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内容简介

本书包括数字逻辑基础和VHDL语言程序设计两大部分，共分九章。第1章主要介绍数字逻辑基础（数制、码制、逻辑代数、逻辑函数等），第2章主要介绍可编程逻辑器件和MAX+plusⅡ软件使用，第3章～第6章主要介绍典型数字逻辑器件及其工作原理，第7章主要介绍VHDL语言基础，第8章主要介绍基于VHDL的基本数字电路设计，第9章主要介绍几个典型数字系统设计。在书的后面设置了3个附录，分别介绍VHDL语言的保留字，常用的VHDL开发软件和QuartusⅡ软件的使用。每章后面都有习题和思考题。为方便教师教学，本书配有多媒体电子教案。

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ISBN：9787121171826

开本：16开

页数：368

字数：588

本书目录

第1章  数字逻辑基础 1
1.1  数字电路与数字信号 1
1.1.1  数字技术的发展和应用 1
1.1.2  模拟信号和数字信号 1
1.1.3  数字信号的描述方法 1
1.2  数制与码制 2
1.2.1  进位计数制 2
1.2.2  进位计数制的相互转换 3
1.2.3  二进制编码 4
1.2.4  字符编码 5
1.3  逻辑函数 5
1.3.1  逻辑函数的基本概念 5
1.3.2  基本逻辑运算 6
1.3.3  几种常用的逻辑运算 7
1.3.4  逻辑函数的表示方法 10
1.4  逻辑代数 10
1.4.1  逻辑代数的基本定律 10
1.4.2  逻辑代数运算的基本规则 11
1.4.3  用逻辑代数化简逻辑函数 12
1.5  卡诺图 12
1.5.1  逻辑函数的最小项 13
1.5.2  卡诺图的结构 13
1.5.3  用卡诺图化简逻辑函数 15
1.5.4  具有约束的逻辑函数的化简 16
1.6  逻辑系列及其特性 16
1.6.1  TTL系列简介 16
1.6.2  TTL系列参数和特性 17
1.6.3  CMOS系列简介 20
1.6.4  射极耦合逻辑系列简介 21
习题 21
第2章  可编程逻辑器件及MAX+plusⅡ的使用 23
2.1  简单可编程逻辑器件 23
2.1.1  PLD 23
2.1.2  PLA 24
2.1.3  PAL 25
2.1.4  GAL 26
2.2  复杂可编程逻辑器件（CPLD） 28
2.2.1  CPLD概述 28
2.2.2  CPLD的基本结构 28
2.2.3  CPLD的编程 29
2.3  现场可编程门阵列（FPGA） 30
2.3.1  FPGA概述 30
2.3.2  FPGA的基本结构 30
2.3.3  FPGA的编程 31
2.3.4  CPLD/FPGA主流产品 31
2.4  MAX+plusⅡ的使用 33
2.4.1  MAX+plusⅡ概述 33
2.4.2  设计输入 38
2.4.3  LPM和IP核 50
2.4.4  项目编译 53
2.4.5  项目校验 55
2.4.6  器件编程与配置 61
习题 63
第3章  组合逻辑电路 64
3.1  组合逻辑电路的分析和设计 64
3.1.1  组合逻辑电路的分析 64
3.1.2  组合逻辑电路的设计 66
3.1.3  组合逻辑电路中的竞争冒险 68
3.2  编码器和译码器 70
3.2.1  编码器的基本原理 70
3.2.2  译码器的基本原理 72
3.3  数据选择器和比较器 76
3.3.1  数据选择器的基本原理 76
3.3.2  比较器的基本原理 78
3.4  算术运算电路 80
3.4.1  一位半加器和全加器的基本原理 80
3.4.2  多位加法器的基本原理 82
3.4.3  减法器的基本原理 83
习题 84
第4章  锁存器和触发器 86
4.1  概述 86
4.2  锁存器 86
4.2.1  SR锁存器的基本原理 87
4.2.2  D锁存器的基本原理 89
4.3  触发器 92
4.3.1  RS型触发器的基本原理 92
4.3.2  JK触发器的基本原理 94
4.3.4  D触发器的基本原理 97
习题 100
第5章  时序逻辑电路 102
5.1  时序逻辑电路的基本概念 102
5.2  时序逻辑电路的分析和设计 103
5.2.1  时序逻辑电路的分析 103
5.2.2  时序逻辑电路的设计 106
5.3  寄存器 107
5.3.1  寄存器的基本原理 107
5.3.2  移位寄存器的基本原理 108
5.4  计数器 110
习题 116
第6章  存储器 117
6.1  随机存储器（RAM） 117
6.1.1  随机存储器概述 117
6.1.2  随机存储器的结构与基本原理 117
6.2  只读存储器（ROM） 121
6.2.1  只读存储器（ROM）概述 121
6.2.2  只读存储器的结构与基本原理 121
6.3  存储器容量的扩充 126
6.3.1  字长位数扩展 126
6.3.2  字存储容量扩展 127
习题 128
第7章  VHDL语言基础 130
7.1  VHDL简介 130
7.1.1  VHDL的特点 131
7.1.2  VHDL语言的发展趋势 132
7.1.3  Verilog HDL 133
7.2  VHDL语言的程序结构 134
7.2.1  库 136
7.2.2  实体 140
7.2.3  结构体 142
7.2.4  程序包 148
7.2.5  配置 151
7.3  VHDL语言的词法 161
7.3.1  标识符 161
7.3.2  词法单元 162
7.3.3  数据对象 164
7.3.4  数据类型 177
7.3.5  运算符 190
7.4  VHDL语言的语法 194
7.4.1  顺序语句 194
7.4.2  并行语句 207
思考题与习题 239
第8章  基于VHDL的基本数字电路设计 241
8.1  组合逻辑电路的设计 241
8.1.1  门电路设计 241
8.1.2  三态门及总线缓冲器电路设计 249
8.1.3  编码器设计 253
8.1.4  译码器设计 256
8.1.5  多路选择器设计 259
8.1.6  比较器设计 262
8.1.7  运算电路设计 263
8.2  时序逻辑电路设计 266
8.2.1  时钟描述 266
8.2.2  复位描述 268
8.2.3  触发器设计 270
8.2.4  锁存器 276
8.2.5  寄存器设计 279
8.2.6  移位寄存器 280
8.2.7  计数器 281
8.2.8  分频器 286
8.3  状态机 287
8.3.1  状态机概述 287
8.3.2  状态机的建模 288
8.3.3  状态机的设计步骤 291
8.3.4  状态机的设计实例 292
8.3.5  Moore型状态机的复位 301
8.3.6  Moore型状态机的信号输出方式 305
思考题与习题 311
第9章  典型数字系统设计 317
9.1  数字系统概述 317
9.1.1  数字系统的组成 317
9.1.2  数字系统的设计方法 317
9.1.3  设计的基本准则 321
9.2  微波炉控制芯片的设计 323
9.2.1  芯片概述 323
9.2.2  芯片功能设计 324
9.2.3  VHDL程序实现 325
9.3  交通灯控制器的设计 334
9.3.1  设计要求 334
9.3.2  交通灯系统组成 335
9.3.3  交通灯模块电路的VHDL语言实现 336
思考题与习题 343
附录A  VHDL保留字 344
附录B  常用VHDL开发软件 345
附录C  QuartusII软件的使用 346
C.1  启动Quartus II 346
C.2  VHDL语言输入与编译 350
C.3  文件下载 351
C.4  使用Flash Loader（JTAG模式）下载EPCS器件 353
参考文献 356

