r\n\r\n 1. 2 逻辑变量和逻辑函数 \r\n\r\n 1. 2. 1 逻辑数和逻辑变量 \r\n\r\n 1. 2. 2 逻辑函数 \r\n\r\n 1. 3 逻辑电路与逻辑信号 \r\n\r\n 1. 3. 1 组成逻辑电路的基本单元 \r\n\r\n 1. 3. 2 逻辑电平与逻辑极性 \r\n\r\n 1. 3. 3 逻辑电路的用途 \r\n\r\n 1. 4 常用的二进制码 \r\n\r\n 1. 4. 1 二-十进制码(Binary Coded Decimal) \r\n\r\n 1. 4. 2 循环码 \r\n\r\n *1. 4. 3 检错码和纠错码 \r\n\r\n 1. 4. 4 字符编码(Alphanumeric Code) \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 习 题 \r\n\r\n 第二章 逻辑运算和逻辑门 \r\n\r\n 2. 1 简单的逻辑等式 \r\n\r\n 2. 1. 1 恒等和非运算 \r\n\r\n 2. 1. 2 恒等门和非门 \r\n\r\n 2. 2 与运算和或运算 \r\n\r\n 2. 2. 1 与和或的运算规则 \r\n\r\n 2. 2. 2 与函数和或函数 \r\n\r\n 2. 2. 3 真值图 \r\n\r\n 2. 2. 4 与门和或门 \r\n\r\n 2. 3 门电路之组成和主要参数 \r\n\r\n 2. 3. 1 集成门之组成 \r\n\r\n 2. 3. 2 MOSFET门 \r\n\r\n 2. 3. 3 逻辑电平与噪声容限 \r\n\r\n 2. 3. 4 传输延迟时间 \r\n\r\n 2. 4 同和异或 \r\n\r\n 2. 4. 1 同和异或的定义 \r\n\r\n 2. 4. 2 简单的算术运算电路 \r\n\r\n 2. 5 逻辑代数的运算规则 \r\n\r\n 2. 5. 1 逻辑函数的变换规则 \r\n\r\n 2. 5. 2 代数运算的一般规则 \r\n\r\n 2. 5. 3 0-1律 \r\n\r\n 2. 5. 4 与. 或的重叠律和互补律 \r\n\r\n *2. 5. 5 同和异或的特殊运算规则 \r\n\r\n 附 录 高速逻辑电路 \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 习 题 \r\n\r\n 第三章 组合逻辑电路设计 \r\n\r\n 3. 1 组成逻辑电路的基本方法 \r\n\r\n 3. 1. 1 逻辑函数的表述方式 \r\n\r\n 3. 1. 2 最小项和最大项 \r\n\r\n 3. 1. 3 逻辑函数的基本形式 \r\n\r\n 3. 2 组合逻辑电路的标准形式及电路的化简 \r\n\r\n 3. 2. 1 逻辑电路的标准形式 \r\n\r\n 3. 2. 2 逻辑函数表述方式的选择 \r\n\r\n 3. 2. 3 逻辑函数的化简 \r\n\r\n *3. 2. 4 多因变量电路的化简 \r\n\r\n 3. 3 有禁止态的逻辑函数 \r\n\r\n 3. 3. 1 8-4-2-1码译码器 \r\n\r\n 3. 3. 2 BCD-七段译码器 \r\n\r\n 3. 3. 3 五位左移码译码电路 \r\n\r\n 3. 4 组合逻辑电路中的冒险 \r\n\r\n 3. 4. 1 冒险与竞争 \r\n\r\n 3. 4. 2 动态冒险 \r\n\r\n 3. 4. 3 逻辑信号的判读 \r\n\r\n *3. 4. 4 利用延迟时间的辅助电路 \r\n\r\n 3. 5 三态门与传输门 \r\n\r\n 3. 5. 1 三态门与总线 \r\n\r\n 3. 5. 2 MOSFET传输门 \r\n\r\n *3. 5. 3 三态门组成逻辑电路 \r\n\r\n 附录一 混合逻辑图 \r\n\r\n 附录二 逻辑单元的符号 \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 习 题 \r\n\r\n 第四章 可编程逻辑电路 \r\n\r\n 4. 1 通用的组合逻辑电路 \r\n\r\n 4. 1. 1 通用的逻辑函数式 \r\n\r\n 4. 1. 2 通用的组合逻辑电路 \r\n\r\n *4. 1. 3 用通用器件组成专用电路 \r\n\r\n 4. 1. 4 传输开关 \r\n\r\n 4. 2 可编程逻辑器件 \r\n\r\n 4. 2. 1 可编程逻辑器件之组成 \r\n\r\n 4. 2. 2 可编程逻辑阵列(PAL) \r\n\r\n 4. 2. 3 通用逻辑阵列(GAL) \r\n\r\n *4. 2. 4 PLD的开发过程 \r\n\r\n 4. 3 只读存储器(ROM) \r\n\r\n 4. 3. 1 ROM的逻辑结构 \r\n\r\n 4. 3. 2 乘法器 \r\n\r\n 4. 3. 3 ROM的时序 \r\n\r\n 4. 