本书是重庆大学电子技术课程组针对电气与电子信息类专业幵展“先数电、后模拟”教学模式的改革尝试，汇集了课程组全体教师的智慧，也是重庆大学国家级电工电子基础实验教学示范中心的建设成果之一。
本书为上册，系统地介绍了常用数字器件、数字电子技术的基本知识和基本理论，以及数字电路与系统的分析和设计方法，并给出典型的工程应用案例。主要内容包括：数字电路基础，逻辑代数，Verilog HDL硬件描述语言，半导体电子元件，逻辑门电路，组合逻辑电路，锁存器、触发器与定时器，时序逻辑电路，半导体存储器，可编程逻辑器件及其应用。
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第1章 数字电路基础 1
1.1 数字电路与系统 1
1.1.1 模拟信号和数字信号 1
1.1.2 模拟电路和数字电路 3
1.1.3 数字电路的特点 3
1.1.4 数字电路的分析与设计 4
1.1.5 数字技术的发展与应用 6
1.2 数制及其相互转换 7
1.2.1 数制 7
1.2.2 数制间的转换 8
1.3 码制 13
1.3.1 BCD码 13
1.3.2 格雷码 14
1.4 二进制算术运算 15
1.5 二值逻辑运算 16
1.5.1 三种基本逻辑运算 16
1.5.2 复合逻辑运算 18
本章知识小结 20
小组合作 22
习题 22
第2章 逻辑代数 24
2.1 逻辑函数与变量 24
2.2 逻辑代数的基本定律及恒等式 25
2.2.1 逻辑代数定律 25
2.2.2 常用恒等式 26
2.3 逻辑运算的基本规则 26
2.3.1 代入规则 26
2.3.2 反演规则 27
2.3.3 对偶规则 27
2.4 逻辑函数的代数法化简 27
2.4.1 最简的标准 28
2.4.2 代数法化简 28
2.5 逻辑函数的卡诺图化简 29
2.5.1 逻辑函数标准表达式 29
2.5.2 卡诺图 33
2.5.3 卡诺图化简 35
2.6 具有无关项的逻辑函数化简 37
2.6.1 无关项概念 37
2.6.2 应用无关项化简函数 38
2.7 逻辑函数的降维卡诺图化简 38
本章知识小结 40
小组合作 41
习题 42
第3章 Verilog HDL硬件描述语言 45
3.1 硬件描述语言概述 45
3.1.1 Verilog HDL与VHDL的区别 45
3.1.2 Verilog HDL与C语言的区别 46
3.2 Verilog HDL基础知识和数据类型 46
3.2.1 Verilog HDL基础知识 46
3.2.2 Verilog HDL数据类型 49
3.3 Verilog HDL的基本运算符 51
3.3.1 算术运算符 51
3.3.2 逻辑运算符 52
3.3.3 按位运算符 52
3.3.4 缩位运算符 53
3.3.5 移位运算符 53
3.3.6 关系运算符 54
3.3.7 相等运算符 54
3.3.8 条件运算符 55
3.3.9 位拼接/复制运算符 55
3.3.10 运算符的优先级 55
3.4 Verilog HDL模块结构 56
3.4.1 Verilog HDL模块基本结构 56
3.4.2 Verilog HDL端口描述 56
3.4.3 Verilog HDL模块实例化 57
3.5 Verilog HDL的主要描述语句 58
3.5.1 赋值语句 58
3.5.2 块语句 59
3.5.3 过程结构语句 59
3.5.4 条件语句 59
3.5.5 分支语句 60
3.5.6 循环语句 61
3.6 Verilog HDL的主要建模方式 62
3.6.1 门级建模 62
3.6.2 数据流建模 63
3.6.3 行为建模 64
3.6.4 混合建模 65
3.6.5 状态机建模 65
3.7 Verilog HDL逻辑功能仿真 69
3.8 Verilog HDL设计举例 71
3.8.1 门电路逻辑功能实现与仿真 71
3.8.2 组合逻辑功能实现与仿真 73
3.8.3 时序逻辑功能实现与仿真 74
本章知识小结 77
小组合作 79
习题 80
第4章 半导体电子元件 82
4.1 半导体材料与 PN 结 82
4.1.1 本征半导体 82
4.1.2 杂质半导体 83
4.1.3 PN结 84
4.2 半导体二极管 88
4.2.1 二极管的结构 88
4.2.2 二极管的伏安特性 89
4.2.3 二极管的主要参数 91
4.2.4 二极管的开关特性 91
4.2.5 发光二极管 95
4.3 双极型晶体管 96
4.3.1 晶体管的结构 96
4.3.2 晶体管的电流控制放大原理 98
4.3.3 晶体管的伏安特性 100
4.3.4 晶体管的主要参数 103
4.3.5 晶体管的开关特性 105
4.4 绝缘栅型场效应管 109
4.4.1 N沟道增强型MOSFET 109
4.4.2 N沟道耗尽型MOSFET 115
4.4.3 P 沟道MOSFET 116
4.4.4 MOSFET的主要参数 117
4.4.5 MOSFET的工作区判断依据 118
4.4.6 MOSFET的开关特性 119
程序仿真 120
本章知识小结 126
