數字系統——原理與應用（原書第12版）（英文版）

Chapter 1 Introductory Concepts 基本概念 2
1-1 Introduction to Digital 1s and 0s 初探數字0和1 4
1-2 Digital Signals 數字信號 9
1-3 Logic Circuits and Evolving Technology 邏輯電路及其技術變革 13
1-4 Numerical Representations 數的表示 14
1-5 Digital and Analog Systems 數字系統和模擬系統 17
1-6 Digital Number Systems 數制 19
1-7 Representing Signals with Numeric Quantities 用數字量表示信號 23
1-8 Parallel and Serial Transmission 並行和串行傳輸 25
1-9 Memory 存儲器 27
1-10 Digital Computers 數字計算機 28

Chapter 2 Number Systems and Codes 數制與編碼 36
2-1 Binary-to-Decimal Conversions 二進制數到十進制數的轉換 38
2-2 Decimal-to-Binary Conversions 十進制數到二進制數的轉換 39
2-3 Hexadecimal Number System 十六進制 41
2-4 BCD Code BCD碼 46
2-5 The Gray Code 格雷碼 48
2-6 Putting it All Together 數和碼的對比 51
2-7 The Byte, Nibble, and Word 字節、半字節和字 52
2-8 Alphanumeric Codes 字符數字碼 53
2-9 Parity Method for Error Detection 用於差錯檢測的奇偶校驗法 56
2-10 Applications 應用實例 59

Chapter 3 Describing Logic Circuits 描述邏輯電路 68
3-1 Boolean Constants and Variables 布爾常量和變量 71
3-2 Truth Tables 真值表 72
3-3 OR Operation with OR Gates 或運算和或門 73
3-4 AND Operation with AND Gates 與運算和與門 77
3-5 NOT Operation 非運算 80
3-6 Describing Logic Circuits Algebraically 用代數法描述邏輯電路 82
3-7 Evaluating Logic-Circuit Outputs 求邏輯電路的輸出值 84
3-8 Implementing Circuits from Boolean Expressions 根據布爾表達式畫出邏輯電路圖 87
3-9 NOR Gates and NAND Gates 或非門和與非門 88
3-10 Boolean Theorems 布爾定理 92
3-11 DeMorgan’s Theorems 摩根定理 95
3-12 Universality of NAND Gates and NOR Gates 與非門和或非門的通用性 99
3-13 Alternate Logic-Gate Representations 邏輯門的替代符號 102
3-14 Which Gate Representation to Use 怎樣選擇邏輯符號 105
3-15 Propagation Delay 傳播延遲 111
3-16 Summary of Methods to Describe Logic Circuits 邏輯電路描述方法小結 112
3-17 Description Languages Versus Programming Languages 硬件描述語言與程序設計語言的對比 114
3-18 Implementing Logic Circuits with PLDs 用PLD實現邏輯電路 117
3-19 HDL Format and Syntax HDL格式和語法 118
3-20 Intermediate Signals 中間信號 121

Chapter 4 Combinational Logic Circuits 組合邏輯電路 136
4-1 Sum-of-Products Form 與或表達式 138
4-2 Simplifying Logic Circuits 化簡邏輯電路 139
4-3 Algebraic Simplification 代數化簡法 140
4-4 Designing Combinational Logic Circuits 組合邏輯電路設計 145
4-5 Karnaugh Map Method 卡諾圖法 152
4-6 Exclusive-OR and Exclusive-NOR Circuits 異或和同或電路 163
4-7 Parity Generator and Checker 奇偶校驗發生器和檢驗器 169
4-8 Enable/Disable Circuits 使能/禁止電路 170
4-9 Basic Characteristics of Legacy Digital ICs 數字集成電路的基本特性 173
4-10 Troubleshooting Digital Systems 數字系統的故障檢測 180
4-11 Internal Digital IC Faults 數字集成電路的內部故障 182
4-12 External Faults 外部故障 186
4-13 Troubleshooting Prototyped Circuits 原型電路故障檢測 190
4-14 Programmable Logic Devices 可編程邏輯器件 194
4-15 Representing Data in HDL HDL的數據表示方法 202
4-16 Truth Tables Using HDL HDL的真值表 207
4-17 Decision Control Structures in HDL HDL的決策控制結構 210