4 受指令控制的逻辑电路 \r\n\r\n 4. 4. 1 组成受控电路的基本方法 \r\n\r\n 4. 4. 2 链式ALU之组成 \r\n\r\n *4. 4. 3 一种集成的ALU基本单元 \r\n\r\n *4. 4. 4 并行运算的ALU \r\n\r\n 附 录 二进制数的机器运算 \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 习 题 \r\n\r\n 第五章 反馈与锁存器 \r\n\r\n 5. 1 反馈电路的分析方法 \r\n\r\n 5. 1. 1 反馈与逻辑稳定态 \r\n\r\n 5. 1. 2 反馈电路的分析方法 \r\n\r\n 5. 1. 3 状态转移过程 \r\n\r\n 5. 1. 4 状态转移图 \r\n\r\n 5. 2 锁存器 \r\n\r\n 5. 2. 1 锁存器的逻辑功能 \r\n\r\n 5. 2. 2 '写入'控制 \r\n\r\n *5. 2. 3 准动态MOSFET锁存器 \r\n\r\n 5. 3 含锁存器的基本电路 \r\n\r\n 5. 3. 1 锁存器用于读取逻辑信号 \r\n\r\n 5. 3. 2 主从触发器 \r\n\r\n *5. 3. 3 单稳态与无稳态电路 \r\n\r\n 5. 4 反馈电路的设计 \r\n\r\n 5. 4. 1 反馈电路的设计过程 \r\n\r\n 5. 4. 2 维持-阻塞电路的设计 \r\n\r\n 5. 4. 3 单脉冲发生器的逻辑设计 \r\n\r\n 5. 4. 4 状态代码的设计 \r\n\r\n 5. 5 随机存取存储器 \r\n\r\n 5. 5. 1 锁存器阵列 \r\n\r\n *5. 5. 2 静态nAM中的存储单元 \r\n\r\n 5. 5. 3 动态RAM \r\n\r\n 附 录 触发器常见符号和国家标准符号对照表 \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 习 题 \r\n\r\n 第六章 同步时序逻辑电路 \r\n\r\n 6. 1 触发器的逻辑功能 \r\n\r\n 6. 1. 1 触发器的描述 \r\n\r\n 6. 1. 2 移位寄存器 \r\n\r\n 6. 1. 3 保持与变反 \r\n\r\n *6. 1. 4 集成的T触发器与JK触发器 \r\n\r\n 6. 2 同步计数器的基本电路 \r\n\r\n 6. 2. 1 二进制加法计数器 \r\n\r\n 6. 2. 2 二进制减法计数器 \r\n\r\n 6. 2. 3 8-4-2-1 BCD码计数器 \r\n\r\n 6. 2. 4 左移BCD码计数器 \r\n\r\n 6. 3 计数器的控制电路 \r\n\r\n 6. 3. 1 启动与进位控制电路 \r\n\r\n 6. 3. 2 置数电路 \r\n\r\n 6. 3. 3 可预置计数器 \r\n\r\n 6. 4 同步时序逻辑电路之组成 \r\n\r\n 6. 4. 1 同步信号发生器 \r\n\r\n 6. 4. 2 数字式频率计 \r\n\r\n 6. 4. 3 同步时序逻辑电路的基本模型 \r\n\r\n 6. 5 小规模同步时序逻辑电路的设计 \r\n\r\n 6. 5. 1 小规模同步时序逻辑电路 \r\n\r\n 6. 5. 2 同步时序逻辑电路的设计过程 \r\n\r\n *6. 5. 3 触发器直接输出的电路 \r\n\r\n *6. 6 同步时序逻辑电路的分析 \r\n\r\n 6. 6. 1 基本分析方法 \r\n\r\n 6. 6. 2 m序列码发生器 \r\n\r\n 附 录 异步计数器 \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 习 题 \r\n\r\n 第七章 CPU型微处理器 \r\n\r\n 7. 1 微处理器中的控制器 \r\n\r\n 7. 1. 1 微处理器 \r\n\r\n 7. 1. 2 控制单元的基本结构 \r\n\r\n 7. 1. 3 CCU之组成 \r\n\r\n 7. 2 CPU型微处理器 \r\n\r\n 7. 2. 1 CPU的基本结构 \r\n\r\n 7. 2. 2 CPU的运算器 \r\n\r\n 7. 2. 3 读／写控制电路 \r\n\r\n 7. 2. 4 读和写的操作过程 \r\n\r\n 7. 2. 5 联络应答控制 \r\n\r\n 7. 3 机器语言指令 \r\n\r\n 7. 3. 1 机器语言 \r\n\r\n 7. 3. 2 汇编语言的指令格式 \r\n\r\n *7. 3. 3 寻址方式 \r\n\r\n 7. 3. 4 基本的转移指令 \r\n\r\n 7. 3. 5 状态控制指令 \r\n\r\n 7. 4 程序的流程 \r\n\r\n 7. 4. 1 简单的程序段 \r\n\r\n 7. 4. 2 分支程序与循环程序 \r\n\r\n 7. 