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數(shù)字邏輯電路與系統(tǒng)設(shè)計[蔣立平主編][習(xí)題解答]

上傳人:燈火****19 文檔編號:40452400 上傳時間:2021-11-15 格式:DOCX 頁數(shù):38 大?。?.05MB
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1、Y1 Y0G 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 A3 五2 五1 A0 Y1 Y0 (a)真值表 Y0 ; A3 A2 A3 A1 第4章習(xí)題及解答 4.1 用門電路設(shè)計一個 4線一2線二進(jìn)制優(yōu)先編碼器。 編碼器輸入為 A3A2A1A0 ,入3優(yōu)先 級最高,Ao優(yōu)先級最低,輸入信號低電平有效。輸出為 YiYo,反碼輸出。電路要求 加一 G輸出端,以指示最低優(yōu)先級信號 A0輸入有效

2、。 題4.1解:根據(jù)題意,可列出真值表,求表達(dá)式,回出電路圖。其真值表、表達(dá)式和電路 圖如圖題解4.1所示。由真彳1表可知 G=A3A2A1A0。 A3 A2 Ai Ao 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 (c)編碼器電路圖 (b)求輸出表達(dá)式 圖題解4.1 4.3試用3線一8線譯碼器74138擴(kuò)展為5線—32線譯碼器。譯碼器

3、 74138邏輯符號如圖 4.16 (a)所示。 題4.3解:5線―32線譯碼器電路如圖題解 4.3所示。 BIN/OCT Ao Ai A2 A3 A4 Yo EN 2 4 & G2B 1 2 4 G1 G2A G2B EN BIN/OCT EN Y 丫15 士A 口 ,^G2Bci 圖題解4.3 4.5寫出圖P4.5所示電路輸出F1和F2的最簡邏輯表達(dá)式。 譯碼器74138功能表如表4.6所 圖 P4.5 F2 F1 題4.5解:由題圖可得: Fi(C,B,A) =、m(0, 2,4,6)=入 F2(C,B,A)

4、 =、m(1,3,5,7) = A 4.7 試用一片4線一16線譯碼器74154和與非門設(shè)計能將 8421BCW轉(zhuǎn)換為格雷碼的代碼 轉(zhuǎn)換器。譯碼器74154的邏輯符號如圖4.17所示。 解:設(shè)4位二進(jìn)制碼為B3B2B1B0 , 4位格雷碼為R3R2RR0。根據(jù)兩碼之間的關(guān)系可得: R3(B3,B2,B1,B0)=、m(8?15)=B3 R2(B3,B2, B1, B0) m(4 ?11) = m4m5m6m7m8m9m1om11 R(B3,B2, B1, B0) = m(2 ?5,10?13) = m2m3m4m5m10mnm12m13 R0(B3,B2, B1, B0)八 m(

5、1,2,5,6,9,10,13,14) = m1m2m5m6m9m10m13m14 則將譯碼器74154使能端均接低電平,碼輸入端從高位到低位分別接 B3、B2、B1、B0 ,根 據(jù)上述表達(dá)式,在譯碼器后加3個8輸入端與非門,可得R2、R1、R0, R3可直接輸出。(圖 略) 4.9試用8選1數(shù)據(jù)選擇器74151實現(xiàn)下列邏輯函數(shù)。74151邏輯符號如圖4.37 (a)所示。 ⑴ F(A,B,C)八 m(2,4,5,7) ⑵ F(A,B,C)=: M (0,6,7) ⑶ F(A,B,C)=(A B)(B C) (4) F(A,B,C,D) =BC ACD ACD ABCD ABC

6、D ⑸ F(A,B,C,D) - \ m(0,2,3,5,6,7,8,9)八 d(10L15) 題4.9解:如將A B、C按高低位順序分別連接到數(shù)據(jù)選擇器 74151的地址碼輸入端,將 數(shù)據(jù)選擇器的輸出作為函數(shù)值 F。則對各題,數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端信號分別為: (注意, 數(shù)據(jù)選擇器的選通控制端 ST必須接有效電平,圖略) ⑴ D0 = D1 = D3 = D6 = 0, D2 = D4 = D5 = D7 = 1 ⑵ Do = D6 = D7 =0, Di = D2 = D3 = D4 = D5 = 1 ⑶ D0 =D2 =D3 =D6 =0, D1 ^D4 ^D5 ^D7 ^

7、1 ⑷ D = D5 = D , Di = D4 = D, D2 = D6 = 1, D3 = D7 = 0 ⑸ D0 = D , D2 = D, D1 = D3 = D4 = 1, D5 = D6 = D7 = 0或 1 4.11 圖P4.11為4線-2線優(yōu)先編碼器邏輯符號,其功能見圖 4.3 (a)真值表。試用兩個 4 線-2線優(yōu)先編碼器、兩個 2選1數(shù)據(jù)選擇器和一個非門和一個與門,設(shè)計一個帶無信 號編碼輸入標(biāo)志的 8線-3線優(yōu)先編碼器。 題4.11解:由圖4.3 (a)真值表可見,當(dāng)編碼器無信號輸入時, EO =1 ,因此可以利用 EO 的狀態(tài)來判斷擴(kuò)展電路中哪一個

