數(shù)字電路及系統(tǒng)設(shè)計習(xí)題答案

1、6.1 試分析下圖所示電路。解：1）分析電路結(jié)構(gòu)：略2）求觸發(fā)器激勵函數(shù)：略3)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表：略4)邏輯功能：實(shí)現(xiàn)串行二進(jìn)制加法運(yùn)算。X1X2為被加數(shù)和加數(shù)，Qn為低位來的進(jìn)位，Qn+1表示向高位的進(jìn)位。且電路每來一個CP，實(shí)現(xiàn)一次加法運(yùn)算，即狀態(tài)轉(zhuǎn)換一次。例如X1=110110，X2=110100，則運(yùn)算如下表所示：LSBMSB節(jié)拍脈沖CPCP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 CP7被加數(shù) X10 1 1 0 1 1 0加 數(shù) X20 0 1 0 1 1 0低位進(jìn)位 Qn0 0 0 1 0 1 1高位進(jìn)位Qn+10 0 1 0 1 1 0本位和 Z0 1 0 1 0 1 16.2 試

2、作出101序列檢測器得狀態(tài)圖，該同步電路由一根輸入線X，一根輸出線Z，對應(yīng)與輸入序列的101的最后一個“1”，輸出Z=1。其余情況下輸出為“0”。（1） 101序列可以重疊，例如：X：010101101 Z：000101001（2） 101序列不可以重疊，如：X：0101011010 Z：0001000010解：1）S0：起始狀態(tài)，或收到101序列后重新開始檢測。 S1：收到序列起始位“1”。 S2：收到序列前2位“10”。 2） 6.3對下列原始狀態(tài)表進(jìn)行化簡： (a) 解：1）列隱含表： 2）進(jìn)行關(guān)聯(lián)比較3）列最小化狀態(tài)表為： (b)S（t）N（t）/Z（t）X=0X=1AB/0H/0BE

3、/0C/1CD/0F/0DG/0A/1EA/0H/0FE/1B/1GC/0F/0HG/1D/1解：1）畫隱含表：2）進(jìn)行關(guān)聯(lián)比較：3)列最小化狀態(tài)表：S（t）N（t）/Z（t）X=0X=1ab/0h/0be/0a/1ea/0h/0he/1b/16.4 試畫出用MSI移存器74194構(gòu)成8位串行并行碼的轉(zhuǎn)換電路（用3片74194或2片74194和一個D觸發(fā)器）。解：1）用3片74194：2）用2片74194和一個D觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移表同上。6.5試畫出74194構(gòu)成8位并行串行碼的轉(zhuǎn)換電路狀態(tài)轉(zhuǎn)移表：Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 M0 M1操 作啟動F F F F F F F

4、 F1 1準(zhǔn)備并入CP10 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D710準(zhǔn)備右移CP21 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 10準(zhǔn)備右移CP31 1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 10準(zhǔn)備右移CP41 1 1 0 D0 D1 D2 D3 D410準(zhǔn)備右移CP51 1 1 1 0 D0 D1 D2 D3 10準(zhǔn)備右移CP61 1 1 1 1 0 D0 D1 D21 0準(zhǔn)備右移CP71 1 1 1 1 1 0 D0 D1 1 0準(zhǔn)備右移CP81 1 1 1 1 1 1 0 D0 1 1準(zhǔn)備并入6.6 試分析題圖6.6電路，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并說明有無自啟動性。解：激勵方程：

5、略 狀態(tài)方程：略狀態(tài)轉(zhuǎn)移表：111序號Q3 Q2 Q1110010001000有效循環(huán)012345000001010011100101011100101偏離狀態(tài)110111111000 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖該電路具有自啟動性。6.7 圖P6.7為同步加/減可逆二進(jìn)制計數(shù)器，試分析該電路，作出X=0和X=1時的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表。解：題6.7的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表XQ4n Q3n Q2n Q1n Q4n+1Q3n+1Q2n+1Q1n+1Z0000011111011111110001110110100110111000011001011001011101000101010010010011000001000011100011

6、10110000110010100010101000001000011000011001000001000010000010000110000000101000100100100100011010011010001010001010101010110010110011101011110000110001001011001101001101010110110111100011100110101110111100111101111111111000006.8分析圖6.8電路，畫出其全狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并說明能否自啟動。解：狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖： 偏離態(tài)能夠進(jìn)入有效循環(huán)，因此該電路具有自啟動性。邏輯功能：該電路是一個

