数字电子技术与微控制器应用
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北京房山
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作者宁改娣
出版社机械工业出版社
ISBN9787111712749
出版时间2022-11
装帧平装
开本16开
定价69元
货号12202246
上书时间2024-12-18
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前言第1章数字电子技术基本概念11.1数字世界是0和1的世界11.2模拟信号和数字信号21.3时钟脉冲信号及技术指标41.4并行通信和串行通信51.5数字电路分类及基本单元61.6数字电子技术和微控制器的重要性7思考题8第2章数字逻辑基础92.1数制92.1.1几种常用的数制92.1.2数制之间的转换112.2码制132.2.1二十进制码142.2.2格雷码152.2.3奇偶校验码162.2.4字符码162.2.5汉字编码182.3算术运算与逻辑运算192.3.1算术运算192.3.2基本逻辑运算及逻辑符号222.3.3复合逻辑运算242.3.4逻辑代数的基本定理和规则252.4逻辑函数及其表示方法262.4.1逻辑函数的概念262.4.2逻辑函数的表示方法272.4.3逻辑函数各种表示方法之间的转换312.5逻辑函数的化简与变换332.5.1化简与变换的意义332.5.2代数化简法342.5.3卡诺图化简法352.5.4具有无关项逻辑函数的化简362.5.5现代数字系统设计中的化简37本章小结38思考题和习题39第3章集成逻辑门电路423.1集成电路的基本概念423.1.1集成电路的分类和封装423.1.2集成逻辑门的主要技术指标453.1.3常用集成逻辑门型号473.2半导体器件的开关特性483.2.1双极型晶体管的开关特性483.2.2场效应晶体管的开关特性503.3TTL系列集成逻辑门内部电路及电气特性523.3.1TTL与非门的内部结构及工作原理523.3.2电压传输特性和噪声容限543.3.3输入和输出特性及扇出数553.3.4TTL与非门输入端负载特性583.3.5TTL集电极开路门和三态逻辑门583.4CMOS集成逻辑门电路613.4.1CMOS逻辑电路的基本原理及其特点623.4.2CMOS 缓冲器、漏极开路门和三态门653.4.3CMOS传输门及数据选择器663.5集成逻辑器件接口的三要素673.5.1TTL与CMOS系列之间的接口问题683.5.2逻辑门电路使用中的几个实际问题70本章小结71思考题和习题72第4章锁存器和触发器774.1基本概念774.2锁存器784.2.1基本RS锁存器784.2.2时钟控制RS锁存器804.2.3时钟控制D锁存器824.2.4锁存器在MCS51系列单片机硬件小系统中的应用834.3触发器844.3.1维持阻塞D触发器854.3.2边沿JK触发器89本章小结92思考题和习题92第5章可编程逻辑器件965.1可编程逻辑器件的发展历程及趋势965.1.1可编程逻辑器件的发展历史965.1.2可编程逻辑器件的发展趋势985.1.3我国FPGA发展现状995.2可编程逻辑器件的分类1005.2.1按集成度分类1005.2.2按结构分类1015.2.3按编程工艺分类1015.3低密度PLD简介1025.3.1PLD的逻辑符号及连线表示方法1025.3.2PLD的基本结构框架1035.3.3低密度PLD结构1035.4复杂可编程逻辑器件1085.4.1CPLD的结构框架及特点1085.4.2CPLD硬件小系统1095.5现场可编程门阵列1105.5.1FPGA的结构框架1105.5.2FPGA的设计流程1125.5.3CPLD与FPGA的对比总结113本章小结114思考题和习题114第6章Verilog硬件描述语言1166.1硬件描述语言概述1166.1.1Verilog HDL和VHDL简介1166.1.2Verilog HDL与C语言1176.1.3Verilog HDL的可综合性1186.2Verilog HDL基本结构1186.3Verilog HDL语法简介1206.3.1基本词法1206.3.2数据类型1216.3.3操作符1236.3.4赋值语句1256.3.5三种描述方式1276.4层次化设计与模块实例化1326.4.1自顶向下的设计方法1326.4.2模块的实例化1326.5有限状态机设计1346.5.1有限状态机的概念简介1346.5.2有限状态机设计的一般原则和步骤1356.6仿真验证1356.6.1测试平台搭建1366.6.2时钟和复位信号的产生方法136本章小结138思考题和习题139第7章组合逻辑电路与器件1407.1 