8、芯片有編碼信號輸入。所設(shè)計電路如圖題解 4.11所示, 由電路可見,當(dāng)高位編碼器(2)的EO =0時,表示高位編碼器(2)有編碼信號輸入, 故選通數(shù)據(jù)選擇器的 0通道,將高位編碼器(2)的碼送到Y(jié)Y0端;當(dāng)高位編碼器(2)的 EO =1時,表示高位編碼器(2)無編碼信號輸入,而低位編碼器( 1)有可能有編碼信 號輸入,也可能無編碼信號輸入,則將低位編碼器( 1)的碼送到Y(jié)Y0端(當(dāng)無編碼信號 輸入輸入時,丫丫。=00)。編碼器輸出的最高位碼,由高位編碼器( 2)的EO信號取反獲 得。由電路可見, EOy =1表示無編碼信號輸入。 EOy Yo X4 Y X5 X2

9、X3 X6 X7 Xi Xo 圖題解4.11 4.13 試用一片3線一8線譯碼器74138和兩個與非門實現(xiàn)一位全加器。譯碼器 74138功能 表如表4.6所不。 題4.13解:全加器的輸出邏輯表達(dá)式為: S(A,Bi,C-)=(AB>ABi)G」+(AW+ABi)C」=Z m(1,2,4,7) Ci(A,B,Ci」)=(AB +ABi)Ci」+ABi = m(3,5,6,7) 式中,A、Bi為兩本位加數(shù), G二為低位向本位的進(jìn)位, S為本位和, G為本位向高位的 進(jìn)位。根據(jù)表達(dá)式,所設(shè)計電路如圖題解 4.13所示。 BIN/OCT A 1 B, 2 C

10、4 & EN 74138 - & 2 3 4 & 5 ■ - Si Ci 圖題解4.13 4.15 寫出圖P4.15所示電路的輸出最小項之和表達(dá)式。 a b 1 F(a,b,c,d) 圖 P4.15 題 4.15解:S=(ab+ab)CI +(ab+ab)CI =ab+ab CO=(ab + ab)CI +ab = ab+ab = a+ b D0 = S- CO = Gb ab)二(a 二 b ab) Di =瓦 D2 = CO D3 = CO F(a,b,c,d) = .: m(1,3,5,6,9,10,12,14) 4.

11、17試完善圖4.47所示電路設(shè)計,使電路輸出為帶符號的二進(jìn)制原碼。 題4.17解:由于加減器的輸入均為二進(jìn)制正數(shù),所以,當(dāng) S=1電路作加法時,輸出一定為 正,這時圖4.47中的C4表示進(jìn)位。當(dāng)S=0時,電路作減法運算,電路實現(xiàn) (P)2—(Q)2功能。 由例4.15分析可知,當(dāng)(P)2 _(Q)2之0時,C4 =1,電路輸出Y4Y3Y2Y1即為原碼;當(dāng)(P)2 —(Q)z <0 時,C4 =0,應(yīng)將電路輸出KYYY取碼,使其成為原碼。設(shè)電路符號位為 F ,進(jìn)位位為Z5, 可寫出F和工的表達(dá)式為F =SC4, Y5 =SC4。當(dāng)F =1時,須對Y4Y3Y2Y取碼。所設(shè)計電路如 圖題解4

12、.17所示。 Qi Q2 Q3 Q4 Pi P2 P3 P4 』EN MUX _G1 74157 74 83 74 83 12 3<4 12 3 4 o c Y1^Y3 Y4 圖題解4.17 *4.19試用兩片4位二進(jìn)制加法器 7483和門電路設(shè)計一個 8421BC加減法器,要求電路輸 出為帶符號的二進(jìn)制原碼。 7483的邏輯符號如圖4.46(b)所示。(提示:BCD碼減法和二進(jìn) 制減法類似,也是用補(bǔ)碼相加的方法實現(xiàn),但這里的補(bǔ)碼應(yīng)是 10的補(bǔ),而不是2的補(bǔ)。求 補(bǔ)電路可用門電路實現(xiàn)) 題4.19解:(解題思路) 首先利用兩片4位二進(jìn)制加

13、法器 7483和門電路設(shè)計一個 BCM加 法器(見例4.16)。由于用加法器實現(xiàn)減法運算,須對輸入的減數(shù)取 10的補(bǔ),另外,還須 根據(jù)BC加加法器的進(jìn)位信號的^^態(tài)來決定是否對 BC加加法器輸出信號進(jìn)行取補(bǔ)。所設(shè)計 的電路框如圖題解 4.19所示。圖中,A為被減數(shù),B為減數(shù),Y為差的原碼,G為符號位。 com10s為求10的補(bǔ)碼電路,該電路可根據(jù) 10的補(bǔ)碼定義,通過列真值表,求邏輯表達(dá)式, 然后用門電路或中規(guī)模組合電路(如譯碼器)實現(xiàn)。 bcdsum為BCD碼加法器,可利用例 4.16結(jié)果,也可自行設(shè)計。selcom10s為判斷求補(bǔ)電路,當(dāng) bcdsum輸出進(jìn)位信號 C為1時, 表示結(jié)

