数字电路设计·仿真·测试(第2版)

本书根据教育部高等学校电工电子基础课程教学指导委员会制定的“数字电子技术”课程教学的基本要求编写修订而成。全书内容分为两部分，共9章。第一部分主要内容为数字电路基础实验、数字电路基础实验的Proteus仿真、数字电路综合设计实验；第二部分主要内容为VHDL语言基础、Verilog HDL语言基础、数字电路的CPLD/FPGA实现。在教学过程中，可根据不同专业、不同学时的实验教学要求，选择相关内容组织教学。本书编排结构新颖，内容全面、丰富，以数字电路设计、仿真、测试为主线，覆盖了基础性实验、设计性实验、综合设计性实验以及计算机软件仿真实验的全部内容。保证了从基础到设计和综合的全过程训练。本书可作为高等学校本、专科学生的数字电路实验教材，也可作为硬件描述语言与可编程器件相关课程的教材或相关课程设计的参考书。

1实验基础知识(1)
1.1数字集成电路简介(1)
1.1.1概述(1)
1.1.2TTL集成电路(1)
1.1.3CMOS集成电路(2)
1.2数字集成电路型号命名规则(3)
1.2.1国内TTL、CMOS集成电路型号命名规则(3)
1.2.2国际TTL、CMOS集成电路型号命名规则(3)
1.3数字集成电路的主要性能参数(4)
1.3.1直流电源电压(4)
1.3.2输入/输出逻辑电平(4)
1.3.3传输延时(5)
1.3.4输入/输出电流(5)
1.3.5功耗(6)
1.4数字集成电路使用注意事项(6)
1.5实验报告的基本要求(6)
2Proteus仿真软件快速入门(8)
2.1Proteus概述(8)
2.2电路原理图编辑(8)
2.2.1Proteus ISIS编辑环境(8)
2.2.2Proteus ISIS原理图输入(9)
2.2.3电路原理图编辑实例(12)
2.3Proteus ISIS的库元件(14)
2.3.1库元件的分类(14)
2.3.2各子类介绍(15)
2.4Proteus中常用仪器简介(20)
2.4.1激励源(20)
2.4.2虚拟仪器(21)
2.4.3图表仿真工具(24)
2.5Proteus电路仿真方法(25)
2.5.1Proteus ISIS实时仿真(25)
2.5.2实时仿真中的电路测量(26)
2.5.3基于数字图表的电路分析(27)
3数字电路基础实验(30)
3.1常用集成门电路实验(30)
3.1.1实验目的(30)
3.1.2实验仪器及元器件(30)
3.1.3预习要求(30)
3.1.4实验原理(30)
3.1.5基础性实验任务及要求(31)
3.1.6设计性实验任务及要求(33)
3.1.7思考题(33)
3.2组合逻辑电路实验（一）(33)
3.2.1实验目的(33)
3.2.2实验仪器及元器件(33)
3.2.3预习要求(34)
3.2.4实验原理(34)
3.2.5基础性实验任务及要求(36)
3.2.6设计性实验任务及要求(38)
3.2.7思考题(38)
3.3组合逻辑电路实验（二）(38)
3.3.1实验目的(38)
3.3.2实验仪器及元器件(38)
3.3.3预习要求(39)
3.3.4实验原理(39)
3.3.5基础性实验任务及要求(40)
3.3.6设计性实验任务及要求(40)
3.3.7思考题(41)
数字电路设计·仿真·测试（第二版）目录3.4时序逻辑电路实验（一）(41)
3.4.1实验目的(41)
3.4.2实验仪器及元器件(41)
3.4.3预习要求(41)
3.4.4实验原理(41)
3.4.5基础性实验任务及要求(44)
3.4.6设计性实验任务及要求(45)
3.4.7思考题(45)
3.5时序逻辑电路实验（二）(45)
3.5.1实验目的(45)
3.5.2实验仪器及元器件(45)
3.5.3预习要求(46)
3.5.4实验原理(46)
3.5.5基础性实验任务及要求(48)
3.5.6设计性实验任务及要求(48)
3.5.7思考题(48)
3.6555定时器实验(48)
3.6.1实验目的(48)
3.6.2实验仪器及元器件(49)
3.6.3预习要求(49)
3.6.4实验原理(49)
3.6.5基础性实验任务及要求(52)
3.6.6设计性实验任务及要求(52)
3.6.7思考题(53)
3.7D/A转换器实验(53)
3.7.1实验目的(53)
3.7.2实验仪器及元器件(53)
3.7.3预习要求(53)
3.7.4实验原理(53)
3.7.5基础性实验任务及要求(54)
3.7.6设计性实验任务及要求(55)
3.7.7思考题(56)
3.8A/D转换器实验(56)
3.8.1实验目的(56)
3.8.2实验仪器及元器件(56)
3.8.3预习要求(56)
3.8.4实验原理(56)
3.8.5基础性实验任务及要求(57)
3.8.6设计性实验任务及要求(58)
3.8.7思考题(58)