7、M=5的異步計數(shù)器。6.9用IKFF設(shè)計符合下列條件的同步計數(shù)器電路。當(dāng)X=0時為M=5的加法計數(shù)器，其狀態(tài)為0，1，2，3，4。當(dāng)X=1時為M=5的減法計數(shù)器，其狀態(tài)為7，6，5，4，3。解：6.10試改用D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)第9題所述功能的電路。解：略6.11試用JKFF設(shè)計符合圖6.11波形，并且具備自啟動性的同步計數(shù)電路。 CP 0 1 2 3 4 5 Q1 Q2 Q3解：略6.12 用四個DFF設(shè)計以下電路：（1） 異步二進(jìn)制加法計數(shù)器。（2） 在（1）的基礎(chǔ)上用復(fù)“0”法構(gòu)成M=12的異步加法計數(shù)器。解：（1） （2）反饋狀態(tài)為1100 6.13 用四個DFF設(shè)計以下電路：（1）異步二進(jìn)制

8、減法計數(shù)器。（2）在（1）的基礎(chǔ)上用復(fù)“0”法構(gòu)成M=13的異步計數(shù)器。解：題6.13（2）電路圖6.14 用DFF和適當(dāng)門電路實(shí)現(xiàn)圖6.14的輸出波形Z。提示：先用DFF構(gòu)成M=5的計數(shù)器，再用Q3、Q2、Q1和CP設(shè)計一個組合網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)輸出波形。 CP Z 000 001 010 011 100解：6.15 試用DFF和與非門實(shí)現(xiàn)圖6.15“待設(shè)計電路”。要求發(fā)光二極管前3s亮，后2s暗，如此周期性重復(fù)。解： 6.16 試寫出圖6.16中各電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表。（a） (b)解：（a） (b) CR=Q3Q1 LD=Q3Q1Q3 Q2 Q1 Q0Q3 Q2 Q1 Q000000001001000

9、1101000101011001111000100100110100010101100111100010011010 M=10 M=86.17 寫出圖6.17電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表及模長M=? 解：狀態(tài)轉(zhuǎn)移表：Q3 Q2 Q1 Q000000011010001111000101111001111置3置7置11置15 M=86.18 試分析圖6.18能實(shí)現(xiàn)M=?的分頻。解：74161（1）的Q3接至74161（2）的CP，兩74161為異步級聯(lián)，反饋狀態(tài)為（4C）H=76，又利用異步清0端，所以M=76。6.19試用74161設(shè)計循環(huán)順序為0,1,2,3,4,5,10,11,12,13,14,15,0

10、,1的模長為12的計數(shù)電路。解： 為了使其具有自啟動性，將Q3，Q1接入與非門。6.20 試用74161設(shè)計能按8421BCD譯碼顯示的059計數(shù)的60分頻電路。解：CP M=6 M=106.21 試用TFF實(shí)現(xiàn)符合下述編碼表的電路。 Q3 Q2 Q1 Q0000001000101011001111000110011011111解：略。6.22 試分析圖6.22（a）（b）2個計數(shù)器的分頻比為多少？解：M=M1M2=636.23 試說明圖6.23電路的模值為多少，并畫出74160（）的Q0、Q1、Q2、Q3端，74160（）的Q0和RD端的波形，至少畫出一個周期。解：M=15 0 1 2 3

11、4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15()Q0()Q1()Q2()Q3()Q0 RD6.24 試寫出圖6.24中各電路的狀態(tài)編碼表及模長。解：（1）異步清0，8421BCD碼 （2）異步置9 5421BCD碼Q3 Q2 Q1 Q0Q0 Q3 Q2 Q1 00000001001000110100 M=5 00000001001000110100100010011100 M=86.25 試用7490設(shè)計用8421BCD編碼的模7計數(shù)器。（1）用R01、R02作反饋端；（2）用S91、S92作反饋端。解：（1） （2） 6.26 試用7490設(shè)計用5421BCD編碼的模7計數(shù)器。

12、（1）用R01、R02作反饋端；（2）用S91、S92作反饋端。解： （1） （2） 6.27 寫出圖6.27分頻電路的模長解：M1=6，M2=8 電路的模長應(yīng)為6和8的最小公倍數(shù)24，即M=24。6.28 寫出圖6.28的模長及第一個狀態(tài)和最后一個狀態(tài)。解：M1=7，M2=8 電路的模長應(yīng)為7和8的最小公倍數(shù)56，即M=56。6.29 圖6.29是串入、并入串出8位移存器74165的邏輯符號。試用74165設(shè)計一個并行串行轉(zhuǎn)換電路，它連續(xù)不斷地將并行輸入的8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行輸出，即當(dāng)一組數(shù)據(jù)串行輸出完畢時，立即裝入一組新的數(shù)據(jù)。所用器件不線，試設(shè)計出完整的電路。解： 6.30 電路如圖6.3

