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常用逻辑符号表1

第1章　逻辑代数基础3

1.1　逻辑代数与数字系统3

1.1.1 数字信号、数字电路与逻辑电路3

1.1.2 数字系统4

1.1.3　逻辑代数4

1.1.4 电平与正负逻辑4

1.2　逻辑代数的基本概念5

1.2.1 三种基本逻辑运算5

1.2.2 逻辑变量与逻辑函数6

1.3　逻辑代数的基本定律、规则和常用公式8

1.3.1 基本定律8

1.3.2 三条基本规则9

1.3.3　常用公式10

1.4　逻辑函数表达式的形式11

1.4.1 逻辑函数表达式的基本形式11

1.4.2 标准与或表达式12

1.4.3　标准或与表达式14

1.5　公式法化简逻辑函数16

1.5.1 最简与或表达式的标准16

1.5.2 常用的公式化简法16

1.6　卡诺图法化简逻辑函数18

1.6.1 卡诺图的构成18

1.6.2 用卡诺图表示逻辑函数20

1.6.3 卡诺图、真值表与逻辑表达式之间的转换20

1.6.4 用卡诺图化简逻辑函数21

1.7　具有无关项的逻辑函数化简25

1.7.1 无关项25

1.7.2 带有无关项的逻辑函数化简25

1.8　表格法化简逻辑函数26

1.8.1　Q-M法化简逻辑函数的步骤26

1.8.2 找出全部质蕴涵项的过程27

1.8.3 找出必要质蕴涵项28

1.8.4 找出函数的最小覆盖29

1.9 不同形式的逻辑函数表达式之间的转换和化简31

1.9.1 与或表达式转为与非-与非表达式31

1.9.2 与或表达式转为或非-或非表达式31

1.9.3 与或表达式变换为与或非表达式32

1.9.4 与或表达式变换为或与表达式32

1.9.5 或与表达式变换为或非-或非表达式32

小结33

思考题与习题33

第2章　组合逻辑电路36

2.1　组合逻辑电路的分析方法36

2.1.1 组合电路的分析步骤36

2.1.2　分析举例36

2.2　编码器39

2.2.1 二进制普通编码器39

2.2.2　二进制优先编码器41

2.2.3 二-十进制优先编码器74LS14743

2.3　译码器44

2.3.1 变量译码器44

2.3.2 二-十进制译码器46

2.3.3　显示译码器48

2.4　数据选择器与数据分配器51

2.4.1　数据选择器51

2.4.2　数据分配器52

2.5　奇偶检测电路53

2.5.1 异或非门构成的奇偶检测电路53

2.5.2 与或非门构成的奇偶检测电路54

2.5.3 奇偶检测系统55

2.6　数值比较器56

2.6.1 一位数值比较器56

2.6.2 四位数值比较器57

2.7　加法器59

2.7.1 一位加法器59

2.7.2 串行进位加法器60

2.7.3　超前进位加法器61

2.8　组合逻辑电路的设计方法62

2.8.1 用SSI的组合逻辑电路的设计62

2.8.2 用MSI的组合逻辑电路的设计65

2.9　组合逻辑电路的竞争-冒险69

2.9.1 竞争-冒险69

2.9.2 竞争-冒险的判断70

2.9.3 消除竞争-冒险的方法72

小结73

思考题与习题73

第3章　时序逻辑基础75

3.1　基本R-S触发器75

3.1.1 由与非门构成的基本R-S触发器75

3.1.2 触发器的功能描述方法77

3.1.3 由或非门构成的基本R-S触发器78

3.2　电位触发方式的触发器79

3.2.1 电位触发式R-S触发器80

3.2.2 电位触发式D触发器81

3.2.3 电位触发式J-K触发器82

3.2.4 电位触发式T触发器83

3.2.5 电位触发式T′触发器84

3.3　主从触发方式的触发器85

3.3.1 主从R-S触发器85

3.3.2 主从J-K触发器86

3.3.3 主从触发器的工作特点88

3.4　边沿触发方式的触发器89

3.4.1 利用传输延迟的边沿触发器89

3.4.2　维持-阻塞D触发器91

