習(xí)題與參考答案20-35

1、第4章習(xí)題與參考答案【題4-1】寫岀圖題4-1的輸岀邏輯函數(shù)式。解：(1) Yj AB AC A A C(2) Y2 AB ACD BD D (B CD) A B CD A BC BD【題4-2】 使用與門、或門實現(xiàn)如下的邏輯函數(shù)式。(1) Y1 ABC D解：(2) Y2 A(CD B)(3) Ys AB CAB計&AB c丫3【題4-3】 使用與門、或門和非門，或者與門、或門和非門的組合實現(xiàn)如下的邏輯函數(shù)式(1) 丫1AB BC( 2)丫2A(CB)( 3)Y3ABCB( EFG)Y1ABCY3Y2& 勺1 n【題4-4】 試寫岀圖題 4-4所示電路的邏輯函數(shù)式，列岀真值表，并分析該電路的

2、邏輯 功能。圖題4-4解：Y1 AB AC BCABCY100000010010001111000101111011111此電路是三人表決電路，只要有兩個人輸入1，輸岀就是1ABCD ABCD ABCDY2 ABCD ABCD ABCD ABC D ABCDABCDY200000000100010000110010000101001100011111000010010101001011111000110111110111110該電路在4個輸入中有3個為1時，輸岀Y2為1【題4-5】邏輯電路與其輸入端的波形如圖題4-5所示，試畫出邏輯電路輸出端Y的波形圖題4-5解：YBY【題4-6】 圖題4-6

3、所示的邏輯電路中，與非門為74LS00,或非門是74LS02,非門是74LS04試分析該電路的最大傳輸延遲時間。圖題4-6解：74LSO0 74LS02和74LS04的最大tpHL和tPLH都是15ns，因為A信號經(jīng)過4級門達(dá) 到輸出端X,因此最大傳輸延遲時間為4X 15ns=60ns?！绢}4-7】 圖題4-7所示的是家用報警器裝置，該裝置具有6個開關(guān)，各開關(guān)動作如下：圖題4-7人工報警開關(guān) M，該開關(guān)閉合時，報警信號ALARM=1,開始報警。報警使能開關(guān)EN,該開關(guān)閉合時，窗戶、門和車庫信號才能使ALARM=1。復(fù)位開關(guān)RST該開關(guān)斷開時，取消報警。窗戶開關(guān) W，該開關(guān)平常處于閉合狀態(tài)，一旦

4、斷開，使ALARM=1,開始報警。門開關(guān)D,該開關(guān)平常處于閉合狀態(tài)，一旦斷開，使ALARM=1,開始報警。車庫開關(guān)G,該開關(guān)平常處于閉合狀態(tài)，一旦斷開，使ALARM=1,開始報警。(1) 試寫岀圖示電路的邏輯函數(shù)式。(2) 該報警裝置采用了 HC、LS和HCT系列的門電路，試計算電路接口之間的噪聲容限。(3) 確定開關(guān)與74HC04之間、74HCT32與9013晶體管之間的接口電路是否可以正確動作。(4) 試計算該電路的最大靜態(tài)功耗，若用5V電壓、800mA h的電池供電，可以工作多長 時間。各芯片靜態(tài)電源電流如下：四2輸入或門74HCT32勺靜態(tài)電源電流lcc=20A,每個引腳附加電源電流厶

5、lc=六非門74HC04 的電源電流Icc=2A;四2輸入與門74LS08的電源電流Icch=, lcci=。解：(1) 圖示電路的邏輯函數(shù)式為：ALARM M ENRS(W D G)(2) 三種邏輯電路之間的噪聲容限74HC04驅(qū)動74LS08,高電平噪聲容限為2V=;低電平噪聲容限=。74HcT的輸入信號兼容 TTL,因此LS08電路可以驅(qū)動 HCT32電路，因此噪聲容限計算 如下：高電平噪聲容限=;低電平噪聲容限為。(3) 輸入開關(guān)與邏輯電路之間、邏輯電路與9013晶體管之間是否正常動作輸入開關(guān)信號 RST D、G、W的與74HC04連接，由于HC系列電路的輸入電阻很大， 只需要1卩A電