组合逻辑电路的基本概念和器件符号1407.1.1组合逻辑电路的基本概念1407.1.2中规模集成逻辑器件的符号1417.2译码器和编码器1427.2.1地址译码器1427.2.2地址译码器的应用1447.2.3数码管和BCD七段显示译码器1467.2.4编码器1507.2.5基于Verilog HDL的译码器和编码器设计1527.3多路选择器和多路分配器1567.3.1多路选择器的功能描述1577.3.2多路选择器的扩展和应用1577.3.3多路分配器1597.3.4基于Verilog HDL的多路选择器设计1607.4加法器和比较器1617.4.1两个1位二进制加法器1617.4.2先行进位的多位二进制加法器1627.4.3数值比较器1657.4.4基于Verilog HDL的加法器和比较器设计1677.5算术/逻辑运算单元1697.5.1芯片级ALU1697.5.2基于Verilog HDL的ALU设计169本章小结170思考题和习题171第8章时序逻辑电路与器件1738.1时序逻辑电路的结构、分类和描述方式1738.2基于触发器时序逻辑电路的分析和设计1758.2.1触发器构成的时序逻辑电路分析1758.2.2触发器构成的时序逻辑电路设计1788.2.3基于有限状态机的时序逻辑电路设计1818.3集成计数器1838.3.1异步集成计数器1848.3.2同步集成计数器1858.3.3集成计数器的扩展与应用1878.3.4微控制器片内的计数器1928.3.5基于Verilog HDL的计数器设计1928.4寄存器1938.4.1寄存器及应用1948.4.2移位寄存器1958.4.3CPU中的寄存器2008.4.4基于Verilog HDL的移位寄存器设计201本章小结202思考题和习题202第9章脉冲信号的产生与整形电路2069.1施密特触发器2069.1.1传输特性及符号2069.1.2门电路构成的施密特触发器2079.1.3集成施密特触发器及应用2099.2单稳态触发器2129.2.1触发特性及符号2129.2.2门电路构成的单稳态触发器2129.2.3集成单稳态触发器2149.2.4单稳态触发器的应用2169.3多谐振荡器2189.3.1门电路构成的多谐振荡器2189.3.2石英晶体多谐振荡器2189.4555定时器及其应用2229.4.1555定时器工作原理2229.4.2555定时器构成的施密特触发器2249.4.3555定时器构成的单稳态触发器2259.4.4555定时器构成的多谐振荡器226本章小结227思考题和习题228第10章半导体存储器23310.1半导体存储器的基本概念23310.1.1半导体存储器的分类 23310.1.2半导体存储器的性能指标23510.2随机存取存储器23610.2.1RAM的基本结构23610.2.2SRAM的存储单元23810.2.3DRAM的存储单元23910.2.4双端口RAM24010.3只读存储器24010.3.1ROM的基本结构24110.3.2各类可编程ROM及存储单元简介24110.4集成存储器结构和时序简介24410.5存储器与微控制器接口24710.5.1存储器与微控制器接口方式24710.5.2存储器的编址24810.5.3存储器与MCS51系列单片机的连接举例24810.6存储器容量的扩展 24910.6.1位扩展24910.6.2字扩展250本章小结252思考题和习题252第11章数/模和模/数转换25611.1数/模转换器25611.1.1转换原理25611.1.2DAC的结构框架25711.1.3DAC常用的转换技术25711.1.4DAC的主要参数26011.1.5集成DAC及应用26211.2模/数转换器26311.2.1A/D转换的一般过程26311.2.2ADC常用的转换技术26611.2.3ADC的主要参数27011.2.4微控制器片内ADC27111.2.5集成ADC及应用273本章小结273思考题和习题274第12章微处理器基本概念27712.1微处理器简介27712.1.1微处理器分类27712.1.2我国微处理器发展现状27912.2CPU结构28112.2.1CPU的控制器28112.2.2CPU的运算器28312.3CPU的程序引导过程和流水线技术28312.4CPU对存储器的地址配置及I/O端口的编址和控制方式28412.4.1数据和程序存储器的地址配置方式28412.4.2I/O端口的编址和控制方式28512.5CPU与外部的数据传送方式和中断概念28912.5.1CPU与外部直接的数据传送方式28912.5.2查询方式28912.5.3中断方式29012.5.4中断的响应过程291思考题292第13章微控制器硬件框架性概念29413.1MCU内部结构框架及片内外设接口简介29413.2MCU总线概念29613.2.1总线的定义和分类29613.2.2MCU内部总线结构29713.2.3总线的基本结构29813.3MCU硬件小系统29913.3.1电源