3.5　触发器逻辑功能的转换92

3.5.1 由D触发器到其他功能触发器的转换93

3.5.2 从J-K触发器到其他功能触发器的转换93

3.6　触发器的选用和参数94

3.6.1　逻辑功能的选择94

3.6.2 触发方式的选择94

3.6.3　触发器的参数94

小结95

思考题与习题95

第4章 同步时序电路99

4.1 时序电路的结构与描述方法99

4.1.1 时序电路的一般结构99

4.1.2 同步时序电路的描述方法100

4.2　同步时序电路的分析102

4.2.1 同步时序电路的分析步骤102

4.2.2　举例说明102

4.3　寄存器105

4.3.1 数码寄存器105

4.3.2 移位寄存器106

4.4　同步计数器108

4.4.1 同步二进制计数器108

4.4.2 同步十进制计数器114

4.5　同步时序电路的设计方法116

4.5.1 建立原始状态图和原始状态表117

4.5.2　状态简化118

4.5.3　状态分配121

4.5.4 确定激励函数和输出函数122

4.5.5 画逻辑图124

4.6　同步时序电路的设计举例126

4.6.1 用SSI设计同步时序电路的举例126

4.6.2 用MSI设计同步时序电路的举例132

小结136

思考题与习题137

第5章　异步时序电路139

5.1　脉冲异步时序电路的分析139

5.1.1 脉冲异步时序电路的特点139

5.1.2 分析步骤139

5.1.3 分析实例140

5.2　脉冲异步时序电路的设计141

5.2.1 设计脉冲异步时序电路的注意点141

5.2.2　设计步骤142

5.2.3 设计举例142

5.3　电位异步时序电路的分析147

5.3.1 电位异步时序电路的特点147

5.3.2 电位异步时序电路的分析步骤149

5.3.3　分析举例149

5.4　电位异步时序电路的设计150

5.4.1　设计步骤151

5.4.2　设计举例151

5.5　异步时序电路中的竞争与冒险155

5.5.1　竞争现象155

5.5.2 非临界竞争、临界竞争和时序冒险155

5.5.3 时序冒险的消除156

小结159

思考题与习题159

第6章　存储器和可编程逻辑器件161

6.1　MOS门电路161

6.1.1　NMOS反相器和PMOS反相器161

6.1.2 CMOS门电路162

6.2　只读存储器（ROM）164

6.2.1　ROM的逻辑结构与存储容量164

6.2.2　掩膜式只读存储器MROM164

6.2.3 可编程只读存储器PROM166

6.2.4 可擦除可编程只读存储器EPROM167

6.2.5 电可擦除可编程只读存储器E2PROM168

6.2.6 采用ROM的逻辑设计168

6.3　随机存储器（RAM）170

6.3.1 RAM的组成170

6.3.2 随机存储器的分类171

6.3.3　静态随机存储器（SRAM）171

6.3.4 动态随机存储器（DRAM）173

6.3.5 半导体存储器的容量扩展174

6.4 可编程逻辑器件PLD概述175

6.4.1 PLD的结构176

6.4.2 PLD逻辑表示法176

6.5　可编程阵列逻辑（PAL）177

6.5.1 组合输出型177

6.5.2 时序输出型179

6.5.3　PAL的逻辑设计181

6.6　通用阵列逻辑（GAL）183

6.6.1　GAL的逻辑结构183

6.6.2 输出逻辑宏单元OLMC184

6.6.3 结构控制字185

6.6.4　OLMC的工作模式186

6.6.5　行地址布局187

6.6.6 开发工具187

6.6.7 应用GAL芯片的设计过程188

6.7　现场可编程门阵列FPGA194

6.7.1　FPGA的特点194

6.7.2 基于查找表的FPGA结构195

6.7.3　Xilinx FPGA的结构195

6.7.4　Xilinx FPGA的配置（Configuration）200

6.7.5　Cyclone FPGA的结构203

