前言

當(dāng)今世界已進(jìn)入信息高速發(fā)展的時代，隨著大規(guī)模集成技術(shù)的快速發(fā)展，邏輯門元件日趨智能化、生物化。它們被集成為數(shù)字系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于生物、化工、經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)、家庭等各個領(lǐng)域。以數(shù)字電路技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)字系統(tǒng)，最典型的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它以CPU微處理器、Nios II微處理器為核心，輔以大容量存儲器，通過移動網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)、Wi-Fi、藍(lán)牙等外部信息設(shè)備，與外部交換信息。隨著智能手機(jī)、機(jī)器人等智能產(chǎn)品的大量出現(xiàn)，意味著智能信息化時代的到來，這是一場新形式的工業(yè)革命。

現(xiàn)代電子產(chǎn)品在性能提高、復(fù)雜度增大的同時，價(jià)格卻一直呈下降趨勢，而且產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐也越來越快，實(shí)現(xiàn)這種進(jìn)步的主要因素是生產(chǎn)制造技術(shù)和電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。前者以微細(xì)加工技術(shù)為代表，目前已進(jìn)展到深亞微米階段，可以在幾平方厘米的芯片上集成數(shù)千萬個晶體管。后者的核心就是EDA技術(shù)，EDA是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺，融合應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能化技術(shù)最新成果而研制成的電子CAD通用軟件包，主要能輔助進(jìn)行三方面的設(shè)計(jì)工作：IC設(shè)計(jì)、電子電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)。沒有EDA技術(shù)的支持，想要完成上述超大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)制造是不可想象的；反過來，生產(chǎn)制造技術(shù)的不斷進(jìn)步又必將對EDA技術(shù)提出新的要求。

綜上所述，針對計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)，“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)”課程在大學(xué)教學(xué)中具有極其重要的地位和作用。它以邏輯學(xué)為基礎(chǔ)，通過邏輯抽象實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電路研究內(nèi)容的邏輯假設(shè)，包括邏輯變量和邏輯關(guān)系，并將電路的分析與設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為邏輯代數(shù)的表示過程。本課程以組合邏輯電路和時序邏輯電路分析、設(shè)計(jì)為主要學(xué)習(xí)目標(biāo)，在傳統(tǒng)教材的基礎(chǔ)上，將邏輯學(xué)作為研究數(shù)字電路的主要依據(jù)，并為課程增加了數(shù)字電路的邏輯研究實(shí)現(xiàn)、時序電路的時間實(shí)現(xiàn)、觸發(fā)器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、接口電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、電路擴(kuò)展的邏輯實(shí)現(xiàn)等新的內(nèi)容，使課程的學(xué)習(xí)更具邏輯化。

本書共分為7章，第1章“邏輯學(xué)基礎(chǔ)”提出了具體過程和事物的邏輯抽象問題，并假定了邏輯問題的表示方法。利用邏輯常量“0”“1”去表達(dá)數(shù)據(jù)、條件及結(jié)果，引出邏輯代數(shù)這一門應(yīng)用數(shù)學(xué)，全面講述了邏輯代數(shù)的基本知識、表示方法、邏輯定律及規(guī)則、公式法化簡、卡諾圖化簡等內(nèi)容。第2章“電路邏輯表示與邏輯門”講述了邏輯圖與實(shí)際電路之間相互轉(zhuǎn)換的方法、基本電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、邏輯門組成及工作原理等內(nèi)容。在技術(shù)層面上，本章講述了數(shù)字電路的概念及電路的邏輯設(shè)計(jì)方法，為嵌入式設(shè)計(jì)提供了一定的技術(shù)手段。第3章“組合邏輯電路”主要講解了組合電路的分析與設(shè)計(jì)方法，組合電路中存在的競爭與冒險(xiǎn)，常用組合邏輯器件及應(yīng)用。本章用邏輯抽象的方法實(shí)現(xiàn)了電路的設(shè)計(jì)與電路的擴(kuò)展。第4章“時鐘脈沖與觸發(fā)器”講述了脈沖的定義及如何利用脈沖使時間具象化，系統(tǒng)脈沖發(fā)生電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，觸發(fā)器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、工作原理及表示方法，脈沖波形的整形與輸出。第5章“時序邏輯電路”主要講述了時序邏輯電路的表示方法，同步時序電路分析與設(shè)計(jì)，異步時序電路分析與設(shè)計(jì)，常用時序電路元件計(jì)數(shù)器與寄存器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。前面5章是電子技術(shù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，必須能夠達(dá)到熟練設(shè)計(jì)的要求，要認(rèn)真分析每一個電路的設(shè)計(jì)過程，抽象或例化出芯片的引腳定義與內(nèi)部行為及狀態(tài)轉(zhuǎn)換，把自己培養(yǎng)為一個真正的電子設(shè)計(jì)者。第6章“半導(dǎo)體存儲器與大規(guī)模可編程邏輯器件”講述了半導(dǎo)體存儲的分類、RAM、ROM構(gòu)造原理與容量擴(kuò)展，PLD設(shè)計(jì)技術(shù)。第7章“接口電路設(shè)計(jì)技術(shù)”主要講解了接口電路的設(shè)計(jì)思想和簡單設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹了兩個接口電路A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的組成原理和應(yīng)用。

本書第1章由唐松生編寫；第2章由劉明華編寫；第3章由江守寰編寫；第4章由張春玲編寫；第5章由龐志永編寫；第6章由馬浩編寫；第7章由解本巨編寫；王豫凌、周麗艷負(fù)責(zé)全書統(tǒng)稿。

由于編者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)限制，本書還存在一些不當(dāng)之處，敬請廣大讀者批評指正。

編者

2017年3月