小组合作 128
习题 128
第5章 逻辑门电路 134
5.1 TTL 门电路 134
5.1.1 非门 134
5.1.2 TTL与非门/或非门/与或非门 142
5.1.3 TTL集电极开路门和三态门 143
5.1.4 TTL门实现逻辑函数 146
5.2 CMOS门电路 147
5.2.1 非门 147
5.2.2 与非门/或非门 150
5.2.3 传输门/三态门/异或门 151
5.2.4 CMOS门实现逻辑函数 153
5.2.5 其他知识 154
程序仿真 154
本章知识小结 157
小组合作 159
习题 159
第6章 组合逻辑电路 167
6.1 组合逻辑电路的结构和特点 167
6.2 组合逻辑电路的分析与设计方法 169
6.2.1 组合逻辑电路的分析方法 169
6.2.2 组合逻辑电路的理想波形图 171
6.2.3 组合逻辑电路的设计方法 172
6.3 常用的组合逻辑电路 174
6.3.1 编码器及程序设计 174
6.3.2 译码器及程序设计 180
6.3.3 数据分配器与数据选择器 186
6.3.4 数值比较器 190
6.3.5 加法器及程序设计 194
6.4 组合逻辑电路的竞争冒险 198
6.4.1 竞争冒险的定义 198
6.4.2 竞争冒险的判断 198
6.4.3 竞争冒险的消除 199
程序仿真 200
本章知识小结 204
小组合作 205
习题 206
第7章 锁存器、触发器与定时器 211
7.1 RS锁存器 211
7.1.1 基本RS锁存器 211
7.1.2 同步RS锁存器 215
7.2 触发器 218
7.2.1 维持阻塞型D触发器 218
7.2.2 传输延时型JK触发器 221
7.2.3 触发器的Verilog HDL模型 223
7.3 触发器的功能及相互转换 223
7.3.1 触发器的逻辑功能分类 223
7.3.2 传输延时型JK触发器转换为T和T'触发器 224
7.3.3 维持阻塞型D触发器转换为T和T'触发器 225
7.3.4 触发器的逻辑功能转换方法 226
7.3.5 触发器的动态特性 226
7.4 555定时器 227
7.4.1 555定时器的功能 228
7.4.2 555定时器组成施密特触发器 229
7.4.3 555定时器组成单稳态触发器 230
7.4.4 555定时器组成多谐振荡器 231
程序仿真 233
本章知识小结 237
小组合作 239
习题 239
第8章 时序逻辑电路 246
8.1 时序逻辑电路的基本概念 246
8.1.1 时序逻辑电路的特点及分类 246
8.1.2 时序逻辑电路的功能表示方法 247
8.2 时序逻辑电路的分析方法 248
8.2.1 同步时序逻辑电路分析 248
8.2.2 异步时序逻辑电路分析 250
8.3 时序逻辑电路的设计方法 252
8.3.1 同步时序逻辑电路设计实例 254
8.3.2 异步时序逻辑电路设计实例 260
8.4 计数器 262
8.4.1 二进制计数器 263
8.4.2 二-十进制计数器 271
8.4.3 N进制计数器 274
8.5 寄存器 277
8.5.1 并行输入寄存器 277
8.5.2 移位寄存器 278
8.6 其他常见时序逻辑电路 284
8.6.1 顺序脉冲发生器 284
8.6.2 序列信号发生器 285
程序仿真 286
本章知识小结 291
小组合作 293
习题 294
第9章 半导体存储器 302
9.1 半导体存储器基础 302
9.1.1 半导体存储器的结构框图 302
9.1.2 半导体存储器的分类 303
9.2 随机存取存储器 304
9.2.1 静态随机存取存储器 304
9.2.2 动态随机存取存储器 309
9.3 只读存储器 313
9.3.1 掩模只读存储器 313
9.3.2 可编程只读存储器 315
9.4 闪存 318
9.4.1 闪存的存储单元 318
9.4.2 闪存的特点和应用 319
9.5 存储器容量的扩展 320
9.5.1 存储器的位扩展 320
9.5.2 存储器的字扩展 320
9.5.3 存储器的字位扩展 321
程序仿真 323
本章知识小结 323
小组合作 324
习题 325
第10章 可编程逻辑器件及其应用 328
10.1 与或阵列型PLD 328
10.1.1 与或阵列型PLD的原理 328
10.1.2 通用阵列逻辑器件 330
10.1.3 复杂可编程逻辑器件 333
10.2 查找表型PLD 337
10.2.1 查找表型PLD的原理 337
10.2.2 分段互连FPGA 337
10.2.3 快速互连FPGA 338
10.3 CPLD和FPGA的特点和开发流程 341
10.3.1 CPLD和FPGA的特点 341
10.3.2 CPLD和FPGA的一般开发流程 342
10.3.3 CPLD和FPGA的主要应用领域 343
10.3.4 应用举例 343
本章知识小结 348
小组合作 350
习题 351
参考文献 354
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