6、流，因此開關(guān)信號的高電平近似為5V，低電平近似為0,因此高電平噪聲容限為，低電平噪聲容限為；輸入開關(guān)信號 EN與74LS08連接，74LS08低電平輸入電流為，因下拉電阻為1kQ，因此輸入低電平 Vil為，因此低電平噪聲容限為一=，高電平噪聲容限為 5V-2V=3V。輸入開關(guān)信號 M與74HCT32連接，由于74HCT32的輸入電流為1卩A,因此開關(guān)輸入信 號的高電平接近于 5V,低電平接近于0V,因此高電平噪聲容限為 5V 2V=3V,低電平噪聲 容限為一1=;HCT32的高電平驅(qū)動能力在 4mA時，可保證輸出高電平為 4V,因此有9013三極管的 基極電流為lB= (VOHmax-VBE)

7、 /R6= () / Q =。若9013的電流放大倍數(shù)為 180倍，因此有臨界 飽和集電極電流IC=X 180=270mA,也就是IC小于270mA時，9013處于飽和區(qū)，大于270mA 時9013處于放大區(qū)。若蜂鳴器SPK的工作電流為20mA，因此9013可以可靠飽和導(dǎo)通。(4) 試計算該電路的最大靜態(tài)功耗，若用5V電壓、800mA h的電池供電，可以工作多長時間。各芯片靜態(tài)電源電流如下：74HC04的靜態(tài)電流為2A。若是4個門都輸出高電平，每個驅(qū)動74LS08的高電平輸入電流為 20A，共 80A。lcc02A+4X 20A =82A。74HCT32的靜態(tài)電流為20A;每個引腳附加電源電流

8、，則附加電源電流6 X =；報警時，74HCT32在輸出高電平時，驅(qū)動三極管的基極電流為。不報警時的電流：Icc32=20A+6X =報警時的電流：Icc32=20A+6X +=74LS08 的平均靜態(tài)電流 Icc08= ( Icch+ Iccl) /2= ( +) /2=。報警動作時流過上下拉電阻的最大電流Ir=6X( 5V/1kQ) =6mA。不報警動作時，3個上下拉電阻的電流Ir=3X( 5V/1kQ) =3mAo報警動作時的蜂鳴器工作電流lSPK=20mA o蜂鳴器不報警動作時的電源電流Icc為：Icc=lcc04+lcc32+ bc0&+lR =+3mA mA若是采用若用5V電壓、8

9、00mA - h的電池供電，可以工作時間t=800/蜂鳴器動作時的電源電流Icc為：Icc=Icc04Icc32+Icc08lR+lSPk=+6mA+20mA 疋 mA若是蜂鳴器一直報警，5V電壓、800mA - h的電池只能工作約 800/疋20h。若要增加運行時間，需要全部使用 HC系列芯片，同時將上下拉電阻阻值增加到400kQ，則蜂鳴器不動作時的電源電流為：I cc=Icc04+Icc32+Icc0&+Ir=6A+8A +14A+AX 3=這里所用的HC電路的靜態(tài)電流都是 2A，每用一個引腳增加 1Ao 3個上下拉電阻的電流為AX 3=A。因此800mA h的電池供電，可以工作時間t=8

10、00/12121h，約為505天?！绢}4-8】 試用74LS147、74LS04和74LS21組成一個09按鍵編碼器，要求輸岀任一按鍵 按下信號EN,并輸岀高電平有效的編碼A3A0。解：ENA0A1A2A3【題4-9】試用門電路設(shè)計4線-2線優(yōu)先編碼器，輸入、輸岀信號都是高電平有效，要求任一按鍵按下時,Gs為1,否則Gs=0；還要求沒有按鍵按下時，Eo信號為1，否則為0解:DCBAA1A0GSEo0000000100010010001X011001XX10101XXX1110得到:A1 D DC D CA0 D CB D D CBGS D C B AEO DC BA邏輯電路如下圖所示。CDBA