13、0所示，試寫出其編碼表及模長并說明理由。解：Q3 Q2 Q1 Q0000000010010001101000101011001111000M=10，因為反饋狀態(tài)為1100，在8421BCD碼中不會出現(xiàn)。所以模長仍為10。6.31 現(xiàn)用信號為f1=100Hz的矩形波，試用兩塊7490將該信號變換成f0=2Hz的方波。解： M1=5（8421BCD） M2=10（5421BCD）6.32 試用一片7490和一個JKFF構(gòu)成M=12的分頻電路。并要求該電路的第一狀態(tài)為0001。解： 6.33 在上題中，若要求其輸出為8421BCD譯碼顯示時，即計數(shù)狀態(tài)為01，02，11，12編碼。試再用一片7490

14、和一個JKFF實(shí)現(xiàn)電路。解： 6.34 試用一片7490和一片八選一數(shù)據(jù)選擇器74151實(shí)現(xiàn)圖6.14輸出波形Z。 CP Z解： 6.35 用DFF設(shè)計移位型序列信號發(fā)生器，要求產(chǎn)生的序列信號為（1） （2）111100100。解：（1）電路圖為： （2）6.36 試用DFF設(shè)計一個序列信號發(fā)生器。使該電路產(chǎn)生序列信號1110100。解： 6.37 試用JKFF設(shè)計循環(huán)長度M=12的序列信號發(fā)生器。解：該題要求設(shè)計一個已知序列長度的序列信號發(fā)生器，可以用修改最長線性序列的方法得到 6.38 分析圖6.28電路，試寫出其編碼表及模長。解：狀態(tài)編碼表為：(其中Q0為第二個74194的Q0)序號Q0

15、 Q1 Q2 Q3 Q0Z啟動123456789000001000011000111001111011111011110011100011000010000011111因此M=10。6.39試寫出圖6.39的74194輸出端的編碼表及數(shù)據(jù)選擇器輸出端F處的序列信號。解： F處的序列為：0100001011。6.40 寫出圖6.40中74161輸出端的狀態(tài)編碼表及74151輸出端產(chǎn)生的序列信號。解： F處的序列信號為：1111000110。6.41 試寫出圖P6.41中74194輸出端Q0處的序列信號。解：Q0處的序列信號為：001。6.42 用74194設(shè)計序列信號發(fā)生器產(chǎn)生序列信號：（1）1

16、110010，；（2）101101,。解：（1）F11111=1M1 Q0 Q1 Q2 Q3M0 74194 CRDSR DSLCP D0 D1 D2 D3 （2）FM1 Q0 Q1 Q2 Q3M0 74194 CRDSR DSLCP D0 D1 D2 D3 1111CP0題6.42（2）電路圖6.43 試用74161、74151及少量與非門實(shí)現(xiàn)如下功能：當(dāng)S=0時，產(chǎn)生序列1011010；當(dāng)S=1時，產(chǎn)生序列1110100。解： END0D1 74151 YD2D3D4D5D6D7 A2 A1 A01S 1SSSSF&1P Q3 Q2 Q1 Q0T 74161 QccLD CRCP D3 D

17、2 D1 D0 11CP題6.43電路圖6.44試用74161、74151及若干與非門設(shè)計一電路同時輸出兩個不同的序列信號：Z1=111100010和Z2=101110001。（不另加控制信號）解： DSL111101Q01 0 1 Q011CP0END0D1 74151 YD2D3D4D5D6D7 A2 A1 A0P Q3 Q2 Q1 Q0T 74161 QccLD CRCP D3 D2 D1 D0 Z2Z11&題6.44電路圖6.45 設(shè)計一個小汽車尾燈控制電路。小汽車左、右兩側(cè)各有3個尾燈，要求：（1）左轉(zhuǎn)彎時，在左轉(zhuǎn)彎開關(guān)控制，左側(cè)3個燈按題圖P6.45所示周期性地亮與滅；（2）右轉(zhuǎn)彎時，在右轉(zhuǎn)彎開關(guān)控制，左側(cè)3個燈按題圖P6.45所示周期性地亮與滅；（3）左、右兩個開關(guān)都作用時，兩側(cè)的燈做同樣的周期地亮與滅；（4）在制動開關(guān)（制