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第1章　数字量及其作用1

1.1　模拟量和数字量2

1.1.1　模拟量2

1.1.2　数字量3

1.1.3　模拟电子系统3

1.1.4　模数混合系统4

1.2　二进制数4

1.2.1　将十进制数表示为二进制6

1.3　十六进制数和八进制数7

1.2.2　二进制序列7

1.3.1　十六进制数8

1.3.2　十六进制和二进制之间的转换8

1.3.3　八进制数10

1.3.4　八进制与二进制之间的相互转换10

1.4　计算器中的计数系统11

1.4.12　的幂运算12

1.4.2　将十进制转换为十六进制12

1.4.4　十六进制算术运算13

1.4.3　将十六进制转换为十进制13

1.4.5　十进制与八进制之间的相互转换14

1.4.6　十进制与二进制之间的相互转换14

1.5　逻辑电平和数字波形15

1.5.1　逻辑电平15

1.5.2　数字波形15

1.6　数字系统的组件18

1.7　仪器基础知识20

1.7.1　通用数字示波器20

1.7.2　逻辑分析仪23

1.7.3　DMM24

1.7.4　逻辑探针和逻辑脉冲发生器24

1.7.5　直流供电电源25

1.7.6　函数发生器26

第2章　逻辑门：与门、或门和非门32

2.1　基本逻辑函数33

2.1.1　与函数33

2.1.2　或函数34

2.2.1　与门符号35

2.2　与门35

2.1.3　非函数35

2.2.2　与门的运算规则36

2.2.3　具有数字波形输入的与门37

2.3　或门38

2.3.1　或门符号39

2.3.2　或门运算规则40

2.3.3　具有数字波形输入的或门40

2.4　非门41

2.4.1　非门符号41

2.4.3　具有数字波形输入的非门42

2.4.2　非门的操作42

2.5　布尔代数中的与、或、非43

2.5.1　布尔乘法44

2.5.2　布尔加法45

2.5.3　交换律46

2.5.4　布尔求补47

2.5.5　布尔代数运算法则47

2.6　集成电路48

2.6.2　固定功能IC的复杂性分类49

2.6.1　IC封装种类49

2.6.4　与、或、非IC50

2.6.3　集成电路技术50

2.7　故障诊断51

第3章　逻辑门：与非门和或非门59

3.1 与非门60

3.1.1 与非门符号60

3.1.2　与非门运算规则61

3.1.3　输入为数字波形时的与非门62

3.2.1　或非门符号63

3.2　或非门63

3.2.2　或非门运算规则64

3.2.3　输入数字波形时的或非门64

3.3 布尔代数中的与非运算和或非运算65

3.3.1 与非门的布尔表达式66

3.3.2　或非门的布尔表达式67

3.3.3　交换律68

3.3.4　德摩根定理68

3.4.1 与非门IC和或非门IC70

3.4　集成电路70

3.4.2　未使用的门输入71

3.4.3　数据手册72

3.5　故障诊断74

第4章　逻辑门的组合使用80

4.1 异或门81

4.1.1　异或门运算规则81

4.1.2　异或逻辑83

4.2.1　异或非门运算规则84

4.2　异或非门84

4.2.2　异或非逻辑86

4.3　与或逻辑和与或非逻辑87

4.3.1　与或逻辑88

4.3.2　与或非逻辑90

4.4　布尔代数在逻辑门组合中的应用92

4.4.1　布尔代数中的若干定律92

4.4.2　布尔代数中的若干法则93

4.5.1　“积项和”（SOP）逻辑96

4.5　组合逻辑的标准形式96

4.5.2　SOP表达式的计算98

4.5.3　“和项积”（POS）逻辑100

4.6 卡诺图101

4.6.1　3变量卡诺图101

4.6.2　4变量卡诺图103

4.7　集成电路104

4.8　故障诊断107

4.8.1　电路节点107

4.8.2　信号跟踪和波形分析108

第5章　算术逻辑和算术处理113

5.1　二进制加法器114

5.1.1　半加器114

5.1.2　全加器115

5.2　并行二进制加法器119

5.3　反码和补码120

5.3.1　二进制数的反码121

5.3.2　二进制数的补码121

5.4　二进制减法122

5.4.1　利用补码加法实现减法122

5.4.2　利用二进制加法器实现减法123

5.5　二进制乘法和二进制除法124

5.5.1　二进制乘法124

5.5.2　二进制除法125

5.6　浮点数127

5.7　幅值比较器129

5.7.1　幅值相等129

5.7.2　幅值不相等130

5.8　集成电路132

5.8.1　IC加法器132

5.8.2　IC比较器133

5.9　故障诊断134

5.9.1　电平恒定134

5.9.2　4比特加法器134

5.9.3　4比特比较器135

第6章　二进制编码与数据逻辑142

6.1　二进制编码143

6.1.1　BCD码143

6.1.2　ASCII码145

6.1.3　奇偶校验147

6.2.1　二进制译码器148

6.2　译码器148

6.2.2　二进制到十进制译码器149

6.2.3　BCD码到十进制码译码器149

6.2.4　BCD码到7段码译码器150

6.3　编码器152

6.4　数据选择器156

6.4.1　多路复用器156

6.4.2　多路分解器158

6.5.1　BCD码到十进制码译码器160

6.5　集成电路160

6.5.2　BCD码到7段码译码器／驱动器161

6.5.3　优先编码器161

6.5.4　8输入多路复用器162

6.5.5　多路复用器的扩展162

6.5.6　8输出多路分解器163

6.6　故障诊断165

6.6.1　译码器的故障165

6.6.2　编码器故障165

6.6.3　数据选择器故障165

第7章　锁存器、触发器和定时器174

7.1.1　锁存器逻辑175

7.1　S-R锁存器175

7.1.2　基本操作176

7.2　门控锁存器178