6.7.6　Cyclone FPGA的配置简介208

小结209

思考题和习题209

第7章　数字系统设计212

7.1　数字系统概述212

7.1.1 数字系统的基本概念212

7.1.2 数字系统的发展简史213

7.2　数字系统设计的基本概念213

7.2.1 数字系统设计的描述方法213

7.2.2 数字系统的设计过程216

7.2.3 数字系统的设计方法218

7.2.4 数字系统的验证219

7.2.5 数字系统的测试219

7.3　数字系统设计的基本知识220

7.3.1 数字系统的算法流程图220

7.3.2　寄存器传输语言223

7.3.3 算法状态机图225

7.3.4 硬件描述语言（HDL）228

7.4 基于标准逻辑部件的数字系统设计240

7.4.1 基于标准IC模块的数字系统设计240

7.4.2　基于通用微处理器的数字系统设计242

7.4.3　基于DSP的数字系统设计244

7.5 基于可编程逻辑器件的数字系统设计246

7.5.1　编程环境246

7.5.2 设计流程图247

7.5.3 基于逻辑原理图输入方式的设计247

7.5.4 基于VHDL输入方式的设计250

小结254

思考题与习题254

第8章　建模与仿真256

8.1　建模与仿真的基本知识256

8.1.1　模型与模型方法256

8.1.2　建模活动256

8.1.3　系统257

8.1.4 物理模型和数学模型257

8.1.5　仿真257

8.1.6　计算机仿真258

8.2　数字系统建模259

8.2.1　数字系统的模型259

8.2.2　逻辑级的功能模型260

8.2.3 寄存器级的功能模型261

8.2.4　寄存器级的行为模型262

8.2.5　寄存器级的内部模型263

8.2.6　结构模型263

8.2.7 模型的层次267

8.3　数字系统仿真268

8.3.1 仿真概念268

8.3.2　仿真分类268

8.4　逻辑仿真269

8.4.1　逻辑仿真原理269

8.4.2　逻辑仿真分类270

8.4.3　编译法271

8.4.4　表驱动法271

8.5　高层次仿真274

8.5.1　VHDL仿真过程274

8.5.2　VHDL的内部模型276

8.5.3　VHDL仿真算法279

8.6　仿真软件ModelSim应用283

8.6.1 仿真软件ModelSim的特点283

8.6.2 软件ModelSim的主要窗口284

8.6.3　仿真实例285

小结289

思考题与习题290

第9章　故障测试与诊断291

9.1　概述291

9.2　故障模型292

9.2.1 固定型故障292

9.2.2　桥接故障292

9.2.3　暂态故障293

9.2.4 时滞故障294

9.3　逻辑函数的异或表示形式295

9.3.1 定义式与常用公式295

9.3.2　逻辑函数的异或表达式295

9.3.3　展开定理296

9.4　故障等价与故障压缩296

9.4.1 故障等价297

9.4.2　故障支配297

9.4.3　故障压缩298

9.5　组合逻辑电路的测试及其生成算法299

9.5.1　基本术语299

9.5.2　路径敏化法299

9.5.3　D算法301

9.5.4　PODEM算法308

9.6 时序逻辑电路的测试及其生成算法311

9.6.1 时序逻辑电路的特点311

9.6.2 时序逻辑电路测试中的特殊问题311

9.6.3 有关时序逻辑电路的一些定义312

9.6.4 同步时序逻辑电路的测试方法312

9.7　存储器的测试315

9.7.1 随机存储器的故障模型315

9.7.2 周边电路的测试317

9.7.3 存储器的测试内容318

9.7.4　存储器的测试算法与测试方法318

9.8　PLA的测试320

9.8.1　PLA的结构特点321

9.8.2 PLA故障的特殊性321

9.8.3 PLA的测试生成算法与可测性设计简介322

小结322

思考题与习题323

参考文献324