14、果為正,Y=S;當(dāng)C為。時,表示結(jié)果為負(fù),丫應(yīng)是S的10的補(bǔ)碼,利用com10s 電路和數(shù)據(jù)選擇器,很容易完成該電路設(shè)計。 (電路詳解略) 圖題解4.19 4.23試用一片雙4選1數(shù)據(jù)選擇器74HC4539和一片3線-8線譯碼器74138構(gòu)成一個3位 并行數(shù)碼比較器。要求:電路輸入為兩個 3位二進(jìn)制數(shù),輸出為 1位,當(dāng)輸入兩數(shù)相 同時,輸出為0,不同時輸出為1。數(shù)據(jù)選擇器74HC4539功能表見圖4.34(b)所示, 譯碼器74138功能表如表4.6所示。 題4.23解:首先將雙4選1數(shù)據(jù)選擇器74HC4539連接成8選1數(shù)據(jù)選擇器,如圖4.36所 示。8選1數(shù)據(jù)選才I器和3線

15、-8線譯碼器74138構(gòu)成的并行數(shù)碼比較器如圖題解 4.23所示。 圖中,A =A2AA。和B =B2B1B0為兩個需比較的二進(jìn)制數(shù), A被加到數(shù)據(jù)選擇器的地址輸 入端,B被加到譯碼器的輸入端,容易看出,當(dāng) A2AA = 82818^4,數(shù)據(jù)選擇器的輸出 F =0;當(dāng) A2AA0 #B2B1B0 時,F(xiàn) =1。 圖題解4.23 4.25試用一片4位數(shù)值比較器 74HC85構(gòu)成一個數(shù)值范圍指示器,其輸入變量 ABCD為 8421BC加,用以表示一位十進(jìn)制數(shù) X。當(dāng)X々5時,該指示器輸出為1。否則輸出為0。 74HC85功能表如表4.15所示。 題4.25解:該題最簡單的解法是

16、利用 4位數(shù)值比較器74HC85各輸入的8421BCM與4比較, 電路圖如圖題解4.25所示。 COMP =- - - O1O OO1O 0 1 3 A>B A>B A=B A=B A

17、 f。 fl f2 f3 f4 f5 f6 f7 X >丫 >z 1 。 。 。 。 。 。 。 。 1 。 。 。 。 。 。 Y>X g 。 。 1 。 。 。 。 。 丫,小 。 。 。 1 。 。 。 。 z少產(chǎn) 。 。 。 。 1 。 。 。 Z>Y力 。 。 。 。 。 1 。 。 x R』 。 。 。 。 。 。 1 。 其它情況 。 。 。 。 。 。 。 1 題4.27解:首先用3個數(shù)值比較器74HC85分別完成

18、X和Y、X和Z、丫和Z之間的比較, F(x 二),F(xiàn)(x 噌) 比較的結(jié)果有3組,分別是F(x^), F(x,F(xiàn)(x4); F(x3), F(丫城)。利用這3組結(jié)果,根據(jù)題目要求,力口 8個門電路,可完成電路設(shè)計。電路圖如圖題 解4.27所示。 f。 fl f2 f7 X3 xo y3 …. y。 x3 X。 Z3 Z。 y3 …y。 Z3 …z。 圖題解4.27 4.29試用兩片74HC382ALU芯片連成8位減法器電路。74HC382的邏輯符號和功能表如圖 4.65所示。 題4.29解:兩片74HC382ALU芯片連成8位減法器電路如圖題解 4.29所示。圖

19、中ALU (1) 為低位芯片,ALU (2)為高位芯片,要實現(xiàn)減法運算,選擇碼 S2SS。必須為。。1,低位芯 片的Cn輸入必須為。。 圖題解4.29 習(xí)題 5.1請根據(jù)圖P5.1所示的狀態(tài)表畫出相應(yīng)的狀態(tài)圖,其中 X為外部輸入信號,Z為外部輸 5.3在圖5.4所示RS鎖存器中,已知 陰口 R端的波形如圖P5.3所示,試畫出Q和Q對應(yīng)的輸出 波形。 圖 P5.3 題5.3解: r i : i ; 4 II II I 1> 廠 5 , I : i I I I I I II Q_I 1 I I * I t I I k ri 1 II

20、 Q ■I II I I 圖題解5.3 5.5在圖5.10所示的門控D鎖存器中,已知C和D端的波形如圖P5.5所示,試畫出Q和Q對應(yīng) 圖 P5.5 圖題解5.5 的輸出波形。 題5.5解: C D Q Q 5.7已知主從RS觸發(fā)器的邏輯符號和 CLK、S、R端的波形如圖P5.7所示,試畫出 Q端 對應(yīng)的波形(設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為 0)。 題5.7解: CLK R 1S |Q C1 1R -Q (a) CLK CLK (b) 圖 P5.7 I 圖題解5.7 5.9圖P5.9為由兩個門控RS鎖存器構(gòu)成的某種主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器, 試分析該觸發(fā)器