和复位电路29913.3.2时钟电路30013.3.3外部总线扩展电路30213.3.4JTAG接口30213.3.5MCS51系列MCU的小系统30313.4MCU片内的GPIO电路结构30413.4.1MCU片内的GPIO电路结构特点30513.4.2具体MCU片内的GPIO电路举例30513.5MCU片内串行通信接口306思考题309第14章软件系统和编程语言31014.1软件系统简介31014.2机器语言31014.3汇编语言31114.3.1RISC与CISC指令集31214.3.2汇编语言的指令格式及转换31314.3.3汇编语言的伪指令31414.4高级语言31514.5程序流程图31514.5.1程序流程图的图形符号和结构31614.5.2画流程图的步骤31714.5.3包含中断的MCU流程图画法31914.6MCU的集成开发环境320思考题320第15章8051微控制器32115.18051 MCU结构框图及总线32115.28051 MCU的CPU结构和寄存器介绍32215.38051 MCU存储器的地址空间配置32415.3.18051 MCU存储器配置及上电程序引导32415.3.2片内RAM和特殊功能寄存器及复位初值32515.48051 MCU汇编语言指令集32715.4.1寻址方式32715.4.2汇编指令32815.58051 MCU中断系统及汇编语言编程举例32915.68051 MCU的GPIO结构33115.6.18051 MCU的P0端口33115.6.28051 MCU的P1、P2和P3端口33215.78051 MCU的片内外设接口333思考题和习题334第16章TMS320F28335微控制器33716.1TMS320C2000简介33816.2TMS320F28335的结构及主要特性33916.3TMS320F28335的硬件小系统34216.4TMS320F28335存储器配置及上电程序引导34316.4.1TMS320F28335的存储器配置34316.4.2TMS320F28335的上电程序引导34516.5TMS320F28335中断系统34616.6TMS320F28335的片内外设及实验348思考题349第17章MSP430系列微控制器35017.1MSP430系列微控制器的结构和特点概述35017.2MSP430系列微控制器的实验平台简介35217.2.1MSPEXP430G2 LaunchPad35217.2.2LaunchPad G2口袋实验平台35217.3MSP430系列微控制器时钟模块结构与实验35317.4MSP430系列微控制器片内外设模块以及实验35517.4.1基础模块及实验35517.4.2Grace图形化工具简介35517.4.3同步I2C总线原理及应用35617.4.4同步SPI原理及应用360思考题362第18章基于ARM核的MSP432微控制器36318.1MSP432 MCU简介36318.2MSP432的实验平台及开发软件简介363思考题364附录常用逻辑门电路逻辑符号365参考文献367
内容摘要
本书将“数字电子技术”与“微型计算机原理”“单片机原理”和“DSP技术及应用”等多门课程内容有机融合，增强了基于FPGA的现代数字电子技术设计方法，涵盖了微控制器结构框架、硬件*小系统、存储器配置、中断和程序引导、集成开发环境、编程语言等微处理器的普遍和共性概念。本书介绍了8051、TMS320F28335、MSP430和MSP432等微控制器，以共性概念引导读者去使用这些微控制器，边学边做，培养软、硬件设计能力和调试能力。本书结合了数字化出版技术，通过大量二维码提供了辅助教学和实验的资源。本书可以作为电气类、仪器类、自动化类、电子信息类、计算机类等电类专业中“数字电路”“单片机原理”“DSP技术及应用”的课程教材，也可作为非电类专业和其他工程技术人员自学数字电路和微处理器系统的教材和参考书。
精彩内容
本书将“数字电子技术”与“微型计算机原理”“单片机原理”和“DSP技术及应用”等多门课程内容有机融合，增强了基于FPGA的现代数字电子技术设计方法，涵盖了微控制器结构框架、硬件*小系统、存储器配置、中断和程序引导、集成开发环境、编程语言等微处理器的普遍和共性概念。本书介绍了8051、TMS320F28335、MSP430和MSP432等微控制器，以共性概念引导读者去使用这些微控制器，边学边做，培养软、硬件设计能力和调试能力。本书结合了数字化出版技术，通过大量二维码提供了辅助教学和实验的资源。本书可以作为电气类、仪器类、自动化类、电子信息类、计算机类等电类专业中“数字电路”“单片机原理”“DSP技术及应用”的课程教材，也可作为非电类专业和其他工程技术人员自学数字电路和微处理器系统的教材和参考书。
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