7.2.1　门控S-R锁存器178

7.2.2　D锁存器179

7.3　D触发器181

7.4　J-K触发器183

7.5.1 不可再触发的单触发器187

7.5　单触发器187

7.5.2　可再触发的单触发器188

7.6　555定时器189

7.6.1　单触发操作190

7.6.2　非稳态操作190

7.7　集成电路192

7.7.1　锁存器192

7.7.2　触发器193

7.8.1　锁存器的故障195

7.8　故障诊断195

7.8.2　触发器的故障196

7.8.3　单触发器和定时器的故障196

第8章　计数器204

8.1　二进制数的计数205

8.2　二进制计数器206

8.2.1　两位计数器206

8.2.2　四位二进制计数器208

8.2.3　更高模数的计数器211

8.3.1　BCD码十进制计数器212

8.3　十进制计数器212

8.3.2　计数器的级联215

8.4　计数器译码216

8.5　计数器的应用218

8.5.1　60分频计数器的详细结构220

8.5.2　小时计数器的详细结构220

8.6　集成电路221

8.6.1　四位二进制计数器222

8.6.2　BCD码十进制计数器223

8.7　故障诊断224

8.7.1　级联的计数器225

8.7.2 由单个触发器构成的计数器226

第9章　移位寄存器233

9.1　移位寄存器的基本功能234

9.2　串行输入移位寄存器235

9.2.1 串行输入／串行输出移位寄存器236

9.2.2　串行输入／并行输出移位寄存器240

9.3　并行输入移位寄存器242

9.3.1 并行输入／串行输出移位寄存器242

9.3.2　并行输入／并行输出移位寄存器245

9.4　双向移位寄存器246

9.5　移位寄存计数器248

9.5.1　Johnson计数器248

9.5.2　环形计数器250

9.6　集成电路252

9.6.1　8比特串行输入／并行输出移位寄存器252

9.6.2　4比特并行访问移位寄存器253

9.6.3　4比特双向通用移位寄存器254

9.7.1　延时256

9.7　应用256

9.7.2　串／并数据转换器258

9.7.3　键盘编码器259

9.8　故障诊断262

第10章　可编程逻辑272

10.1　PLD273

10.1.1　PLD的种类273

10.1.2　PLD阵列274

10.2.1　PAL的基本操作276

10 2　PAL276

10.2.2　PAL逻辑符号277

10.2.3　PAL模块图279

10.2.4　PAL输出逻辑279

10.2.5　PAL16L8280

10 3　GAL281

10.3.1　GAL的操作282

10.3.2　典型的GAL284

10.4　CPLD和FPGA284

10.4.1　CPLD285

10.4.2　FPGA290

10.5　PLD编程294

10.5.1　基本的软件概念295

10.5.2　编程方法297

10.5.3　编程过程299

10.6　VHDL简介300

10.6.1　实体300

10.6.2　结构302

10.6.3　包306

10.6.4　VHDL语言元素306

10.6.5　VHDL程序中的布尔代数307

10.6.6　VHDL设计的不同层次308

第11章　计算机基础316

11.1　计算机系统基础317

11.1.1　计算机部件317

11.1.2　计算机软件320

11.1.3　计算机操作顺序321

11.1.4　Internet321

11.2　微处理器322

11.2.1　基本组件322

11.2.3　微处理器总线323

11.2.2　基本操作323

11.2.4　技术进展324

11.2.5　微处理器程序325

11.3　半导体存储器结构325

11.3.1　二进制数据的单位：比特、字节、半字节和字325

11.3.2　基本的半导体存储器阵列326

11.3.3　存储器地址和容量326

11.3.4　存储器的基本操作326

11.4.1　SRAM329

11.4　RAM存储器329

11.4.2　DRAM334

11.4.3　存储器模块337

11.5 ROM　存储器338

11.5.1　固定掩膜ROM339

11.5.2　ROM的简单概念339

11.5.3　ROM内部结构340

11.6　大容量存储器件341

11.6.1　磁存储设备341

11.6.3　光存储设备344

11.6.2　磁-光存储设备344

11.6.4　闪存346

11.6.5　闪存单元347

11.7　计算机程序348

11.7.1　程序语言分级348

11.7.2　汇编语言349

11.7.3　将程序转化为机器语言352

11.7.4　编程的基本过程353

第12章　数字信号处理358

12.1　数字信号处理基础359

12.2　模拟信号转换为数字信号360

12.2.1　滤波和采样360

12.2.2　保持采样值363

12.2.3　模数转换器（ADC）363

12.3　模数转换方法367

12.3.1　运算放大器简介367

12.3.2　同步ADC367

12.3.3　双斜率ADC369

12.3.4　逐次逼近ADC370

12.3.5　“∑-Δ”ADC373

12.3.6　测试ADC374

12.3.7　ADC错误375

12.4　数字信号处理器（DSP）376

12.4.1　DSP编程377

12.4.2　DSP应用377

12.4.3　DSP基本结构378

12.4.4　DSP芯片介绍——TMS320C6000系列378

12.4.5　DSP在蜂窝电话中的应用381

12.5.1　二进制加权输入DAC383

12.5　数模转换方法383

12.5.2　R/2R梯状DAC385

12.5.3　DAC的性能特征386

12.5.4　DAC测试388

12.5.5　DAC错误388

12.5.6　重建滤波器390

附录A　布尔代数概要397

参考答案404

术语表428