同步時(shí)序邏輯電路的習(xí)題 數(shù)字邏輯

1、第五章同步時(shí)序邏輯電路的習(xí)題一、基本知識(shí)點(diǎn)1、時(shí)序邏輯電路的一般結(jié)構(gòu)輸入信號(hào)輸出信號(hào)輸入信號(hào)輸出信號(hào)特點(diǎn)：a、有存儲(chǔ)電路（記憶元件）；有組合電路（特殊時(shí)可沒(méi)有）b、包含反饋電路，電路功能與“時(shí)序”相關(guān)c、輸出不僅與輸入山）有關(guān)，而且與存儲(chǔ)狀態(tài)（Y）有關(guān)分類(lèi)：(分類(lèi)：(1)Mealy型Z=F(X,Q)輸出是電路的輸入和現(xiàn)態(tài)的函數(shù)（注意輸出與輸入有直接關(guān)系）過(guò)去輸入輸出過(guò)去輸入輸出現(xiàn)在輸入kMoore型Z=F（Q）輸出僅僅是電路現(xiàn)態(tài)的函數(shù)（注意輸出與輸入沒(méi)有直接關(guān)系）所有輸入一現(xiàn)態(tài)一輸出同步時(shí)序邏輯電路：各觸發(fā)器共用同一時(shí)鐘信號(hào)，即電路中各觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時(shí)刻在統(tǒng)一時(shí)鐘信號(hào)控制下同步發(fā)生。異步時(shí)序

2、邏輯電路：電路沒(méi)有統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)狀態(tài)變化進(jìn)行同步控制，輸入信號(hào)的變化將直接引起電路狀態(tài)的變化。Q_C現(xiàn)大4Q,yyn+izID1D=1心Q0-0=fc,態(tài)Q尸次1IK個(gè)X-H基本RS觸發(fā)yQ22”IDJ性t月父器J-K觸發(fā)2、構(gòu)成A.Cp“1Xyn+i/z步計(jì)IJIKDQ_C現(xiàn)大4Q,yyn+izID1D=1心Q0-0=fc,態(tài)Q尸次1IK個(gè)X-H基本RS觸發(fā)yQ22”IDJ性t月父器J-K觸發(fā)2、構(gòu)成A.Cp“1Xyn+i/z步計(jì)IJIKD/發(fā)Me山I1/0、0IK0/1工IJ=W4個(gè)I，!00觸八IKIDID位數(shù)yn+1noD.CQ0、XAID/ID態(tài)輸I,CPQoni00i/IIKJ懸

3、空1/-0QQ00輸出cp=Cp2P)。3、實(shí)現(xiàn)同一功能的Mealy型同步時(shí)序電路比Moore型同步時(shí)序電路所需要的()。A.狀態(tài)數(shù)目更多B.狀態(tài)數(shù)目更少C.觸發(fā)器更多D.觸發(fā)器一定更少TOC o 1-5 h z4、同步時(shí)序電路設(shè)計(jì)中，狀態(tài)編碼采用相鄰編碼法的目的是()。A.減少電路中的觸發(fā)器B.提高電路速度C.提高電路可靠性D.減少電路中的邏輯門(mén)*判斷題1、同步時(shí)序邏輯電路中的存儲(chǔ)元件可以是任意類(lèi)型的觸發(fā)器。()2、若某同步時(shí)序邏輯電路可設(shè)計(jì)成Mealy型或者M(jìn)oore型，則采用Mealy型電路比采用Moore型電路所需狀態(tài)數(shù)目少。()3、實(shí)現(xiàn)同一功能的最簡(jiǎn)Mealy型電路比最簡(jiǎn)Moore型

4、電路所需觸發(fā)器數(shù)目一定更少。()4、最大等效類(lèi)是指含狀態(tài)數(shù)目最多的等效類(lèi)。()5、同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)中，狀態(tài)編碼采用相鄰編碼法是為了消除電路中的競(jìng)爭(zhēng)。()6、根據(jù)最簡(jiǎn)二進(jìn)制狀態(tài)表確定輸出函數(shù)表達(dá)式時(shí)，與所選觸發(fā)器類(lèi)型無(wú)關(guān)。()7、設(shè)計(jì)一個(gè)同步模5計(jì)數(shù)器，需要5個(gè)觸發(fā)器。()8、同步時(shí)序邏輯電路中的無(wú)效狀態(tài)是由于狀態(tài)表沒(méi)有達(dá)到最簡(jiǎn)導(dǎo)致的。()9、一個(gè)存在無(wú)效狀態(tài)的同步時(shí)序邏輯電路是否具有自啟動(dòng)功能，取決于確定激勵(lì)函數(shù)時(shí)對(duì)無(wú)效狀態(tài)的處理。()*分析及設(shè)計(jì)題1、狀態(tài)圖如下所示，指出該電路屬于何種類(lèi)型實(shí)現(xiàn)什么功能相應(yīng)的電路中需要幾個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)y2y1輸入狀態(tài)y2y1輸入x/輸出Z2、分析下圖所示的邏

