本书为“基于系统能力培养的计算机专业课程建设研究”项目规划教材。本书定位于初学者的动手实践类数字系统基本实验和实践教材，带领读者一步步从门电路走向数字系统设计，最终实现以应用为目标的数字系统。

全书共6章，以数字电子技术基础知识点为核心，以计算机系统基本部件为向导，包含从基本门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路到综合设计和课程设计的全过程，并为后续功能计算机系统设计提供运算和接口部件。

第1章概述数字系统结构、实验环境、硬件实验的基本常识、EDA设计基础。第2章以晶体管、TTL芯片和Verilog HDL内置器件为例，设计基本门电路与应用。第3章采用兼容TTL功能芯片模式，用逻辑电路图描述或HDL结构化描述设计常用组合器件及其应用，并以此建立开放式数字系统测试环境；同时配以常用TTL芯片简单应用和参数测量实验。第4章采用兼容TTL功能芯片模式，设计触发器、常用复合器件和时序电路及其应用。第5章是综合设计，采用结构化行为描述实现数字系统测试环境的优化、寄存器传输控制、计算机系统标准接口等实例。第6章通过两个案例贯通前5章知识实践，提供简单交互和高级交互课程设计实现方法。

随书提供配套的电子讲稿、实验案例代码、EDA工具操作方法、实验及课程设计演示视频等教学资源。

本书可作为本科计算机类、电子类专业数字电路（逻辑）设计课程配套的实践教材，也可供有关技术人员参考。

前辅文
第1章　数字系统设计概述
  1.1　什么是数字系统
   1.1.1　数字系统基本结构
   1.1.2　组合电路
   1.1.3　时序电路
   1.1.4　寄存器传输控制
  1.2　实验过程与科学发现
   1.2.1　实验过程与科学发现
   1.2.2　使用本书进行实验教学的意义和目的
   1.2.3　合理选择实验工具和平台
  1.3　实验平台和环境
   1.3.1　XC7K160T FPGA内部资源
   1.3.2　SWORD V2开发平台板级资源
   1.3.3　计算机软硬件课程贯通教学实验系统
   1.3.4　常用测试数据
  1.4　基本电子器件
   1.4.1　电阻器
   1.4.2　电容器
   1.4.3　二极管
   1.4.4　三极管
  1.5　硬件实验的基本常识
   1.5.1　常用数字集成电路
   1.5.2　数字集成电路要点
   1.5.3　数字系统输入交互
   1.5.4　数字系统输出交互
   1.5.5　常用电路装配工具
  1.6　数字系统设计过程
   1.6.1　传统数字系统设计过程
   1.6.2　现代EDA设计开发流程
   1.6.3　数字系统电路的测试与调试
  1.7　可编程逻辑器件
   1.7.1　复杂可编程逻辑器件
   1.7.2　现场可编程门阵列
   1.7.3　硬件描述语言简介
  1.8　初涉Verilog HDL
   1.8.1　Verilog HDL主要描述形式
   1.8.2　Verilog HDL模块结构
   1.8.3　结构化描述
   1.8.4　数据流描述
   1.8.5　行为描述
   1.8.6　混合设计描述
   1.8.7　设计时序仿真
   1.8.8　简单存储器描述
第2章　基本门电路设计
  2.1　基本门电路实现
   2.1.1　基本与门电路实现
   2.1.2　基本或门电路实现
   2.1.3　基本非门电路实现
   2.1.4　与非门实现
  2.2　电子电路操作基本规范
   2.2.1　数据统计与实验报告要点
   2.2.2　实验预习、复习与思考
  2.3　HDL内置门电路
   2.3.1　多输入门及实例语句
   2.3.2　多输出门及实例语句
   2.3.3　三态门及实例语句
   2.3.4　MOS开关及实例语句
   2.3.5　双向开关及实例语句
  2.4　HDL描述实现组合逻辑门
   2.4.1　异或门设计
   2.4.2　操作与实现
  2.5　原理图描述实现组合逻辑门
   2.5.1　楼道灯控制设计
   2.5.2　操作与实现
  2.6　HDL过程块描述
   2.6.1　HDL赋值语句
   2.6.2　楼道灯延时控制器设计
   2.6.3　操作与实现
   2.6.4　通用分频器设计实现
  2.7　集成逻辑门电路参数与测试
   2.7.1　TTL与非门电路结构
   2.7.2　基本门电路主要参数
   2.7.3　集成门电路封装
   2.7.4　测量电路
  2.8　三态门和集电极开路门
   2.8.1　三态门原理
   2.8.2　双向数据收发器及总线数据传输
   2.8.3　集电极开路门
   2.8.4　集电极开路门应用原型设计
