前言

在20世纪90年代，国际上电子和计算机技术先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，并取得巨大成功。在电子设计技术领域，可编程逻辑器件（PLD）的应用，已得到很好的普及，这些器件为数字系统的设计带来极大的灵活性。由于该器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷，极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念。随着可编程逻辑器件集成规模不断扩大、自身功能不断完善，以及计算机辅助设计技术的提高，使现代电子系统设计领域的电子设计自动化（EDA）技术应运而生。传统的数字电路设计模式，如利用卡诺图的逻辑化简手段、布尔方程表达式设计方法和相应的中小规模集成电路的堆砌技术正在迅速地退出历史舞台。

本书是基于硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）编写的。目前，国际最流行的、并成为IEEE标准的两种硬件描述语言是VHDL和Verilog HDL，两种HDL各具特色。但Verilog HDL是在C语言的基础上演化而来的，只要具有C语言的编程基础，就很容易学会并掌握这种语言，而且国内外90%的电子公司都把Verilog HDL作为企业标准设计语言，因此本教材以Verilog HDL为主作为数字电路与系统的设计工具。

考虑到以卡诺图为逻辑化简手段和相应设计技术这种传统的数字电路设计模式仍然在国内多数高等院校使用，因此本书保留了这部分内容，同时新增了基于Verilog HDL现代的数字电路设计技术。读者通过两种设计技术的比对，更能体会现代数字电路设计技术的优越性与高效率性。

本书共10章：

第1 章数制与编码，介绍脉冲信号和数字信号的特点、数制及其转换、二-十进制编码和字符编码。

第2章逻辑代数和硬件描述语言基础，介绍分析和设计数字逻辑电路的数学方法。首先介绍逻辑代数的基本概念、逻辑函数及其表示方法、基本公式、常用公式和重要定理，然后介绍硬件描述语言的基本知识，作为数字逻辑电路的设计基础。

第3章门电路，介绍晶体管的开关特性，TTL集成门电路和CMOS集成门电路。对于每一种门电路，除了介绍其电路结构、工作原理和逻辑功能外，还着重讨论它们的电气特性，为实际使用这些器件打下基础，最后介绍基于Verilog HDL的门电路设计。

第4章组合逻辑电路，介绍组合逻辑电路的特点、组合逻辑电路的分析方法和设计方法。在组合逻辑电路分析内容方面，以加法器、编码器、译码器、数据选择器、数据比较器、奇偶校验器等电路的分析为例，介绍常用组合逻辑电路的结构、工作原理、逻辑功能、使用方法和主要用途，为读者使用这些器件打下基础。在组合逻辑电路设计内容方面，除了介绍传统的设计方法外，还重点介绍了基于Verilog HDL的设计方法。最后介绍组合逻辑电路中的竞争-冒险。

第5章触发器，介绍触发器的类型、电路结构和功能的表示方法，并介绍基于Verilog HDL的触发器设计，为时序逻辑电路的学习打下基础。

第6章时序逻辑电路，介绍时序逻辑电路的结构及特点，常用集成时序逻辑部件的功能及使用方法，时序逻辑电路的分析方法，传统时序逻辑电路的设计方法和基于Verilog HDL的时序逻辑电路的设计方法。

第7章脉冲单元电路，介绍矩形脉冲信号的产生和整形电路。555定时器是一种多用途的数字/模拟混合集成电路，本章以555定时器为主，介绍用它构成的多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器电路，同时还介绍用其他方式构成的脉冲单元电路。

第8章数模与模数转换，介绍D/A转换器和A/D转换器的原理、电路结构和主要技术指标，还介绍了集成D/A转换芯片DAC0832和集成A/D转换芯片ADC0809的内部结构、工作原理和使用方法。

第9 章半导体存储器，首先介绍半导体存储器的结构与分类，然后介绍半导体存储器（RAM和ROM）的工作原理和使用方法，还介绍了只读存储器ROM和可编程逻辑阵列PLA在组合逻辑电路设计方面的应用，最后介绍基于Verilog HDL的半导体存储器的设计。

第10章可编程逻辑器件，介绍可编程逻辑器件（PLD）的基本原理、电路结构和编程方法。

书中列举了大量的基于Verilog HDL的门电路、触发器、组合逻辑电路、时序逻辑电路、存储器和数字系统设计的实例，供读者参考。每个设计实例都经过了EDA工具软件的编译和仿真，确保无误。

全书逻辑电路图尽可能采用国标GB4728.12—85（即国标标准IEC617—12），为了读者习惯，保留了国际和国内的惯用符号。

本书由桂林电子科技大学江国强教授编著，如有不足之处，恳请读者指正。

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