21、邏輯功能, 要求: (1) 列出特性表; (2) 寫出特性方程; (3) 畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖; (4) 畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。 圖題解5.9 題5.9解: (1)特性表為: (2)特性方程為: X=1 圖題解5.9 (3) (4)該電路是一個下降邊沿有效的主從 JK觸發(fā)器。 X Y n~n ~」n+1 CL Q Q K X X X x Qn 0 0 0 0 _n_ 0 0 1 1 0 1 0 0 -TL 0 1 1 0 _TI 1 1—1 1

22、 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 _FL 1 1 1 0 _n_ Qn1 . xQn YQn (3)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為: 5.11在圖P5.11 (a)中,F(xiàn)Fi和FF2均為負(fù)邊沿型觸發(fā)器,試根據(jù) P5.11 ( b)所示CLK和 X信號波形,畫出 Q「Q2的波形(設(shè)FF1、FF2的初始狀態(tài)均為 0)。 (a) CLK — —— —— —— X _ (b) 圖 P5.11 題5.11 解: Q2 圖題解5.11 5.13 試畫出圖P5.13所示電路在連續(xù)三個 CLK信號作用下 Qi及Q2端的輸出波

23、形(設(shè)各觸 發(fā)器的初始狀態(tài)均為 0)。 FF1 FF2 -1J Q 小Ci -1K Q [JiQ- - 1K Qa 1 CLK Qi 圖 P5.13 圖題解5.13 5.15試用邊沿D觸發(fā)器構(gòu)成邊沿 T觸發(fā)器。 題5.15解: D觸發(fā)器的特性方程為: Qn41 = D T觸發(fā)器的特性方程為: Qn+ =TQn 所以,D 二T 二 Qn 5.17請分析圖P5.17所示的電路,要求: (1)寫出各觸發(fā)器的驅(qū)動方程和輸出方程; (2)寫出各觸發(fā)器的狀態(tài)方程; (3)列出狀態(tài)表; (4)畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。 CLK X Z 圖 P5.17

24、 題5.17解: (1)驅(qū)動方程為: j0=xQn K0=1; J1 =XQ0 K1 =x ; 輸出方程為:Z =XQin (2)各觸發(fā)器的狀態(tài)方程分別為: Q0 1 =XQ/nQn ; Q1n =Xq-Q1 XQ (3) 狀態(tài)表為: X -n Q1 -n Q0 -n+1 Q1 -n+1 Q0 Z 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0

25、 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 (4)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為: Q1Q0 X/Z 圖題解5.17 (4) 5.19請分析圖P5.19所示的電路,要求: (1)寫出各觸發(fā)器的驅(qū)動方程; (2)寫出各觸發(fā)器的狀態(tài)方程; (3)列出狀態(tài)表; (4)畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖(要求畫成 Q3Q2Q1 一 )。 圖 P5.19 題5.19解: (1)驅(qū)動方程為: J1 = K1 = 1 . J2 = Q3 Q1 K2 = Q1n. J3 =Q;Q; K3 =Q;. (2)各

26、觸發(fā)器的狀態(tài)方程分別為: Q;+ =Q1n; Q; + =QnQ2nQ1n +Q;Q1n; Q3+=Q3nQM +QnQ1n; (4)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為: (3) 狀態(tài)表為: Q3n Q2n Q1n Q3n+1 Q2n+1 n+1 Q1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 Q3Q2Q1 ,111—110 000 ^00

27、1 ^010 ^011 >100 3 101 圖題解5.19 (4) 5.21下圖是某時序電路的狀態(tài)圖, 該電路是由兩個 D觸發(fā)器FF1和FF0組成的,試求出這兩 個觸發(fā)器的輸入信號 D1和D0的表達(dá)式。圖中 A為輸入變量。 Q島 0 圖 P5.21 題5.21 解: 圖題解5.21 所以,這兩個觸發(fā)器的輸入信號 Di和Do的表達(dá)式分別為: Di = A Qin Q01 Do = AQn AQ0n 5.23試用JK觸發(fā)器和少量門設(shè)計一個模 6可逆同步計數(shù)器。計數(shù)器受 X輸入信號控制, X=1時,計數(shù)器做減法計數(shù)。 當(dāng)X=0時,計數(shù)器做加法計數(shù);

28、當(dāng) 題5.23 解: 由題意可得如下的狀態(tài)圖和狀態(tài)表: Q2Q1Q0 引 分離Q;T Q;+、Q01的卡諾圖,得 X 名 2,i+1 er1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 X X X 0 1 1 1 X X X 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0