Chapter 5 Flip-Flops and Related Devices 觸發器和相關器件 236
5-1 NAND Gate Latch 與非門鎖存器 239
5-2 NOR Gate Latch 或非門鎖存器 245
5-3 Troubleshooting Case Study 故障檢測案例研究 247
5-4 Digital Pulses 數字脈沖 249
5-5 Clock Signals and Clocked Flip-Flops 時鐘信號與觸發器 251
5-6 Clocked S-R Flip-Flop S-R觸發器 254
5-7 Clocked J-K Flip-Flop J-K觸發器 258
5-8 Clocked D Flip-Flop D觸發器 260
5-9 D Latch (Transparent Latch) D鎖存器(透明鎖存器) 262
5-10 Asynchronous Inputs 異步輸入 264
5-11 Flip-Flop Timing Considerations 觸發器的時序參數分析 267
5-12 Potential Timing Problem in FF Circuits 觸發器電路中的潛在時序問題 269
5-13 Flip-Flop Applications 觸發器應用 271
5-14 Flip-Flop Synchronization 觸發器的同步 272
5-15 Detecting an Input Sequence 輸入順序檢測 273
5-16 Detecting a Transition or “Event” 轉換或“事件”檢測 275
5-17 Data Storage and Transfer 數據存儲和傳輸 276
5-18 Serial Data Transfer: Shift Registers 串行數據傳輸：移位寄存器 278
5-19 Frequency Division and Counting 分頻和計數 282
5-20 Application of Flip-Flops with Timing Constraints 帶時序約束的觸發器應用 286
5-21 Microcomputer Application 微機應用 293
5-22 Schmitt-Trigger Devices 施密特觸發器器件 294
5-23 One-Shot (Monostable Multivibrator) 單穩態觸發器 296
5-24 Clock Generator Circuits 時鐘脈沖產生電路 299
5-25 Troubleshooting Flip-Flop Circuits 觸發器電路故障檢測 302
5-26 Sequential Circuits in PLDs Using Schematic Entry 用原理圖輸入構成PLD時序電路 307
5-27 Sequential Circuits Using HDL 用HDL構成時序電路 311
5-28 Edge-Triggered Devices 邊沿觸發器件 315
5-29 HDL Circuits with Multiple Components 用多個元件構成的HDL電路 320

Chapter 6 Digital Arithmetic: Operations and Circuits 數字運算：運算規則與電路 340
6-1 Binary Addition and Subtraction 二進制加法和減法 342
6-2 Representing Signed Numbers 有符號數的表示方法 343
6-3 Addition in the 2’s-Complement System 補碼系統中的加法 351
6-4 Subtraction in the 2’s-Complement System 補碼系統中的減法 352
6-5 Multiplication of Binary Numbers 二進制數乘法 355
6-6 Binary Division 二進制除法 357
6-7 BCD Addition BCD碼加法 357
6-8 Hexadecimal Arithmetic 十六進制運算 360
6-9 Arithmetic Circuits 算術運算電路 363
6-10 Parallel Binary Adder 並行二進制加法器 364
6-11 Design of a Full Adder 全加器設計 366
6-12 Complete Parallel Adder with Registers 完整的帶寄存器的並行加法器 369
6-13 Carry Propagation 進位傳遞(超前進位) 372
6-14 Integrated-Circuit Parallel Adder 集成電路並行加法器 373
6-15 2’s-Complement Circuits 補碼電路 375
6-16 ALU Integrated Circuits ALU集成電路 378
6-17 Troubleshooting Case Study 故障檢測案例研究 382
6-18 Using Altera Library Functions 使用Altera庫函數 384
6-19 Logical Operations on Bit Arrays with HDLs HDL位數組邏輯運算 390
6-20 HDL Adders HDL加法器 392
6-21 Parameterizing the Bit Capacity of a Circuit 電路位容量參數化 394