4. 3 有条件的循环程序 \r\n\r\n *7. 4. 4 数据块的传送指令与搜索指令 \r\n\r\n *7. 5 关于运算指令的说明 \r\n\r\n 7. 5. 1 关于算术运算指令的说明 \r\n\r\n 7. 5. 2 逻辑运算与位操作指令 \r\n\r\n 7. 5. 3 移位指令 \r\n\r\n 7. 6 子程序调用 \r\n\r\n 7. 6. 1 地址空间的分配 \r\n\r\n 7. 6. 2 子程序调用与堆栈 \r\n\r\n 7. 6. 3 中断 \r\n\r\n *7. 6. 4 中断服务子程序的组成 \r\n\r\n *7. 6. 5 中断的屏蔽 \r\n\r\n 附 录 Z-80指令表 \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 习 题 \r\n\r\n 第八章 接口电路 \r\n\r\n 8. 1 并行传送的基本方法 \r\n\r\n 8. 1. 1 并行传送的工作方式 \r\n\r\n 8. 1. 2 查询传送 \r\n\r\n 8. 1. 3 中断传送 \r\n\r\n 8. 2 常用的并行接口器件 \r\n\r\n 8. 2. 1 通用的并行接口 \r\n\r\n *8. 2. 2 中断控制单元 \r\n\r\n 8. 2. 3 数模转换器 \r\n\r\n 8. 2. 4 模数转换器 \r\n\r\n *8. 2. 5 采样保持电路 \r\n\r\n 8. 3 可编程接口器件 \r\n\r\n 8. 3. 1 可编程I/O接口之组成 \r\n\r\n 8. 3. Z280-PIO \r\n\r\n 8. 3. 3 可编程计数器 \r\n\r\n 8. 3. 4 8253型计数器／定时器 \r\n\r\n 8. 4 串行通信 \r\n\r\n 8. 4. 1 异步串行通信 \r\n\r\n 8. 4. 2 异步时钟的校正 \r\n\r\n *8. 4. 3 同步串行通信 \r\n\r\n *8. 4. 4 可编程串行接口 \r\n\r\n *8. 5 存储器与外设直接传送数据 \r\n\r\n 8. 5. 1 存储器直接存取传送方式(DNA) \r\n\r\n 8. 5. 2 DMAC的结构 \r\n\r\n 思考题 \r\n\r\n 习 题 \r\n\r\n 第九章 微处理器的发展 \r\n\r\n 9. 1 二进制数的乘. 除运算 \r\n\r\n 9. 1. 1 数字信号处理中的乘运算 \r\n\r\n 9. 1. 2 整数的乘法运算 \r\n\r\n 9. 1. 3 定点数与浮点数 \r\n\r\n 9. 1. 4 除法运算 \r\n\r\n 9. 2 8086型CPU \r\n\r\n 9. 2. 1 8086的引脚 \r\n\r\n 9. 2. 2 8086的结构 \r\n\r\n 9. 2. 3 8086的中断系统 \r\n\r\n 9. 2. 4 8086的工作方式 \r\n\r\n 9. 3 微型计算机系统的组成 \r\n\r\n 9. 3. 1 80286微处理器 \r\n\r\n 9. 3. 2 IBM PC／AT概述 \r\n\r\n 9. 3. 3 IBM PC／AT主板结构及地址分配 \r\n\r\n 9. 3. 4 AT机总线与时序 \r\n\r\n 9. 3. 5 AT机I/O扩展总线--ISA总线 \r\n\r\n 9. 3. 6 主板上的接口部件和外部接口设备 \r\n\r\n 9. 4 单片微型计算机 \r\n\r\n 9. 4. 1 单片机的组成 \r\n\r\n 9. 4. 2 存储器和I/O扩展 \r\n\r\n 9. 4. 3 中断与定时器／计数器 \r\n\r\n 9. 4. 4 串行口与定时器／计数器2 \r\n\r\n 9. 4. 5 复位. 电源控制与加密 \r\n\r\n 9. 5 数字信号处理器(DSP芯片) \r\n\r\n 9. 5. 1 概述 \r\n\r\n 9. 5. 2 定点运算DSP芯片 \r\n\r\n 9. 5. 3 浮点运算DSP芯片 \r\n\r\n 附录一 32位与64位微处理器 \r\n\r\n 附录二 MCS-51指令 \r\n\r\n 习题 \r\n\r\n 主要参考资料 \r\n\r\n 附录 教学说明 \r\n
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自本世纪60年代以来, 由于集成电路技术的发展, 逻辑电路的设计已有较大的进展, 高等学校的教学要求也应作相应的调整. 本书是电子与信息科学类专业的一本教学用书. 本书的编写属于电子与信息科学类专业主干课程建设课题中的一个子课题. 本书力图体现电子与信息科学类专业的基本教学要求, 也包含一部分阅读资料. 在写本书时, 作者认为读者已修“基础物理”. “高等数学”. “电子线路”等先导课程, 因而本书侧重于逻辑电路的基本概念与逻辑电路设计.