4数字电路基础实验的Proteus仿真(59)
4.1逻辑门电路的仿真(59)
4.1.1与非门的功能仿真验证(59)
4.1.2三态门的功能仿真验证(59)
4.1.3三态门的应用仿真验证(60)
4.1.4OC门的功能仿真验证(60)
4.2组合逻辑电路的仿真(61)
4.2.1二进制译码器74LS138的功能仿真验证(61)
4.2.2编码与译码显示电路的功能仿真验证(61)
4.3时序逻辑电路的仿真(63)
4.3.1JK触发器74LS76构成二分频、四分频电路的功能仿真验证(63)
4.3.2集成计数器74LS161构成六进制加法计数器的功能仿真验证(63)
4.3.3集成计数器74LS161构成十进制加法计数器的功能仿真验证(63)
4.3.4集成计数器74LS161构成六十进制加法计数器的功能仿真验证(64)
4.4555定时器的仿真(65)
4.4.1555定时器构成多谐振荡器的功能仿真验证(65)
4.4.2555定时器构成单稳态触发器的功能仿真验证(65)
4.4.3555定时器构成施密特触发器的功能仿真验证(66)
4.5A/D与D/A转换器的仿真(66)
4.5.1A/D转换器的功能仿真验证(66)
4.5.2D /A转换器的功能仿真验证(66)
4.6.3A/D与D/A联合实验的仿真验证(67)
5数字电路综合设计实验(69)
5.1数字密码锁设计(69)
5.1.1设计任务与要求(69)
5.1.2课题分析及设计思路(69)
5.1.3集成电路及元器件选择(71)
5.1.4原理图绘制与电路仿真(71)
5.1.5电路安装与调试(71)
5.1.6设计、仿真及实验问题研究(71)
5.2十进制数的动态显示电路设计(72)
5.2.1设计任务与要求(72)
5.2.2课题分析及设计思路(72)
5.2.3集成电路及元器件选择(73)
5.2.4原理图绘制与电路仿真(73)
5.2.5电路安装与调试(73)
5.2.6设计、仿真及实验问题研究(74)
5.3模M的十进制加/减可逆计数器设计(74)
5.3.1设计任务与要求(74)
5.3.2课题分析及设计思路(74)
5.3.3集成电路及元器件选择(76)
5.3.4原理图绘制与电路仿真(76)
5.3.5电路安装与调试(76)
5.3.6设计、仿真及实验问题研究(77)
5.4多功能数字钟设计(77)
5.4.1设计任务与要求(77)
5.4.2课题分析及设计思路(78)
5.4.3集成电路及元器件选择(82)
5.4.4原理图绘制与电路仿真(82)
5.4.5电路安装与调试(82)
5.4.6设计、仿真及实验问题研究(82)
5.5多路抢答器设计(83)
5.5.1设计任务与要求(83)
5.5.2课题分析及设计思路(83)
5.5.3集成电路及元件选择(85)
5.5.4原理图绘制与电路仿真(86)
5.5.5电路安装与调试(86)
5.5.6设计、仿真及实验问题研究(87)
5.6简易频率计设计(87)
5.6.1任务与要求(87)
5.6.2课题分析及设计思路(87)
5.6.3集成电路及元器件选择(90)
5.6.4原理图绘制与电路仿真(90)
5.6.5电路安装与调试(90)
5.6.6设计、仿真及实验问题研究(91)
5.7多路序列信号发生器设计(91)
5.7.1设计任务与要求(92)
5.7.2课题分析及设计思路(92)
5.7.3集成电路及元器件选择(95)
5.7.4原理图绘制与电路仿真(95)
5.7.5电路安装与调试(96)
5.7.6设计、仿真及实验问题研究(97)
5.8出租车计价器控制电路设计(97)
5.8.1设计任务与要求(97)
5.8.2课题分析及设计思路(98)
5.8.3集成电路及元器件选择(101)
5.8.4原理图绘制与电路仿真(101)
5.8.5电路安装与调试(101)
5.8.6设计、仿真及实验问题研究(101)
5.9交通信号灯控制电路设计(102)
5.9.1方案设计(102)
5.9.2组合逻辑电路设计(104)
5.9.3时序逻辑电路设计(106)
6可编程技术(109)
6.1EDA技术概述(109)
6.2硬件描述语言概述(110)
6.2.1VHDL(110)
6.2.2Verilog HDL(111)
6.2.3Verilog HDL与VHDL的区别(111)
6.3可编程逻辑器件概述(112)
6.3.1可编程逻辑器件简介(112)
6.3.2CPLD简介(113)
6.3.3FPGA简介(114)
6.3.4可编程逻辑器件的一般设计流程(116)
6.4SOPC技术概述(118)
6.4.1SOPC技术实现方式(118)
6.4.2SOPC的特点(120)
6.4.3SOPC系统开发流程(120)
7VHDL语言基础(122)
7.1VHDL概述(122)
7.1.1VHDL简介(122)