Chapter 7 Counters and Registers 計數器和寄存器 408
7-1 Asynchronous (Ripple) Counters 異步（串行)計數器 410
7-2 Propagation Delay in Ripple Counters 串行計數器中的傳播延遲 414
7-3 Synchronous (Parallel) Counters 同步（並行)計數器 416
7-4 Counters with Mod Numbers ＜ 2N 模數小於2N的計數器 419
7-5 Synchronous Down and Up/Down Counters 同步減法計數器和可逆計數器 426
7-6 Presettable Counters 可預置計數器 428
7-7 IC Synchronous Counters IC同步計數器 430
7-8 Decoding a Counter 計數器譯碼 440
7-9 Analyzing Synchronous Counters 同步計數器分析 444
7-10 Synchronous Counter Design 同步計數器設計 447
7-11 Altera Library Functions for Counters Altera計數器庫函數 456
7-12 HDL Counters HDL計數器 460
7-13 Wiring HDL Modules Together HDL模塊布線綜合 473
7-14 State Machines 狀態機 481
7-15 Register Data Transfer 寄存器數據傳輸 493
7-16 IC Registers 集成電路寄存器 493
7-17 Shift-Register Counters 移位寄存器型計數器 502
7-18 Troubleshooting 故障檢測 506
7-19 Megafunction Registers 宏功能寄存器 509
7-20 HDL Registers HDL寄存器 513
7-21 HDL Ring Counters HDL環形計數器 519
7-22 HDL One-Shots HDL單穩態觸發器 521

Chapter 8 Integrated-Circuit Logic Families 集成電路邏輯家族 550
8-1 Digital IC Terminology 數字集成電路術語 552
8-2 The TTL Logic Family TTL邏輯系列 561
8-3 TTL Data Sheets TTL數據表 566
8-4 TTL Series Characteristics TTL系列特性 569
8-5 TTL Loading and Fan-Out TTL負載能力和扇出系數 573
8-6 Other TTL Characteristics 其他TTL特性 578
8-7 MOS Technology MOS工藝 582
8-8 Complementary MOS Logic CMOS邏輯電路 585
8-9 CMOS Series Characteristics CMOS系列特性 588
8-10 Low-Voltage Technology 低電壓工藝 594
8-11 Open-Collector/Open-Drain Outputs 集電極開路/漏極開路輸出 597
8-12 Tristate (Three-State) Logic Outputs 三態邏輯輸出 602
8-13 High-Speed Bus Interface Logic 高速總線接口邏輯 605
8-14 CMOS Transmission Gate (Bilateral Switch) CMOS傳輸門(雙向開關) 607
8-15 IC Interfacing IC接口 609
8-16 Mixed-Voltage Interfacing 不同邏輯電平電路接口技術 614
8-17 Analog Voltage Comparators 模擬電壓比較器 616
8-18 Troubleshooting 故障檢測 617
8-19 Characteristics of an FPGA FPGA特性實例 619

Chapter 9 MSI Logic Circuits MSI邏輯電路 638
9-1 Decoders 譯碼器 639
9-2 BCD-to-7-Segment Decoder/Drivers BCD-7段譯碼器/驅動器 647
9-3 Liquid-Crystal Displays 液晶顯示器 649
9-4 Encoders 編碼器 653
9-5 Troubleshooting 故障檢測 659
9-6 Multiplexers (Data Selectors) 多路復用器(數據選擇器) 662
9-7 Multiplexer Applications 多路復用器應用 668
9-8 Demultiplexers (Data Distributors) 多路分配器(數據分配器) 673
9-9 More Troubleshooting 關於故障檢測的進一步討論 683
9-10 Magnitude Comparator 數值比較器 687
9-11 Code Converters 代碼轉換器 690
9-12 Data Busing 數據總線 694
9-13 The 74ALS173/HC173 Tristate Register 74ALS173/HC173三態寄存器 696
9-14 Data Bus Operation 數據總線操作 698
9-15 Decoders Using HDL HDL譯碼器 705
9-16 The HDL 7-Segment Decoder/Driver HDL 7段譯碼器/驅動器 709
9-17 Encoders Using HDL HDL編碼器 712
9-18 HDL Multiplexers and Demultiplexers HDL數據選擇器與數據分配器 716
9-19 HDL Magnitude Comparators HDL數值比較器 720
9-20 HDL Code Converters HDL代碼轉換器 721

