數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)

數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)第6章時(shí)序邏輯電路6—1從概念，結(jié)構(gòu)和功能描述等幾個(gè)方面簡(jiǎn)述時(shí)序邏輯電路和組合邏輯電路的不同。概念：組合邏輯電路在任一時(shí)刻的輸出僅由該時(shí)刻的輸入決定，而與過(guò)去的狀態(tài)無(wú)關(guān)，電路無(wú)記憶功能。時(shí)序邏輯電路任一時(shí)刻的輸出信號(hào)不僅取決于該時(shí)刻的輸入信號(hào)，而且還取決于電路原來(lái)的狀態(tài)。結(jié)構(gòu)：組合電路都是單純由邏輯門組成，且輸出不存在反饋路徑。時(shí)序邏輯電路由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路組成，輸出和輸入之間有反饋。存儲(chǔ)電路一般由觸發(fā)器構(gòu)成。功能描述：組合邏輯電路一般用邏輯圖、邏輯表達(dá)式和真值表描述。時(shí)序邏輯一般用邏輯圖、邏輯方程式（狀態(tài)方程、輸出方程、驅(qū)動(dòng)方程）、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖來(lái)描述。6—2作出與表1所示狀態(tài)表對(duì)應(yīng)的狀態(tài)圖。6—3用邊沿觸發(fā)D觸發(fā)器和與非門設(shè)計(jì)一個(gè)三位右移寄存器，用一控制端X控制，當(dāng)時(shí)能串行輸入新數(shù)據(jù)，當(dāng)時(shí)具有自循環(huán)功能。數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。6—4完成下列設(shè)計(jì)：1.畫出用J-K觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)的四位右移寄存器的邏輯圖（數(shù)據(jù)向高位移位定義為右移，寄存器的輸出，設(shè)為高位。2.用上述四位右移寄存器實(shí)現(xiàn)下列計(jì)數(shù)器，寫出設(shè)計(jì)步驟，畫出邏輯圖。CP0000011000201003101040101500106000170000答：由題意知，計(jì)數(shù)器是由右移寄存器實(shí)現(xiàn)的，所以只要確定第一個(gè)JK觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程即可。根據(jù)給出的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，可得卡諾圖?；?jiǎn)得6—5用一片74LS161和必要的門電路構(gòu)成一個(gè)可控計(jì)數(shù)器。當(dāng)控制端C=1時(shí)，實(shí)現(xiàn)八進(jìn)制計(jì)數(shù)；C=0時(shí)，實(shí)現(xiàn)四進(jìn)制數(shù)。答:本題由多種解法，即可以采用置數(shù)法，也可以采用復(fù)位法。下圖為采用進(jìn)位輸出置數(shù)法實(shí)現(xiàn)的一種方法。將控制端C加在置數(shù)端，當(dāng)C=1時(shí)，置數(shù)端為1000，當(dāng)C=0時(shí)，置數(shù)端為1100。進(jìn)位位接置數(shù)控制端，一旦計(jì)數(shù)值為1111，則下一個(gè)脈沖來(lái)時(shí)產(chǎn)生進(jìn)位位使置數(shù)控制端有效，計(jì)數(shù)值變?yōu)橹脭?shù)值。（設(shè)計(jì)過(guò)程略）數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。6—6分析圖6.6所示計(jì)數(shù)器電路。1.畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖，指出是幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器；2.驗(yàn)證該計(jì)數(shù)器能否自啟動(dòng)，如果不能請(qǐng)修改電路，使之能自啟動(dòng)。答：根據(jù)邏輯圖可以寫出各個(gè)觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程和特征方程（略），將驅(qū)動(dòng)方程帶入特征方程，可得狀態(tài)方程：由狀態(tài)方程可以列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表（略），根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表可得狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：由狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可知，該電路為五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，不能自啟動(dòng)。修改電路，使其能自啟動(dòng)?？捎么螒B(tài)卡諾圖的方法，修改000/001/010的次態(tài)使其能夠進(jìn)入到有效循環(huán)，可將該三個(gè)狀態(tài)的次態(tài)變?yōu)?00，畫出次態(tài)卡諾圖如下：由卡諾圖可得狀態(tài)方程（略），將狀態(tài)方程和JK觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程比較可得：只需將原電路圖中FF2的J端改接“1”即可。數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。6—7電路如圖.7（a）所示，假設(shè)初始狀態(tài)=0001.試分析由和構(gòu)成的是幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器；2.說(shuō)明整個(gè)電路為幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器。列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和CP作用下的波形圖。答：1、由和構(gòu)成的是3進(jìn)制計(jì)數(shù)器2.