数字电路与逻辑设计是计算机专业和电子信息类专业的一门重要硬体基础课，其理论性和实践性很强，尤其强调工程套用。本书以积体电路套用为重点，把握理论必须够用为度的原则，强化学生的动手操作能力。本书共8章，内容包括逻辑函式的化简、集成门电路、积体电路触发器、组合逻辑电路、时序逻辑电路、数模和模数转换、存储器、课程设计与套用实例等。数字电路与逻辑设计是 北京理工大学出版社出版的教科书。是计算机专业和电子信息类专业的一门重要硬体基础课，其理论性和实践性很强，尤其强调工程套用。本书以积体电路套用为重点，把握理论必须够用为度的原则，强化学生的动手操作能力。本书共8章，内容包括逻辑函式的化简、集成门电路、积体电路触发器、组合逻辑电路、时序逻辑电路、数模和模数转换、存储器、课程设计与套用实例等。

第1章 逻辑代数和逻辑函式的化简

1.1 逻辑变数及其基本运算

逻辑运算又称布尔运算 布尔用数学方法研究逻辑问题，成功地建立了逻辑演算。他用等式表示判断，把推理看作等式的变换。这种变换的有效性不依赖人们对符号的解释，只依赖于符号的组合规律 。这一逻辑理论人们常称它为布尔代数。20世纪30年代，逻辑代数在电路系统上获得套用，随后，由于电子技术与计算机的发展，出现各种複杂的大系统，它们的变换规律也遵守布尔所揭示的规律。逻辑运算 (logical operators) 通常用来测试真假值。最常见到的逻辑运算就是循环的处理，用来判断是否该离开循环或继续执行循环内的指令。

1.1.1 逻辑变数

1.1.2 基本逻辑运算

1.2 逻辑代数的基本定律和基本运算规则

1.2.1 逻辑代数的基本定律

1.2.2 逻辑函式的基本规则

1.3 逻辑函式的公式化简法

1.3.1 并项法

1.3.2 吸收法

1.3.3 消因子法

1.3.4 消项法

1.3.5 配项法

1.4 逻辑函式的卡诺图化简方法

1.4.1 最小项和最小项表达式

1.4.2 卡诺图及其化简

1.4.3 带约束条件的逻辑函式的化简

1.5 逻辑函式的表示方法及其关係

1.6 多输出函式的化简方法

1.7 逻辑函式表达式的形式

1.8 简单的逻辑电路设计

本章小结

习题

第2章 集成门电路

逻辑门（Logic Gates)是在积体电路(Integrated Circuit)上的基本组件。简单的逻辑门可由电晶体组成。这些电晶体的组合可以使代表两种信号的高低电平在通过它们之后产生高电平或者低电平的信号。高、低电平可以分别代表逻辑上的“真”与“假”或二进制当中的1和0，从而实现逻辑运算。常见的逻辑门包括“与”门，“或”门，“非”门，“异或”门(Exclusive OR gate)（也称：互斥或）等等。逻辑门可以组合使用实现更为複杂的逻辑运算。

第3章 集成触发器

电平触发的主从触发器工作时，必须在正跳沿前加入输入信号。如果在CP 高电平期间输入端出现干扰信号，那幺就有可能使触发器的状态出错。而边沿触发器允许在CP 触发沿来到前一瞬间加入输入信号。这样，输入端受干扰的时间大大缩短，受干扰的可能性就降低了。边沿D触发器也称为维持-阻塞边沿D触发器。

第4章 组合逻辑电路

数字电路根据逻辑功能的不同特点，可以分成两大类，一类叫组合逻辑电路（简称组合电路），另一类叫做时序逻辑电路（简称时序电路）。组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关。而时序逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态，或者说，还与以前的输入有关。

组合逻辑电路是指在任何时刻，输出状态只决定于同一时刻各输入状态的组合，而与电路以前状态无关，而与其他时间的状态无关。其逻辑函式如下：

Li=f（A1，A2，A3……An） (i=1，2，3…m)

其中，A1~An为输入变数，Li为输出变数。

组合逻辑电路的特点归纳如下：

① 输入、输出之间没有返馈延迟通道；

② 电路中无记忆单元。

对于第一个逻辑表达公式或逻辑电路，其真值表可以是惟一的，但其对应的逻辑电路或逻辑表达式可能有多种实现形式，所以，一个特定的逻辑问题，其对应的真值表是惟一的，但实现它的逻辑电路是多种多样的。在实际设计工作中，如果由于某些原因无法获得某些门电路，可以通过变换逻辑表达式变电路，从而能使用其他器件来代替该器件。同时，为了使逻辑电路的设计更简洁，通过各方法对逻辑表达式进行化简是必要的。组合电路可用一组逻辑表达式来描述。设计组合电路直就是实现逻辑表达式。要求在满足逻辑功能和技术要求基础上，力求使电路简单、经济、可靠、实现组合逻辑函式的途径是多种多样的，可採用基本门电路，也可採用中、大规模积体电路。其一般设计步骤为：

① 分析设计要求，列真值表；

② 进行逻辑和必要变换。得出所需要的最简逻辑表达式；

③ 画逻辑图。

第5章 时序逻辑电路

时序逻辑电路其任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，而且还与过去各时刻的输入有关。常见的时序逻辑电路有触发器、计数器、暂存器等。由于时序逻辑电路具有存储或记忆的功能，检修起来就比较複杂。

带有时序逻辑电路的数字电路主要故障分析：

1. 时钟：时钟是整个系统的同步信号，当时钟出现故障时会带来整体的功能故障。时钟脉冲丢失会导致系统数据汇流排、地址汇流排或控制汇流排没有动作。时钟脉冲的速率、振幅、宽度、形状及相位发生变化均可能引发故障。

2. 复位：含有微处理器(MPU)的设备，即使是最小系统，一般都具有复位功能。复位脉冲在系统上电时载入到MPU上，或在特定情况下使程式回到最初状态(例如，看门狗Watchdog程式)。当复位脉冲不能发生、信号过窄、信号幅度不对、转换中有干扰或转换太慢时，程式就可能在错误的地址启动，导致程式混乱。

3. 汇流排：汇流排传递指令系列和控制事件，一般有地址汇流排、数据汇流排和控制汇流排。当汇流排即使只有一位发生错误时，也会严重影响系统功能，出现错误定址、错误数据或错误操作等。汇流排错误可能发生在汇流排驱动器中，也可能发生在接收数据位的其它元件中。

4. 中断：带微处理器(MPU)的系统一般都能够回响中断信号或设备请求，产生控制逻辑，以暂时中断程式执行，转到特殊程式，为中断设备服务，然后自动回到主程式。中断错误主要是中断线路粘附(此时系统操作非常缓慢)或受到干扰(系统错误回响中断请求)。

5. 信号衰减和畸变：长的并行汇流排和控制线可能会发生互动串扰和传输线故障，表现为相邻的信号线出现尖峰脉冲(互动串扰)，或驱动线上形成减幅振荡(相当于逻辑电平的多次转换)，从而可能加入错误数据或控制信号。发生信号衰减的可能原因比较多，常见的有高湿度环境、长的传输线、高速率转换等。而大的电子干扰源会产生电磁干扰(EMI)，导致信号畸变，引起电路的功能紊乱。

第6章 数/模（D/A）和模/数（A/D）转换

第7章 存储器

第8章 课程设计与套用实例

附录A 参考答案

附录B 半导体积体电路命名方法

附录C 常用数字积体电路一栏表

附录D 数字电路与逻辑设计实验及指导