5、輯電路，說(shuō)明該電路的功能。3、分析下圖所示的邏輯電路，設(shè)電路初始狀態(tài)為“00”，輸入序列為x=，作出輸出響應(yīng)序列，并說(shuō)明電路功能。4、分析下圖所示的邏輯電路，說(shuō)明該電路的功能。5、試作出“0101”序列檢測(cè)器的最簡(jiǎn)Mealy型狀態(tài)表和Moore型狀態(tài)表。典型輸入、輸出序列為輸入x110101010輸出Z00000101001006、化簡(jiǎn)如下所示的原始狀態(tài)表現(xiàn)態(tài)次態(tài)/輸出x=0 x=1AB/0C/0BA/0F/0CF/0G/0DA/0C/0EA/0A/1FC/0E/0GA/0B/17、用D觸發(fā)器作為存儲(chǔ)元件設(shè)計(jì)一個(gè)4位串行輸入、并行輸出的雙向移位寄存器。該電路有一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端x和一個(gè)控制輸入端M

6、。當(dāng)M=0時(shí)，實(shí)現(xiàn)左移，數(shù)據(jù)從右端串行輸入；當(dāng)M=1時(shí)，實(shí)現(xiàn)右移，數(shù)據(jù)從左端串行輸入。三、習(xí)題參考答案*填空題1、時(shí)序邏輯電路按其狀態(tài)改變是否受統(tǒng)一定時(shí)信號(hào)控制，可分為（同步時(shí)序邏輯電路）和（異步時(shí)序邏輯電路）兩種類(lèi)型。2、一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路可用（輸出函數(shù)表達(dá)式）、（激勵(lì)函數(shù)表達(dá)式）和（次態(tài)函數(shù)表達(dá)式）3組函數(shù)表達(dá)式描述。3、Mealy型時(shí)序邏輯電路的輸出是（輸入和狀態(tài)變量）的函數(shù)，Moore型時(shí)序邏輯電路的輸出是（狀態(tài)變量）的函數(shù)。4、設(shè)最簡(jiǎn)狀態(tài)表包含的狀態(tài)數(shù)目為n，相應(yīng)電路中的觸發(fā)器個(gè)數(shù)為m，則m和n應(yīng)滿(mǎn)足關(guān)系n2m-1）。5、一個(gè)Mealy型“0011”序列檢測(cè)器的最簡(jiǎn)狀態(tài)表中包含（4

7、）個(gè)狀態(tài)，電路中有（2）個(gè)觸發(fā)器。6、某同步時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)表如下所示，若電路初始狀態(tài)為八，輸入序列x=010101,則電路產(chǎn)生的輸出響應(yīng)序列為（001100）。現(xiàn)態(tài)次態(tài)/輸出x=0 x=1AB/0C/1BC/1B/0CA/0A/17、某同步時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)圖如下所示，若電路的初始狀態(tài)為A，則在輸入序列作用下的狀態(tài)和輸出響應(yīng)序列分別為（AABCBBCB）和（00001001）。8、某某同步時(shí)序邏輯電路圖如下所示，設(shè)電路現(xiàn)態(tài)y2y1=00,經(jīng)過(guò)3個(gè)時(shí)鐘脈沖后，電路的狀態(tài)為（y2y1=11）。*選擇題（單選）1、下列觸發(fā)器中,（A）不可作為同步時(shí)序邏輯電路的存儲(chǔ)器件。A.基本R-S觸發(fā)器B.D