Chapter 10 Digital System Projects Using HDL 應用HDL設計數字系統項目 744
10-1 Small-Project Management 小項目的管理 746
10-2 Stepper Motor Driver Project 步進電機驅動器 747
10-3 Keypad Encoder Project 鍵盤編碼器 755
10-4 Digital Clock Project 數字時鐘 761
10-5 Microwave Oven Project 微波爐 778
10-6 Frequency Counter Project 頻率計 785

Chapter 11 Interfacing with the Analog World 與模擬電路的接口 794
11-1 Review of Digital Versus Analog 數字量與模擬量回顧 795
11-2 Digital-to-Analog Conversion 數模轉換 797
11-3 DAC Circuitry 數模轉換器電路 804
11-4 DAC Specifications 數模轉換器技術指標 810
11-5 An Integrated-Circuit DAC 集成電路數模轉換器 812
11-6 DAC Applications 數模轉換器應用 813
11-7 Troubleshooting DACs 數模轉換器故障檢測 814
11-8 Analog-to-Digital Conversion 模數轉換 816
11-9 Digital-Ramp ADC 數字斜坡模數轉換器 817
11-10 Data Acquisition 數據采集 822
11-11 Successive-Approximation ADC 逐次漸近型模數轉換器 826
11-12 Flash ADCs 快閃模數轉換器 834
11-13 Other A/D Conversion Methods 其他模數轉換方法 836
11-14 Typical ADC Architectures for Applications 實際應用中的典型模數轉換器結構 842
11-15 Sample-and-Hold Circuits 采樣保持電路 843
11-16 Multiplexing 多路復用 844
11-17 Digital Signal Processing (DSP) 數字信號處理 845
11-18 Applications of Analog Interfacing 模擬接口的應用 849

Chapter 12 Memory Devices 存儲器件 866
12-1 Memory Terminology 存儲器術語 868
12-2 General Memory Operation 通用存儲器工作原理 872
12-3 CPU-Memory Connections CPU與存儲器的連接 875
12-4 Read-Only Memories 只讀存儲器(ROM) 877
12-5 ROM Architecture ROM結構 879
12-6 ROM Timing ROM時序 881
12-7 Types of ROMs ROM類型 882
12-8 Flash Memory 快閃存儲器 889
12-9 ROM Applications ROM應用 894
12-10 Semiconductor RAM 半導體RAM 896
12-11 RAM Architecture RAM結構 897
12-12 Static RAM (SRAM) 靜態RAM (SRAM) 899
12-13 Dynamic RAM (DRAM) 動態RAM (DRAM) 902
12-14 Dynamic RAM Structure and Operation DRAM的結構和工作原理 904
12-15 DRAM Read/Write Cycles DRAM讀/寫周期 909
12-16 DRAM Refreshing DRAM刷新 910
12-17 DRAM Technology DRAM工藝 913
12-18 Other Memory Technologies 其他存儲器工藝 915
12-19 Expanding Word Size and Capacity 字長與容量的擴展 917
12-20 Special Memory Functions 特殊存儲功能 925

Chapter 13 Programmable Logic Device Architectures 可編程邏輯器件結構 940
13-1 Digital Systems Family Tree 數字系統系列分類 942
13-2 Fundamentals of PLD Circuitry 可編程邏輯器件(PLD)電路基礎 948
13-3 PLD Architectures PLD結構 950
13-4 The Altera MAX and MAX II Families Altera MAX和MAX II系列器件 955
13-5 Generations of HCPLDs HCPLD系列器件 958

Glossary 術語表 962
Answers to Selected Problems 部分習題答案 975
Index of ICs 芯片索引 982
Index 索引 985