29、 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 X X X 1 1 1 1 X X X Q; 1-iXQinQo XQinQn Qn 又Q0n XQ; Q; Qin 1 "XQnQ0n XQnQ0n Qn XQn XQ0 Q1n Q01 1 = Q01 -n-n 所以,Jn = XQ1Q0 XQ1nQ0 一二n- n - n二n J1 = XQ2Q: XQ;Qo Jo = Ko = 1 電路能自啟動。(圖略) K

30、2 =XQ; XQon = X 二 Qn K1 =XQn XQ0n = X 二 Q; 注:答案不唯一 第6章題解: 6.1試用4個帶異步清零和置數(shù)輸入端的負(fù)邊沿觸發(fā)型 JK觸發(fā)器和門電路設(shè)計一個異步余 3BCD碼計數(shù)器。 題6.1 解:余3BCD碼計數(shù)器計數(shù)規(guī)則為: 0011 —0100一…一 1100—0011 一…,由于采用 異步清零和置數(shù)

31、,故計數(shù)器應(yīng)在 1101時產(chǎn)生清零和置數(shù)信號,所設(shè)計的電路如圖題解 6.1 所示。 圖題解6.1 6.3試用D觸發(fā)器和門電路設(shè)計一個同步 4位格雷碼計數(shù)器。 題6.3解:根據(jù)格雷碼計數(shù)規(guī)則,計數(shù)器的狀態(tài)方程和驅(qū)動方程為 : Q;* = D3 = Q3 Q1 + Q: Q;+ Q2 Q; Q Q『=D2 = Q: Q;+ Q2 Q;+ Q3 Qi Qn0 Q1n1 = D1 = QK? Q/Q^QnrWQzQ1; Q;+= D0 = Q3 Q2 Q;+ Q3 Q: 0k Q3 Q: Qi Q3 Q;2 Q; 按方程畫出電路圖即可,圖略。 6.5試用4位同步二進(jìn)制計數(shù)器

32、 74163實現(xiàn)十二進(jìn)制計數(shù)器。74163功能表如表6.4所示。 題6.5解:可采取同步清零法實現(xiàn)。電路如圖題解 6.5所示。 圖題解6.5 6.7試用4位同步二進(jìn)制計數(shù)器 74163和門電路設(shè)計一個編碼可控計數(shù)器, 當(dāng)輸入控制變 量M=0時,電路為8421BCD碼十進(jìn)制計數(shù)器,M=1時電路為5421BCD碼十進(jìn)制計數(shù)器, 5421BCD碼計數(shù)器狀態(tài)圖如下圖 P6.7所示。74163功能表如表6.4所示。 Q3Q2Q1Q0 0000 — 0001 —0010 — 0011 — 0100 1100 —1011 —1010 — 1001 — 1000 圖 P 6.7

33、題6.7 解:實現(xiàn)8421BCD碼計數(shù)器,可采取同步清零法; 5421BCD碼計數(shù)器可采取置數(shù) ,應(yīng)置入的數(shù)為: 法實現(xiàn),分析5421BCD碼計數(shù)規(guī)則可知,當(dāng)、2=1時需置數(shù) D3D2D1D0 =Q3000。加入控制信號 M,即可完成電路設(shè)計。電路如圖題解 6.7所示。 1 CLK M 圖題解6.7 0 0 0 6.9試用同步十進(jìn)制計數(shù)器 74160和必要的門電路設(shè)計一個 365進(jìn)制計數(shù)器。要求 各位之間為十進(jìn)制關(guān)系。 74160功能表如表6.6所示。 題6.9解:用3片74160構(gòu)成3位十進(jìn)制計數(shù)器,通過反饋置數(shù)法,完成 365進(jìn)制計數(shù)器 設(shè)計。電路如

34、圖題解 6.9所示。 圖題解6.9 74147和同步十進(jìn)制計數(shù)器 74160組成 6.11圖P6.11所示電路是用二一十進(jìn)制優(yōu)先編碼器 的可控制分頻器。已知 CLK端輸入脈沖的頻率為 10KHz,試說明當(dāng)輸入控制信號 A, B, C, D, E, F, G, H, I分別為低電平時,Y端輸出的脈沖頻率各為多少。優(yōu)先編 碼器74147功能表如表4.4所示, 74160功能表如表 6.6所示。 CLK A B C D E F G H I HPRI /BCD 74147 1 1 A 2 2 * 3 4 l 4 8 ? 5 6 7 8 9

35、 口」一 I 一 1 . 1 I: 1| 1 I 1 | D 0 Di D 2 D3 TC=9 ENT CTR DIV 10 ENP 74160 LD > C CLR 圖 P6.11 題 6.11 解:當(dāng)A = 0時,74160構(gòu)成模9計數(shù)器, 當(dāng)B = 0時,74160構(gòu)成模8計數(shù)器, 當(dāng)C = 0時,74160構(gòu)成模7計數(shù)器, 當(dāng)D =0時,74160構(gòu)成模6計數(shù)器, 當(dāng)E =0時,74160構(gòu)成模5計數(shù)器, 當(dāng)F = 0時,74160構(gòu)成模4計數(shù)器, 當(dāng)G =0時,74160構(gòu)成模3計數(shù)器, 當(dāng)H=0時,74160構(gòu)成模2計數(shù)器, Y端輸出頻