整個(gè)電路為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器。根據(jù)邏輯圖可以寫出各個(gè)觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程和特征方程（略），將驅(qū)動(dòng)方程帶入特征方程，可得狀態(tài)方程：CP↓CP↓Q1↓根據(jù)狀態(tài)方程可得狀態(tài)轉(zhuǎn)換表CPQ1000↓—001001↓↑010010↓↓100100↓—101101↓↑110110↓↓000011↓↓100111↓↓000數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表可得狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及波形圖如下：數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。6—8分析圖6.8所示計(jì)數(shù)器電路，畫出完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，說(shuō)明其功能。答：根據(jù)邏輯圖可以寫出各個(gè)觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程和特征方程（略），將驅(qū)動(dòng)方程帶入特征方程，可得狀態(tài)方程：根據(jù)狀態(tài)方程可得狀態(tài)轉(zhuǎn)換表（略），畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖其功能為能夠自啟動(dòng)的五進(jìn)制計(jì)數(shù)器6—9分析圖6.9所示由74LS161構(gòu)成的電路。1.畫出完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；2.畫出相對(duì)于CP的波形，說(shuō)明是幾分頻，的占空比（指的是高電平所占的時(shí)間的比率）是多少？數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。答：該圖是預(yù)置數(shù)可變的計(jì)數(shù)器，即置數(shù)端有個(gè)，一個(gè)是0100，一個(gè)是1100。其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：由圖知，該電路為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2、為10分頻，占空比為50%。6—10分析圖5.10中的電路，說(shuō)明它們分別是多少進(jìn)制的計(jì)數(shù)器？并回答：1.若將圖（a）中與非門G的輸出改接至端，而令，電路變?yōu)閹走M(jìn)制？2.圖（b）電路中如果將A和B接“1”，電路變?yōu)閹走M(jìn)制？輸出采用的是何種編碼？答：圖中a時(shí)七進(jìn)制計(jì)數(shù)器，b為13進(jìn)制計(jì)數(shù)器，c是10進(jìn)制計(jì)數(shù)器。若將與非門輸出改接端，而令，電路變?yōu)榱M(jìn)制。2、圖b中電路輸出的編碼是從0000—1100。如果將A和B接“1”，電路變?yōu)?0進(jìn)制，輸出采用的編碼是余3碼。數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。6—11采用J-K觸發(fā)器組成電路，得到如圖6.11所示的輸出波形1.試問(wèn)需要幾個(gè)觸發(fā)器；2.設(shè)計(jì)該電路（要求步驟完整）；3.檢驗(yàn)該電路能否自啟動(dòng)。答：1、由時(shí)序圖可知，該電路有6個(gè)狀態(tài)，所以需要3個(gè)觸發(fā)器。2、根據(jù)時(shí)序圖可以得到原始狀態(tài)圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換表（略）如下：根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可以得到次態(tài)卡諾圖。由次態(tài)卡諾圖可得狀態(tài)方程：可得驅(qū)動(dòng)方程K2=1檢查自啟動(dòng)：可以自啟動(dòng)。數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。電路如上圖所示。6—12圖6.12所示為一可變進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其中74LS138為3線/8線譯碼器，當(dāng)且時(shí)，它進(jìn)行譯碼操作，即當(dāng)從000到111變化時(shí)~依次被選中而輸出低電平。T1153為四選一數(shù)據(jù)選擇器。試問(wèn)當(dāng)MN為各種不同輸入時(shí)，可組成幾種不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)器？分別是幾進(jìn)制？簡(jiǎn)述理由。答：當(dāng)MN=00時(shí)，為8進(jìn)制計(jì)數(shù)器；為01時(shí)，為九進(jìn)制計(jì)數(shù)器；當(dāng)為10時(shí)，為14進(jìn)制計(jì)數(shù)器；當(dāng)為11時(shí)為十五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（理由略）6—13分析圖6.13所示電路的工作過(guò)程。1.畫出對(duì)應(yīng)CP輸出和的波形和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（為高位）；2.按順序電路給出的是什么編碼？3.按順序電路給出的編碼又是什么樣的？答：該電路為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，能夠自啟動(dòng)。狀態(tài)圖中無(wú)效狀態(tài)略。1、波形圖略，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)習(xí)題參考答案(第6章)全文共9頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。該編碼為5421碼。該編碼為先偶數(shù)再奇數(shù)的編碼方式，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：6—14圖5.14為由集成異步計(jì)數(shù)器74LS90、74LS93構(gòu)成的