11、A1A0GS.EO【題4-10】 用3線-8線譯碼器74LS138和與非門實現(xiàn)如下多輸岀函數(shù)Fi(A, B, C) AB BC ACF2(A, B, C)解：Fi(A, B, C)=ABC ABC ABC ABCm (2,5,7)AB BC AC =m (35,6,7) m3 m5 m6 m7F 2A, B, C) m (2,5,7) m2 m5 m7iFl .F2【題4-11】 試用3線-8線譯碼器74LS138和門電路實現(xiàn)一位二進(jìn)制全減器（輸入為被減數(shù)、減數(shù)與來自低位的借位；輸岀為差和向高位的借位）。要求用按鍵輸入減數(shù)、被減數(shù)和借位，發(fā)光二極管顯示減法結(jié)果。解：SUB M N B M N

12、BM N B MNB mi m2 m4m7 mi m2 m4m7C M NB M N B M NB MNB mi m2 m3 m7mi m2 m3 m7被減數(shù)減數(shù)借位差借位MNBSUBC0000000111010110110110010101001100011111【題4-12】 試用74LS147、74LS46 74LS04與共陽數(shù)碼管等元件設(shè)計一個09按鍵輸入,數(shù)碼管顯示按鍵數(shù)字值的電路。解：2選1數(shù)據(jù)選擇器?！绢}4-13】 試用門電路設(shè)計一個解：若是輸入信號為 A、B,選擇信號為S,輸岀信號為 丫，則有:Y SA SB用門電路實現(xiàn)如下:Y【題4-14】 試用8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151

13、實現(xiàn)如下函數(shù)。F(C,B, AAB BCF(D, C,B, AABD ABCF(D, C, B, A)F(D, C, B, A)ACDA BCD BC BC D(0,2,3,5,7)解：8選1數(shù)據(jù)選擇器Y(C、B、A)m7D7 m6D6 m5D5 m4D4 m3D3 m2D2 m1D1 m0D0Smi DiF1 ( C, B, A) BA CBCBA CBACBA CBA CBACBA CBA m7 m6 m3F1F2(D, C,DCBAB, _A)_DCBAm7(A)m5(ADBA CBADCBA DCBA DCB (A DCB(A DCB(A m(A7 4151Y WF(D, C, B,

14、A)ACD A BCD BC BC DF3( D, C, B, A)DCA DC BA CB DCBDCBA DC BA DC B A DCBA DCB ADCB (A) DC B(A) DC B(A) DCB (A= m5( A) m4( A ) m6(A m7(1 m3C0 m1(1)DCBA D CB A D CBA DCBAA DCB (A A DCB (A A)ABCD 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7GABCDOD1D2D3D4D5D6D?741 517 415 1F(D, C, B, A)m(0,2,3,5,7)DC B A DCBA DCBA DCBA DCBADC

15、 B( A D CB (A A DCB( A ) DCB (A ) mO(A m1(1 m2( A) m3( A )【題4-15】 試用8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151實現(xiàn)一個代碼轉(zhuǎn)換電路，輸入為 3位二進(jìn)制代 碼，輸岀為3位格雷碼。解：ABCXYZ000000001001010011011010100110101111110101111100X m4 m5 m6 m7Y m2 m3 m4 m5Z ml m2 m5 m6【題4-16】 試用8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151實現(xiàn)4個開關(guān)控制一個燈的邏輯電路，要求改變?nèi)魏我粋€開關(guān)的狀態(tài)都能控制燈的狀態(tài)（由滅到亮，或反之）解：設(shè)D、C、B、A為四個開關(guān)，