36、率為 Y端輸出頻率為 Y端輸出頻率為 Y端輸出頻率為 Y端輸出頻率為 Y端輸出頻率為 Y端輸出頻率為 Y端輸出頻率為 10 —KHz ; 9 10 ——KHz ; 8 10 —KHz ; 7 10 一 KHz ; 6 10 —KHz ; 5 10 —KHz ; 4 10 —KHz ; 3 10 —KHz ; 2 當(dāng)I =0時,74160循環(huán)置9, Y端輸出頻率為0Hz; 6.13試用D觸發(fā)器、與非門和一個 2線一4線譯碼器設(shè)計一個 4位多功能移位寄存器,移 位寄存器的功能表如圖 P6.13所示。 Sa Sb 功 能

37、 0 0 右 移 0 1 左 移 1 0 同步清零 1 1 同步置數(shù) 圖 P6.13 題6.13解:以i單元示意(左側(cè)為i-1單元,右側(cè)為i+1單元),示意圖如圖題解6.13所示。 Qi Sb Sa 圖題解6.13 6.15參照串行累加器示意圖(見圖 6.40),試用4片移位寄存器79194、一個全加器和一個 D觸發(fā)器設(shè)計一個8位累加器,說明累加器的工作過程, 畫出邏輯圖。移位寄存器79194 功能表如表6.10所示。 題6.15解:8位串行累加器電路如圖題解 6.15所示。累加器的工作過程為:首先通過清零 信號使累加器清零,然后

38、使 SaSb =11 ,電路進(jìn)入置數(shù)狀態(tài),這時可將第一組數(shù)送到并行數(shù) 據(jù)輸入端,在 CLK脈沖作用下,將數(shù)據(jù)存入右側(cè)輸入寄存器中。其后,使電路改變成右移 狀態(tài)(SaSb =01),在連續(xù)8個CLK脈沖作用后,輸入寄存器中的數(shù)據(jù)將傳遞到左側(cè)輸出 寄存器中。接著可并行輸入第 2組數(shù)據(jù),連續(xù)8個CLK移位脈沖作用后,輸出寄存器的數(shù) 據(jù)將是前兩組數(shù)據(jù)之和。以此往復(fù),實現(xiàn)累加功能。 清零"RD 并行輸出 高4位 串行輸出 并行輸出 低4位 并行輸入 低4位 置數(shù)移 Sb 位控制SA CLK 圖題解6.15 6.17試用移位寄存器79194和少量門設(shè)計一個能產(chǎn)生序列信號為

39、 00001101的移存型序列信 號發(fā)生器。移位寄存器 79194功能表如表6.10所示。 題6.17解: (1) 電路按下列狀態(tài)變換(Q0Q1Q2Q3): 0000 — 0001 — 0011 — 011g 1101 — 1010— 0100— 1000— 0000 使74194工作在左移狀態(tài)(Sa=1, Sb=0) 若考慮自啟動,Dsl =Q0Q1Q2+Q0Q2Q3 (結(jié)果不唯一),電路圖如圖題解6.17所示。 圖題解6.17 1 0 1 CLK 6.19試分析圖P6.19所示電路,畫出完整狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,說明這是幾進(jìn)制計數(shù)器,能否自啟 動?

40、移位寄存器79194功能表如表6.10所示。 題6.19解:狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖題解 6.19所示??梢姡@是一個能自啟動的模 7計數(shù)器。 Q0Q1Q2Q3 0010 -- 1001 0100 0110--1011 0000 -- 1000 -- 1100 -- 1110 --1101 --1010 -— 0101 0001 -- 0011 — 0111 -— 1111 圖題解6.19 CLK 輸入 圖 P6.18 CLK 圖 P6.19 1 1 0 習(xí)題 7.1若某存儲器的容量為1MX4位,則該存儲器的地址線、數(shù)據(jù)線各有多少條? 題7.1 解:

41、 該存儲器的地址線有10條,數(shù)據(jù)線有2條。 7.3某計算機(jī)的內(nèi)存儲器有 32位地址線、32位并行數(shù)據(jù)輸入、輸出線,求該計算機(jī)內(nèi)存 的最大容量是多少? 題7.3解: 該計算機(jī)內(nèi)存的最大容量是 232X 32位。 7.5已知ROM的數(shù)據(jù)表如表 P7.5所示,若將地址輸入 A3、A2、A1和A。作為3個輸入邏 輯變量,將數(shù)據(jù)輸出 F3、F2、F1和F0作為函數(shù)輸出,試寫出輸出與輸入間的邏輯函 數(shù)式。 表 P7.5 A A A1 A F3 F2 F1 F0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1