本书分两部分：前六章包括组合逻辑电路设计. 反馈电路设计和同步时序逻辑电路设计, 大致对应于多数学校“数字电路”课程的基本教学要求. 后三章扼要地介绍CPU之组成. 接口电路和含CPU的器件. 另设“微

机原理”. “接口技术”的学校可不讲授后三章. 第九章只是阅读资料, 宜有选择地讲授.

本书是作者依据在北京大学电子学系多年的教学与科学研究的经验, 参考国内. 外优秀教材编写而成的. 自80年代以来, 作者日益感到逻辑电路已发展到软件与硬件相结合组成系统的阶段, CPU与存储器已成为逻辑电路的常用器件. 就电路的组成方式而言, ROM只是标准形式的门阵列, CPU是典型的控制器与运算器. 自1985年以来, 我们已不以CPU作为核心内容设置课程, 而把较多时间用于含CPU的系统实验. 这种做法与国外的一些学校相似.

本书旨在简明扼要地介绍设计逻辑电路的基本方法, 以帮助读者建立规范有序的思维习惯. 作者认为大学生应针对一门课程阅读几本不同风格的书. 因此本书不追求面面俱到, 只是供大学生和工程师阅读的一本书. 本书的选材和对命题的论述, 有一些与常用的教材有差异, 其目的在于说明有关命题还有值得研讨的内容.

本书在每一章后面, 有一定数量的思考题和习题, 其中有些题难度较大, 有些题不一定能得到全面的答案. 作者的意图在于引起读者的思考. 大学生不要求能做完全部习题和思考题, 但若能看一遍题并有初步的想法, 无疑是有益的.

在本书的评审过程中复旦大学凌燮亭教授. 清华大学陆大 教授. 北京邮电大学谢源清教授和理科信息与电子科学类专业教学指导委员会委员们都提出了许多宝贵意见, 作者在此致以衷心的感谢.

由于作者的水平有限, 本书难免有错误和不当之处, 我们由衷地欢迎大家提出批评或建议.

王楚 沈伯弘

于北京大学电子学系

1998年7月