第3章　组合逻辑电路设计
  3.1　变量译码器设计及应用
   3.1.1　变量译码器原理
   3.1.2　门电路变量译码器实现
   3.1.3　实现FPGA变量译码器核
   3.1.4　变量译码器应用
   3.1.5　译码器实现楼道灯控制器
   3.1.6　变量译码器实现地址译码
  3.2　7段码显示译码器设计及应用
   3.2.1　7段数码管显示原理
   3.2.2　7段码显示器实现
  3.3　多路选择器设计及应用
   3.3.1　多路选择器原理
   3.3.2　多路选择器实现
   3.3.3　多路选择器实现机械开关消除抖动
   3.3.4　多路选择器实现7段码显示译码器
   3.3.5　多路选择器实现按键式输入交互
   3.3.6　初步构建数字系统测试环境
  3.4　加法器设计实现
   3.4.1　全加器原理
   3.4.2　加法器设计与实现
  3.5　ALU设计实现
   3.5.1　减法器设计原理
   3.5.2　ALU设计原理
   3.5.3　ALU设计实现
第4章　时序逻辑电路设计
  4.1　RS、D触发器设计
   4.1.1　锁存器原理
   4.1.2　锁存器实现
   4.1.3　触发器原理
   4.1.4　触发器实现
   4.1.5　触发器应用
   4.1.6　触发器应用实现
  4.2　同步时序电路典型设计
   4.2.1　同步时序电路设计
   4.2.2　状态机设计与实现
  4.3　寄存器设计
   4.3.1　寄存器结构
   4.3.2　寄存器设计与实现
  4.4　计数器/定时器设计与应用
   4.4.1　计数器设计原理
   4.4.2　计数器设计实现
   4.4.3　阵列式键盘实现扫描优化
  4.5　移位寄存器设计与应用
   4.5.1　移位寄存器原理与结构
   4.5.2　移位寄存器设计与实现
   4.5.3　移位寄存器应用
   4.5.4　通用同步串行传输电路设计与实现
  4.6　寄存器组与存储器
   4.6.1　寄存器组结构
   4.6.2　寄存器组设计与实现
   4.6.3　存储器结构
   4.6.4　FPGA存储器模块
   4.6.5　存储器译码与扩展实现
  4.7　寄存器传输与控制
   4.7.1　寄存器传输操作
   4.7.2　寄存器传输系统设计流程
   4.7.3　寄存器传输控制实现
第5章　综合设计
  5.1　数字系统测试环境优化
   5.1.1　数字系统测试环境设计
   5.1.2　阵列式键盘扫描模块优化
   5.1.3　输出模块优化
   5.1.4　接口模块优化
   5.1.5　面向应用的数字系统测试环境实现
  5.2　数字挂钟设计
   5.2.1　数字挂钟的功能要求
   5.2.2　数字挂钟的交互接口
   5.2.3　数字挂钟设计
   5.2.4　数字挂钟的集成与改进
  5.3　运动跑表设计
   5.3.1　时序序列因果分析
   5.3.2　建立数据通路
   5.3.3　时序状态机设计
   5.3.4　数据通路和控制单元逻辑设计
  5.4　UART异步通信设计
   5.4.1　异步通信协议
   5.4.2　UART接口设计
   5.4.3　UART应用
  5.5　PS2键盘鼠标接口
   5.5.1　PS2协议基本内容
   5.5.2　PS2键盘接收设计
  5.6　VGA显示接口
   5.6.1　VGA显示原理
   5.6.2　简单VGA接口电路
   5.6.3　直接驱动像素显示
   5.6.4　缓存驱动像素显示
   5.6.5　标准制式缓存显示
   5.6.6　VGA接口文本模式优化
第6章　课程设计
  6.1　课程设计的基本要求
   6.1.1　课程设计的环境要求
   6.1.2　课程设计的选题要求
   6.1.3　课程设计的必要元素
   6.1.4　课程设计结构
  6.2　基于7段码显示的乒乓游戏
   6.2.1　课程设计选题与游戏功能
   6.2.2　游戏模块分解
   6.2.3　游戏交互操作处理
   6.2.4　球状态机模块
   6.2.5　球拍控制模块
   6.2.6　蓄力模块
   6.2.7　游戏逻辑判断模块
  6.3　基于VGA交互的八球共圆运动实现
   6.3.1　课程设计选题与功能
   6.3.2　系统模块分解
   6.3.3　八球共圆线性运动
   6.3.4　八球共圆曲线运动
   6.3.5　“福”字图片运动叠加
   6.3.6　背景图片透明叠加
   6.3.7　解释词叠加
   6.3.8　错觉演示控制
   6.3.9　系统集成
   6.3.10　设计优化与改进
参考文献