42、 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0

43、 1 1 1 1 1 1 0 0 0 題7.5解: F3 = m m(8~15) = A F2 = .: m(4~11) -A3A2 A3A2 - A3 - A2 F1 =、m(2~5,10~13) = A2A A2A = A2 = A Fi = 、 m(1,2,5,6,9,10,13,14)=人與 八耳=%二 Ao 7.7 請用容量為1KX4位的Intel2114芯片^^成4K X 4位的RAM ,要求畫出電路圖。 題7.7解: I/01 I/02 I/03 I/04 圖題解7.7 7.9 已知4輸入4輸出的可編程邏輯陣列器件的邏輯圖如圖 P

44、7.9所示,請寫出其邏輯函 數(shù)輸出表達(dá)式。 圖 P7.9 題7.9 解: F0 =A0 A。 Fl = A1A2 A1A2 F 2 = A2 A3 A2 A3 F3 = A3 7.11假設(shè)GAL器件的結(jié)構(gòu)控制字取值分別為: SYN = 1, AC0=0, AC[(n)=0, XOR(n) = 0,請畫出OLMC(n)的等效電路圖。 題7.11 解: 當(dāng)GAL器件的結(jié)構(gòu)控制字取值分別為: SYN=1, AC0=0, AC[(n) = 0, XOR(n) =0時,畫出OLMC工作在純組合輸出模式,低電平輸出有效,其等效電路 如圖題解7.11所示。

45、CK OE 自門列 來與陣 EN 1 (n /O CK 來自鄰級 輸田(m) OE 圖題解7.11 7.13請問CPLD的基本結(jié)構(gòu)包括哪幾部分?各部分的功能是什么? 題7.13解: CPLD產(chǎn)品種類和型號繁多,雖然它們的具體結(jié)構(gòu)形式各不相同,但基本結(jié)構(gòu)都 由若干個可編程的邏輯模塊、輸入 /輸出模塊和一些可編程的內(nèi)部連線陣列組成。如 Lattice公司生產(chǎn)的在系統(tǒng)可編程器件 ispLSI1032 ,主要由全局布線區(qū)(GRP)、通用邏 輯模塊(GLB)、輸入/輸出單元(IOC)、輸出布線區(qū)(ORP)和時鐘分配網(wǎng)絡(luò)(CDN) 構(gòu)成。 全局布

46、線區(qū)GRP位于器件的中心,它將通用邏輯塊 GLB的輸出信號或I/O單元 的輸入信號連接到 GLB的輸入端。通用邏輯塊 GLB位于全局布線區(qū) GRP的四周,每 個GLB相當(dāng)于一個GAL器件。輸入/輸出單元IOC位于器件的最外層,它可編程為輸 入、輸出和雙向輸入/輸出模式。輸出布線區(qū)ORP是介于GLB和IOC之間的可編程互 連陣列,以連接GLB輸出到IOC。時鐘分配網(wǎng)絡(luò)CDN產(chǎn)生5個全局時鐘信號,以分 配給GLB和IOC使用。 7.15若用XC4000系列的FPGA器件實現(xiàn)4線-16線譯碼器,請問最少需占用幾個 CLB? 題7.15解: 最少需占用8個CLB。 第一個CLB可以完成任

47、意兩個獨立 4變量邏輯函數(shù)或任意一個 5變量邏輯函數(shù), 產(chǎn)生兩個輸出。而4線-16線譯碼器由4個輸入變量產(chǎn)生16個輸出變量,那么8個CLB 的G、F組合邏輯函數(shù)發(fā)生器的輸入端均共用譯碼器的 4個輸入變量,而每個 CLB則 分別完成譯碼器的16個輸出變量中的2個輸出。具體實現(xiàn)如圖題解 7.15。 圖題解7.15 第8章習(xí)題及解答 8.1在圖8.3 (a)用5G555定時器接成的施密特觸發(fā)電路中,試問: (1)當(dāng)Vcc=12V時,而且沒有外接控制電壓時, Vt+、Vt-和jWt各為多少伏? (2)當(dāng)Vcc =10V時,控制電壓 Vco=6V時,%、”和 可丁各為多少伏?

48、升 .、 2 1 題 8.1 解:⑴ VT + = —VCC=8V , VT_=—VCC=4V, AVT =VT十一VT_=4V ; 3 一 3 一 1 . 一 ⑵ Vt +=Vco =6V , VT_ = —VCO =3V , △%=%+-3_=*。 2 8.3圖P8.3 (a)為由5G555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路,若已知輸入信號 Vi的波形如圖P8.3 (b)所示,電路在t=0時刻處于穩(wěn)態(tài)。 (1)根據(jù)輸入信號Vi的波形圖定性畫出 Vc和輸出電壓Vo對應(yīng)的波形。 (2)如在5G555定時器的5腳和1腳間并接一只10K的電阻,試說明輸出波形會發(fā)生 怎樣的變化? Vcc(1

