本书在讲清数字逻辑电路的基本概念、理论方法的基础上，对一些已经很成熟的新技术和新器件有选择地加以介绍，加强了可编程逻辑器件和数字系统的内容、突出了VHDL语言在数字系统设计中的实际应用，从而使数字逻辑的针对性和实用性得到加强。

本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，是作者在从事多年的教学和科研实践基础上编写而成的，内容全面，取材新颖，题例丰富，注重实践教学和能力培养，有利于教师执教，有利于学生学习。读者对象主要是学习计算机课程的大学本科生，包括计算机系的学生、软件学院的学生和非计算机专业选修计算机课程的学生。

本书主要介绍数字逻辑电路和数字系统的基础理论和方法。书中系统地阐述了数制与编码、逻辑代数基础、组合逻辑电路的分析与设计、时序逻辑电路的分析与设计、可编程逻辑器件、VHDL硬件描述语言以及数字系统的分析与设计。本书可作为计算机、电子、通信及自动化等专业的本科生教材，也可供相关领域的工程技术人员参考。

第1章 数字逻辑基础1

 1.1 数制与编码1

1.1.1 数制1

1.1.2 编码4

 1.2 逻辑代数中的基本运算6

1.2.1 逻辑变量和逻辑函数6

1.2.2 基本逻辑运算7

 1.3 逻辑代数的基本规律9

1.3.1 逻辑代数的基本定律9

1.3.2 逻辑代数的基本规则10

 1.4 逻辑函数的化简11

1.4.1 逻辑函数的代数法化简11

1.4.2 卡诺图12

1.4.3 逻辑函数的卡诺图化简14

 1.5 逻辑门电路16

1.5.1 二极管逻辑门电路16

1.5.2 晶体管非门17

1.5.3 集成门电路18

 小结25

 习题25

第2章 组合逻辑电路28

 2.1 组合逻辑电路分析28

 2.2 组合逻辑电路设计29

 2.3 组合逻辑电路中的竞争冒险31

2.3.1 竞争冒险现象及其产生32

2.3.2 检查竞争冒险32

2.3.3 消除竞争冒险的方法33

 2.4 常用的中规模组合逻辑标准构件33

2.4.1 数据选择器33

2.4.2 译码器35

2.4.3 编码器38

2.4.4 数据比较器41

2.4.5 加法器43

 小结45

 习题45

第3章 触发器49

 3.1 基本RS触发器49

3.1.1 基本RS触发器的结构和工作原理49

3.1.2 基本RS触发器的功能描述方法50

 3.2 钟控触发器52

3.2.1 钟控RS触发器52

3.2.2 钟控D触发器53

3.2.3 钟控JK触发器54

3.2.4 钟控T触发器55

3.2.5 电平触发方式的工作特性56

 3.3 主从JK触发器57

3.3.1 主从JK触发器的基本结构57

3.3.2 主从JK触发器的工作原理58

 3.4 边沿触发器59

3.4.1 边沿JK触发器60

3.4.2 维持阻塞D触发器61

 3.5 集成触发器62

3.5.1 集成D触发器63

3.5.2 集成JK触发器64

 3.6 各类触发器的相互转换65

 小结66

 习题67

第4章 时序电路71

 4.1 时序电路的特点71

 4.2 时序电路逻辑功能的描述方法73

4.2.1 状态转移图73

4.2.2 状态转移表74

4.2.3 时序图74

 4.3 时序逻辑电路分析76

4.3.1 时序逻辑电路的分析方法77

4.3.2 同步时序逻辑电路的分析77

 4.4 寄存器82

4.4.1 寄存器概述82

4.4.2 锁存器83

4.4.3 移位寄存器83

 4.5 计数器88

4.5.1 同步二进制计数器89

4.5.2 可逆计数器91

4.5.3 移位寄存器型计数器93

 4.6 脉冲分配器94

 4.7 序列信号发生器97

 4.8 同步时序电路的设计98

4.8.1 设计方法与步骤98

4.8.2 状态转移图或状态转移表的形成99

4.8.3 状态化简103

4.8.4 状态分配108

4.8.5 确定激励方程和输出方程109

4.8.6 画逻辑电路图并检查自启动111

 4.9 异步计数器117

 4.10 中规模集成计数器的应用120

4.10.1 同步中规模集成计数器120

4.10.2 异步中规模集成计数器122

4.10.3 中规模集成计数器构成任意进制计数器126

 小结132

 习题133

第5章 可编程逻辑器件137

 5.1 可编程逻辑阵列137

 5.2 可编程阵列逻辑138

 5.3 复杂可编程逻辑器件140

5.3.1 CPLD的基本结构140

5.3.2 典型的CPLD芯片141

 5.4 现场可编程门阵列143

5.4.1 FPGA的基本结构143

5.4.2 FPGA的编程144

5.4.3 典型的FPGA芯片145

 5.5 标准单元和客户定制芯片146

 5.6 可编程器件的设计流程147

 5.7 可编程器件工具软件介绍148

5.7.1 ispLEVER开发工具的设计步骤149

5.7.2 ispLEVER开发工具的原理图输入154

5.7.3 ispLEVER开发工具的混合输入156

 小结157

 习题157

第6章 硬件描述语言VHDL简介159

 6.1 VHDL概述159

 6.2 VHDL设计文件的基本结构160

6.2.1 初识VHDL160

6.2.2 实体和结构体162

6.2.3 配置164

6.2.4 程序包和库166

 6.3 对象、类型和属性168

6.3.1 对象168

6.3.2 数据类型169

6.3.3 VHDL的属性172

 6.4 VHDL的功能描述方法174

6.4.1 并行描述语句174

6.4.2 顺序描述语句180

 6.5 VHDL的结构描述方法183

 6.6 过程和函数186

 6.7 常用单元电路的设计实例191

6.7.1 组合电路191

6.7.2 时序电路193

 小结197

 习题198

第7章 现代数字系统设计199

 7.1 数字系统的基本概念199

7.1.1 数字系统与EDA技术199

7.1.2 数字系统的描述方法200

 7.2 现代数字系统的设计方法203

7.2.1 现代数字系统层次化结构203

7.2.2 现代数字系统设计流程204

7.2.3 自顶向下的设计方法205

 7.3 数字系统设计实例206

7.3.1 实例一：经典数学游戏206

7.3.2 实例二: 多功能拔河游戏机216

7.3.3 实例三: PS/2键盘接口控制器230

 小结246

 习题246

附录 第二套扫描码247