展开

前言

随着计算机技术、电子技术的迅速发展以及集成电路生产工艺的不断提高，电子产品的更新换代日新月异。其中数字电路系统设计的规模更大、集成度更高，而且要求设计周期短、灵活性强，面对不同的用户，能方便修改和迅速升级。传统的手工设计和分立元件设计显然不能适应这些要求，数字电路的设计方法从手工、分立、小型化和纯硬件的设计方法逐渐变成计算机为主要开发工具，在EDA（电子设计自动化）开发软件平台上，用硬件描述语言（VHDL）描述的数字电路系统，能自动地完成编译、逻辑化简、逻辑综合和布局布线，以及进行优化和仿真测试，极大地提高了电子产品设计的正确性、缩短产品的开发周期以及增加产品修改的灵活性。
本书作为从数字电路设计向大规模集成电路开发过渡的教材，首先介绍了数字逻辑电路的一些基本概念和传统设计方法，然后介绍了VHDL语言的基本要素，并通过实例讲述了采用VHDL语言描述基本的数字电路的方法和过程，最后介绍了采用VHDL语言进行数字系统开发的设计流程、设计步骤、设计思想和典型实例。
数字逻辑与VHDL程序设计是高等工科院校近几年结合IC技术和EDA技术发展进行教学改革而形成的综合数字逻辑和VHDL程序设计两部分内容的专业基础课程，具有很强的理论性和实践性。本书从实用角度出发，考虑到数字逻辑和VHDL程序设计的知识体系，根据作者多年的教学经验，参考众多国内外优秀教材编写而成。全书包括数字逻辑基础和VHDL语言程序设计两大部分，共分九章。第1章主要介绍数字逻辑基础（数制、码制、逻辑代数、逻辑函数等），第2章主要介绍可编程逻辑器件和MAX+plusⅡ软件使用，第3章～第6章主要介绍典型数字逻辑器件及其工作原理，第7章主要介绍VHDL语言基础，第8章主要介绍基于VHDL的基本数字电路设计，第9章主要介绍几个典型数字系统设计。在书的后面设置了3个附录，分别介绍VHDL语言的保留字，常用的VHDL开发软件和Quartus Ⅱ软件的使用。所有内容安排由浅入深，有简到繁，能有效地提高学习数字逻辑基础和VHDL语言程序设计的效率，使读者更快更好地掌握相关的理论知识和应用技能。为了方便教师教学，本书配有多媒体电子教案，可登录华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）免费下载。
本书由黑龙江科技学院的冯福生、陈国民、张子红、王锴，东北农业大学成栋学院的李广伟、董宏伟、李焕然、栾兵，中国移动通信集团黑龙江有限公司的王宇共同编写，全书由冯福生负责统稿，关凤岩主审。其中，第1章由董宏伟编写，第2章由陈国民编写，第3章由栾兵编写，第4章由李焕然编写，第5章、第6章由李广伟编写，第7章由冯福生编写，第8章中的第1、2节由王锴编写，第8章中的第3节、附录由张子红编写，第9章由王宇编写。在本书编写过程中，得到了许多高校领导、专家和学者的大力支持和帮助，在此致以诚挚的谢意！
本书可作为计算机、电子、通信、机电一体化等专业的教材和参考书，同时也可作为数字电路设计人员的自学参考书。
由于编者水平有限，书中难免有疏漏之处，恳请各位专家和读者批评指正。

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