49、5V) Vi 0.01 Vr 15V (a) (b) 圖 P8.3 題8.3解:(1)對應(yīng)的波形如圖題解 8.3 (a)所示。 Vi本 15V O 1/ O VO A Vc A 10V 圖題解8.3 (a) (2)如在5G555定時器的5腳和1腳間并接一只10K的電阻,則輸出脈沖寬度 tw1等 1 1 于電谷電壓Vc從0上升到-Vcc =-M15V=7.5V所需時間,因此輸出脈沖寬度tw1要比圖 2 2 題解8.3 (a)波形中tW窄。對應(yīng)的波形如圖題解 8.3 (b)所示。 圖題解8.3(b) 8.5圖P8.5 (

50、a)所示是用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 74121和D觸發(fā)器構(gòu)成的噪聲消除電路, 圖 P8.5 (b)為輸入信號。設(shè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的輸出脈沖寬度 tw滿足tn

51、(1) q」=九3 T R1 2R2 2 5.1 2 3 5.1 一 3 T =T1 T2=(R1 R2)(ln 2 R2c ln 2) : 0.7(R1 2R2)C , 1 1 1 3 f = = = = 9 34 103 Hz T 0.7(R1 2R)C 0.7 3 5.1 0.01 10, (2)改進(jìn)電路如題解 8.7所示。 0.01 1iF D1 R2 Q OUT Vc TR Q D 9 L.1: VCC VR1 C豐 D2i 一一 5kQ 7早 H 一TH r-8-- | | 5kQ CO: 圖題解8

52、.7 VC1 G1 & 6. 一 5k。C2 2 VC2 1 為使占空比為q=1,R =R2 = R。取電容C =0.01NF,而要使振蕩頻率不變,應(yīng)使 1 1 3 f=— = 3=9.34 10 Hz T 0.7 2R 0.01 10 得:R=R2=7.65kQ 8.9分析圖P8.9所示電路,說明: (1)按鈕A未按時,兩個5G555定時器工作在什么狀態(tài)? (2)每按動一下按鈕后兩個 5G555定時器如何工作? (3)畫出每次按動按鈕后兩個 5G555定時器的輸出電壓波形。 D OUT TH SG555 ITT?. GAO 圖 P8.9 題8

53、.9解:⑴ 按鈕A未按時,左邊的555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路處于穩(wěn)態(tài)狀態(tài), 輸出為0;右邊的555定時器構(gòu)成的振蕩器,處于清零狀態(tài)。 ⑵每按動一下按鈕后,左邊單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的就產(chǎn)生一個寬度為 tw的正向脈沖輸出, tw =1.1R2Ci =1.1S ;右邊的定時器開始振蕩,輸出脈沖波形,其振蕩周期為 T =0.7(R 2R4)C3 =0.98 10,S。 (3)波形示意圖如題解 8.9所示: tw Vi 圖題解8.9 第9章習(xí)題及解答 9.1數(shù)字量和模擬量有何區(qū)別? A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換在數(shù)字系統(tǒng)中有何主要作用? 題9.1解:模擬量是指在時間上和幅值上均連續(xù)的物理量,

54、 數(shù)字量是指在時間上和幅值上均 離散的物理量。模擬量通過取樣、保持、量化和編碼的變換,轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 A/D轉(zhuǎn) 換和D/A轉(zhuǎn)換是數(shù)字設(shè)備與控制對象之間的接口電路,分別實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn) 換。 9.3 在圖9.2所示的4位權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) D/A轉(zhuǎn)換器中,如取 Vref =6V,試求當(dāng)輸入數(shù)字量 d3d2d。0=011。時的輸出電壓值? 題9.3解:根據(jù)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器輸出電壓的計算公式, 當(dāng)輸入數(shù)字量d3d2d1d0=0110時 的輸出電壓值為-2.25V。 9.5圖P9.5所示電路是用AD7520和同步十六進(jìn)制計數(shù)器 74163組成的波形發(fā)生器電路。已知 AD7520的Vr

55、ef =-10V ,試畫出在日^鐘信號CLK的連續(xù)作用下輸出電壓 V。的波形,并 標(biāo)出波形圖上各點電壓的幅度。 .10V V。 圖 P9.5 題9.5解:由于74163工作在計數(shù)狀態(tài),所以在時鐘信號 CLK的連續(xù)作用下,它的輸出端 Q3Q2Q1Q0從0000~1111不停地循環(huán), AD7520的輸入d9d8d7d6也從0000~1111不停地循 環(huán)。根據(jù)AD7520芯片內(nèi)部的倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和分流原理, 即可畫出輸出電壓 V。的 波形圖。 Vn/V 圖題解9.5 9.7如果某個模擬信號的最高組成頻率是 20KHz ,那么最低的取樣頻率是多少? 題9.7解:根據(jù)取樣定理,最小取樣頻率是 40KHz。 9.9若采用有舍有入量化方式, 將0 7V的模擬電壓換成四位二進(jìn)制代碼, 其量化單位△應(yīng) 取何值?最大量化誤差為多少 V? 題9.9解:根據(jù)有舍有入量化的方法可知:量化單位 △=介,最大量化誤差為小。

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