16、開關(guān)斷開輸岀1，閉合輸出0; 丫表示燈，1表示亮DCBA丫00000000110010100110010010101001100011111000110010101001011111000110111110111110Y m0( A) m1CAm2(A) m3(A) m4( A) m5(A) m6( A) m7(A)【題4-17】 試分析圖題4-17所示電路在S1、So信號控制下，其輸入A、B與輸岀丫之間的關(guān)系S1S0Y00AB01A+B10A11A B解：由圖得到:1卸1|圖題4-17【題4-18】 試采用門電路設(shè)計一個 6線-1線數(shù)據(jù)選擇器。要求電路最簡單。解：根據(jù)題意，有如下函數(shù)式：Y

17、DC政A0 DCB（A1） De政A2） DCB（A3） DC政A4） DCB（A5）就是用3-6譯碼器、與門和或門組成6-1選擇器，由于為不完全譯碼器，任意項 m6和m7不岀現(xiàn)，因此可以化簡譯碼器邏輯函數(shù)。CBD 0001111000 01 11 10001XX1bXc廠Y1Y4CB00011110d 00011110001X丈1匸3XY5Y0 DCBY1DCBY2CBY3 CBY4DBY5DB因此有下圖：DCB【題4-19】 試寫岀圖題4-19所示加法器的輸岀。I r I I rr-A H C,A & C,A H C,圖題4-19解：CoS2SS=1100【題4-20】 對于圖題4-20所

18、示波形作為輸入的74LS85電路，試畫岀其輸岀端的波形。圖題4-20AiAB2B3解：【題4-21】 對于圖題4-21所示波形作為輸入的電路，試畫出其輸出端的波形。AoJ I I I A1 _圖題4-21【題4-22】 試設(shè)計一個BCD代碼轉(zhuǎn)換成格雷碼的代碼轉(zhuǎn)換器 解：根據(jù)題意做真值表如下：DCBAWXYZ0000000000010001001000110011001001P 0001100101011101100101011101001000110010011101用卡諾圖化簡:W D X D+CY CB CB Z DBA BA CBBAdX 000111BA10DX000111100000

19、社丄,0101,1111XX11XX丿XX10J1X10X入VYBA DC.00011110X BA DC.00011110000001H11011111KXX11XXXLX101X10XXZ1因此有如下電路:DCBAWXYZ【題4-23】 試設(shè)計一個檢測電路，當(dāng)4位二進(jìn)制數(shù)為 0、2、4、6、8 10、12、14時，檢測電路輸岀為1。解：DCBAY00001000100010100110010010101001101011101000110010101011011011001110101110111110得到：Y A因此有電路如下:.A 廿 Y.【題4-24】 某公司3條裝配線各需耍 100

20、kW電力，采用兩臺發(fā)電動機(jī)供電，一臺100kW ,另外一臺是200kW，3條裝配線不同時開工，試設(shè)計一個發(fā)電動機(jī)控制器，可以按照需求啟動發(fā)電動機(jī)以達(dá)到節(jié)電的目的。解：設(shè)C、B、A代表三條裝配線，G100代表100kW發(fā)電機(jī)，G200代表200kW發(fā)電機(jī)。03G130000 01 11 100A1J1)1G20000 01 11 10C、000111100001111000a11j 11)G100G200CBAG100G20000000001100101001101100101010111001111xxG100 CB A CBA CBA CBA C (B A BA) C(BA BAC (BA BA)(BA BA) C B CG200 BA CA CB有邏輯圖如下：【題4-25】 某單片機(jī)控制外部設(shè)備的電路如圖題4-25所示，圖中S、S2是受控外部設(shè)備,單片機(jī)輸岀地址為A7Ao，試求岀設(shè)備 Si與S2的地址碼74LSIJ8圖題4-25解：S1地址為:A7A6A5 A4 A3A2 A1A01000X001100X0001S2地址為:A7 A6 A5 A4 A3A2 A1 A01000X10010