8、觸發(fā)器C.J-K觸發(fā)器D.T觸發(fā)器2、構(gòu)成一個(gè)模10同步計(jì)數(shù)器,需要（B）觸發(fā)器。A.3個(gè)B.4個(gè)C.5個(gè)D.10個(gè)TOC o 1-5 h z3、實(shí)現(xiàn)同一功能的Mealy型同步時(shí)序電路比Moore型同步時(shí)序電路所需要的（B）。A.狀態(tài)數(shù)目更多B.狀態(tài)數(shù)目更少C.觸發(fā)器更多D.觸發(fā)器一定更少4、同步時(shí)序電路設(shè)計(jì)中,狀態(tài)編碼采用相鄰編碼法的目的是（D）。A.減少電路中的觸發(fā)器B.提高電路速度C.提高電路可靠性D.減少電路中的邏輯門(mén)*判斷題1、同步時(shí)序邏輯電路中的存儲(chǔ)元件可以是任意類(lèi)型的觸發(fā)器。（X）2、若某同步時(shí)序邏輯電路可設(shè)計(jì)成Mealy型或者M(jìn)oore型，則采用Mealy型電路比采用Moore

9、型電路所需狀態(tài)數(shù)目少。（V）3、實(shí)現(xiàn)同一功能的最簡(jiǎn)Mealy型電路比最簡(jiǎn)Moore型電路所需觸發(fā)器數(shù)目一定更少。（X）4、最大等效類(lèi)是指含狀態(tài)數(shù)目最多的等效類(lèi)。（X）5、同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)中,狀態(tài)編碼采用相鄰編碼法是為了消除電路中的競(jìng)爭(zhēng)。（X）6、根據(jù)最簡(jiǎn)二進(jìn)制狀態(tài)表確定輸出函數(shù)表達(dá)式時(shí),與所選觸發(fā)器類(lèi)型無(wú)關(guān)。（V）7、設(shè)計(jì)一個(gè)同步模5計(jì)數(shù)器,需要5個(gè)觸發(fā)器。（X）8、同步時(shí)序邏輯電路中的無(wú)效狀態(tài)是由于狀態(tài)表沒(méi)有達(dá)到最簡(jiǎn)導(dǎo)致的。（X）9、一個(gè)存在無(wú)效狀態(tài)的同步時(shí)序邏輯電路是否具有自啟動(dòng)功能,取決于確定激勵(lì)函數(shù)時(shí)對(duì)無(wú)效狀態(tài)的處理。（v）*分析及設(shè)計(jì)題1、狀態(tài)圖如下所示，指出該電路屬于何種類(lèi)型實(shí)

10、現(xiàn)什么功能相應(yīng)的電路中需要幾個(gè)觸發(fā)器從狀態(tài)圖上看是輸入和狀態(tài)變量的函數(shù)，所以是Mealy型電路“100”序列檢測(cè)器，需要兩個(gè)觸發(fā)器（4種狀態(tài)）。J2=K2=xy1=x+y1J3=K3=xy1y2=（x+y1）y2=xy2+y1y2（2）列出激勵(lì)矩陣和次態(tài)真值表V1的激勵(lì)矩陣（2）列出激勵(lì)矩陣和次態(tài)真值表V1的激勵(lì)矩陣輸入x激勵(lì)函數(shù)J1K1011101y2的激勵(lì)矩陣輸入現(xiàn)態(tài)激勵(lì)函數(shù)xV1J2K20000011110111111y3的激勵(lì)矩陣輸入現(xiàn)態(tài)激勵(lì)函數(shù)x丫2丫1J3K30000000100010000111110000101001101111111上述三表合并，如下所示（并依次列出次態(tài)值）輸

11、入丫3現(xiàn)態(tài)激勵(lì)函數(shù)次態(tài)丫2丫1J3K3J2K2J1K1y3n+1y2n+1y1n+10000000011001000100111101000100000110110011111111100010000001110101010011111100110000011111011111111100010000011010101001001101010101011110110010111111011001100001101110110100110111011101111010001111111101000（3）作出狀態(tài)表和狀態(tài)圖狀態(tài)表如下所示：現(xiàn)態(tài)次態(tài)y3n+1y2n+1y1n+1丫3丫2丫1x=0 x

12、=1000001010001010010010011100011100100（4）功能評(píng)述當(dāng)x=0時(shí)，進(jìn)行模8計(jì)數(shù)；當(dāng)x=1時(shí)，進(jìn)行模4計(jì)數(shù)（且只是偶數(shù)計(jì)數(shù)）3、分析下圖所示的邏輯電路，設(shè)電路初始狀態(tài)為“00”，輸入序列為x=，作出輸出響應(yīng)序列，并說(shuō)明電路功能。CpxCpx（1）寫(xiě)出激勵(lì)函數(shù)表達(dá)式J1=x，K1=xJ2=xy1，K2=xZ=xy2y1（2）列出激勵(lì)矩陣和次態(tài)真值表y1y1的激勵(lì)矩陣輸入x激勵(lì)函數(shù)J1K1說(shuō)明001清0110置1y2的激勵(lì)矩陣輸入現(xiàn)態(tài)激勵(lì)函數(shù)說(shuō)明xV1J2K20001清00101清01000保持1110置1上述二表合并，如下所示（并依次列出次態(tài)值）輸入現(xiàn)態(tài)激勵(lì)函數(shù)