7.1.2VHDL与Verilog HDL的比较(122)
7.2VHDL的基本结构(123)
7.2.1实体(123)
7.2.2结构体(125)
7.2.3库(127)
7.2.4包(128)
7.2.5配置(129)
7.3VHDL的数据对象、数据类型和运算操作符(130)
7.3.1VHDL数据对象(130)
7.3.2VHDL数据类型(134)
7.3.3VHDL运算操作符(139)
7.4VHDL的顺序语句(140)
7.4.1赋值语句(140)
7.4.2流程控制语句(140)
7.4.3等待语句(144)
7.4.4返回语句和空操作语句(145)
7.5VHDL的并行语句(146)
7.5.1并行信号赋值语句(146)
7.5.2进程语句(148)
7.5.3元件例化语句(151)
7.5.4生成语句(152)
7.5.5并行过程调用语句(153)
8Verilog HDL语言基础(156)
8.1Verilog HDL基本结构(156)
8.1.1简单的Verilog HDL例子(156)
8.1.2Verilog HDL模板(157)
8.1.3逻辑功能定义(158)
8.2Verilog HDL词法约束(159)
8.2.1关键字(159)
8.2.2标识符(160)
8.2.3注释(160)
8.2.4代码编写标准(161)
8.3数据类型(161)
8.3.1线网类型(161)
8.3.2寄存器类型(162)
8.3.3常数类型(163)
8.4运算符及其表达式(165)
8.4.1算术运算符(166)
8.4.2逻辑运算符(166)
8.4.3位运算符(167)
8.4.4关系运算符(167)
8.4.5归约运算符(168)
8.4.6移位运算符(168)
8.4.7条件运算符(168)
8.4.8位拼接运算符(168)
8.4.9运算符的优先级(169)
8.5语句及结构(169)
8.5.1赋值语句(170)
8.5.2块语句(172)
8.5.3条件语句(174)
8.5.4循环语句(177)
8.5.5结构说明语句(181)
8.6预编译处理命令(187)
8.6.1宏定义预编译处理命令(187)
8.6.2文件包含预编译处理命令(188)
8.6.3时间尺度预编译处理命令(189)
8.6.4条件预编译处理指令(190)
8.7Testbench(191)
9数字电路的CPLD/FPGA实现(198)
9.1Quartus Ⅱ使用指南(198)
9.2组合逻辑电路实验(一)(209)
9.2.1实验目的(209)
9.2.2实验仪器及元器件(209)
9.2.3预习要求(209)
9.2.4实验内容(209)
9.2.5思考题(214)
9.3组合逻辑电路实验(二)(214)
9.3.1实验目的(214)
9.3.2实验仪器及元器件(214)
9.3.3预习要求(214)
9.3.4实验内容(214)
9.3.5思考题(218)
9.4时序逻辑电路实验(一)(218)
9.4.1实验目的(218)
9.4.2实验仪器及元器件(218)
9.4.3预习要求(218)
9.4.4实验内容(218)
9.4.5思考题(223)
9.5时序逻辑电路实验(二)(223)
9.5.1实验目的(223)
9.5.2实验仪器及元器件(224)
9.5.3预习要求(224)
9.5.4实验内容(224)
9.5.5思考题(229)
9.6多功能数字钟设计(230)
9.6.1实验目的(230)
9.6.2实验仪器及元器件(230)
9.6.3预习要求(230)
9.6.4设计性实验任务及要求(230)
9.6.5设计思路(230)
9.6.6仿真与测试(234)
9.6.7思考题(235)
9.7简易频率计设计(235)
9.7.1实验目的(235)
9.7.2实验仪器及元器件(235)
9.7.3预习要求(235)
9.7.4设计性实验任务及要求(235)
9.7.5设计思路(236)
9.7.6仿真与测试(238)
9.7.7思考题(240)
9.8出租车计价器控制电路设计(240)
9.8.1实验目的(240)
9.8.2实验仪器及元器件(240)
9.8.3预习要求(240)
9.8.4设计性实验任务及要求(240)
9.8.5设计思路(240)
9.8.6仿真与测试(244)
9.8.7思考题(244)
9.9交通信号灯控制电路设计(244)
9.9.1实验目的(244)
9.9.2实验仪器及元器件(245)
9.9.3预习要求(245)
9.9.4设计性实验任务及要求(245)
9.9.5设计思路(245)
9.9.6仿真与测试(247)
9.9.7思考题(248)
附录(249)
附录A常用数字集成电路引脚排列图(249)
附录BCPLD/FPGA实验装置介绍(256)
附录CFPGA实验箱使用说明书(264)
参考文献(273)