13、次態(tài)xV)V1J2K2J1K1V2n+1V1n+1000010100001010100010010100011010100100001001101101011110001011111101011（3）作出狀態(tài)表和狀態(tài)圖狀態(tài)表如下所示：現(xiàn)態(tài)次態(tài)V3n+1V2n+1V1n+1/輸出V2V1x=0 x=10000/001/00100/011/01000/011/01100/011/1狀態(tài)圖如下所示：由狀態(tài)圖可看出，狀態(tài)11為無(wú)效狀態(tài)（4）功能評(píng)述設(shè)初始狀態(tài)為“00”，輸入序列為x=10011110110Z=00000110000由上可知，該電路為“111”序列檢測(cè)器，當(dāng)連續(xù)輸入3個(gè)或3個(gè)以上1時(shí)，輸

14、出為1。4、分析下圖所示的邏輯電路，說(shuō)明該電路的功能。輸入x激勵(lì)函數(shù)輸入x激勵(lì)函數(shù)J1K1說(shuō)明011翻轉(zhuǎn)111翻轉(zhuǎn)y2的激勵(lì)矩陣輸入x現(xiàn)態(tài)V1激勵(lì)函數(shù)說(shuō)明J2K20000保持0111翻轉(zhuǎn)1011翻轉(zhuǎn)1100保持（1）寫(xiě)出激勵(lì)函數(shù)表達(dá)式J1=K1=1J2=K2=xy1Z=xy2y1+xy2y1（2）列出激勵(lì)矩陣和次態(tài)真值表V1的激勵(lì)矩陣上述二表合并，如下所示（并依次列出次態(tài)值）輸入現(xiàn)態(tài)激勵(lì)函數(shù)次態(tài)丫2V1J2K2J1K1y2n+1y1n+1000001101001111110010001111011111100100111111101001100110111101111001110(3)作出狀態(tài)

15、表和狀態(tài)圖狀態(tài)表如下所示：現(xiàn)態(tài)次態(tài)y3n+1y2n+1y1n+1/輸出V?%x=0 x=10001/011/10110/000/01011/001/01100/110/0狀態(tài)圖如下所示：輸入x/輸出Z5、試作出“0101”序列檢測(cè)器的最簡(jiǎn)Mealy型狀態(tài)表和Moore型狀態(tài)表。典型輸入、輸出序列為輸入x110101010011輸出Z000001010000Mealy型狀態(tài)描述初始狀態(tài)A狀態(tài)檢測(cè)到第一個(gè)0B狀態(tài)檢測(cè)到01C狀態(tài)檢測(cè)到010D狀態(tài)D狀態(tài)如再輸入1，回到C狀態(tài)；如再輸入0，回到B狀態(tài)。狀態(tài)表如下所示：現(xiàn)態(tài)次態(tài)/輸出x=0 x=1AB/0B/0D/0B/0A/0C/0A/0C/16、M

16、oore6、初始狀態(tài)A狀態(tài)檢測(cè)到第一個(gè)0B狀態(tài)檢測(cè)到01C狀態(tài)檢測(cè)到010D狀態(tài)檢測(cè)到0101E狀態(tài)狀態(tài)表如下所示：(因?yàn)槭菭顟B(tài)的輸出，所以必須有結(jié)果狀態(tài))現(xiàn)態(tài)次態(tài)輸出x=0 x=1ABA0BBC0CDA0DBC0EDA1化簡(jiǎn)如下所示的原始狀態(tài)表現(xiàn)態(tài)次態(tài)/輸出x=0 x=1AB/0C/0BA/0F/0CF/0G/0DA/0C/0EA/0A/1FC/0E/0GA/0B/1(1)利用隱含表找等效狀態(tài)對(duì)順序比較結(jié)果如下：BCFBFAFCCGFGDABCFAFCGEXXXXFBCACEGACXCEEFCEGXXXXABXABCDEFyy2n+1=My3+My1關(guān)聯(lián)比較結(jié)果如下：（2）求最大等效類(lèi)從上圖得A,B、A,D、B,D、C,F、E,G最大等效類(lèi)為A，B,D、C,F、E,G則A,B,D用a表示，C,F