数电第五章习题答案 .doc

自我检查题

5.1 时序电路和组合电路的根本区别是什么？同步时序电路与异步时序电路有何不同？

解答：从功能上看，时序电路任何时刻的稳态输出不仅和该时刻的输入相关，而且还决定于该时刻电路的状态，从电路结构上讲，时序电路一定含有记忆和表示电路状态的存储器。而组合电路任何时刻的稳态输出只决定于该时刻各个输入信号的取值，由常用门电路组成则是其电路结构的特点。

在同步时序电路中，各个触发器的时钟信号是相同的，都是输入CP脉冲，异步时序电路则不同，其中有的触发器的时钟信号是输入cp脉冲，有的则是其他触发器的输出，前者触发器的状态更新时同步的，后者触发器状态更新有先有后，是异步的。 5.2 画出图T5.2所示电路的状态和时序图，并简述其功能。

FF01JQ0FF11JQ1FF2&1JQ2YC11KC1C1cpQ01KQ11KQ2图T5.2解:

（1）写方程式 驱动方程 J0?K0?Q2n

n J1?K1?Q0nn， K2?Q2 J2?Q1nQ0

输出方程：Y?Q2 （2） 求状态方程

n?1nnnnQ0?J0Q0n?K0Q0?Q2nQ0n?Q2nQ0?Q2nQ0n?Q2Q0 nnQ1n?1?J1Q1n?K1Q1n?Q0Q1n?Q0nQ1n?Q1nQ0?Q1nQ0n n?1nnnn Q2?J2Q2n?K2Q2?Q1nQ0Q2n?Q2nQ2?Q2nQ1nQ0n（3）画状态图和时序图 状态图如下图所示：

000/1/0001/0/1/0111/1100/0011010/1110101时序图如下图所示：

CPQ0Q1

5.3 试用边沿JK触发器和门电路设计一个按自然态序进行计数的七进制同步加法计数器。 解：（1）状态图如下图：

Q2/1000/0001/0010/0011/0100/0101/0110

（2）求状态方程、输出方程

n?1n?1n?1 Q2Q1Q0/C的卡诺图如下图所示：

输出方程为C?Q2Q1

nnnQ2Q1nQ0n000111×××/×10000/1

0001/0010/0100/0011/01101/0110/0

状态方程：

nn?1nnn?1?Q2nQ1nQ0n Q0Q2?Q1nQ0?Q2Q1n Q1n?1?Q1nQ0?Q1nQ0n?Q2nQ1n

驱动方程：

n?1nnnnnnnnQ2?Q1nQ0(Q2n?Q2)?Q1nQ2?Q1nQ0Q2n?Q1nQ2?Q2Q1Q0 nQ1n?1?Q0Q1n?Q2nQ0nQ1n

n?1n Q0?(Q2n?Q1n)Q0n?1Q0Q与JK触发器的特性方程 Q n ? J Q n ? K n 比较，可以得到驱动方程 ?1n 、 K2?QnJ2?Q1nQ01

n 、K1?Q2nQ0n J1?Q0nnJ0?Q2n?Q1n?Q2Q1 K0?1

（4） 无效状态转换情况 111/1000 能自启动

（5） 逻辑图如下图所示：

&1c &FF01JFF1FF21C11KQ0Q0&1JC11KQ1Q1&1JC11KQ2Q2

cp5.4 画出用时钟脉冲上升沿触发的边沿D触发器组成的4位二进制异步加法计数器和减法计数器的逻辑电路图。

加法计数器和减法计数器的逻辑电路图如下所示：

FF0D0CPQ0FF1Q1FF2Q2FF31DC1Q01DC1Q11DC1Q21DC1Q3Q3C/D& ≥ 1 & ≥ 1 & ≥ 1 15.5 试画出用两片74161构成的24进制计数器的电路连线图。 用两片74161构成的二十四进制计数器的电路连线成图如下所示：

Q01Q1Q2Q3CO1LDQ4Q5Q6Q7COLD1&Q0Q1Q2Q374161Q0Q1Q2Q374161CPD0D1D2D3CRD0D1D2D3CR

5.6 试画出用两片4位双向移位寄存器74LS194组成的8位双向移位寄存器的连线图。 用两片4位双向移位寄存器74LS194组成的8位双向移位寄存器的连线图如下所示：

Q0Q1Q2Q3M1M0Q4Q5Q6Q7M1M0CRCPDSRQ0Q1Q2Q374LS194CRCPDSRQ0Q1Q2Q374LS194D0D1D2D3D0D1D2D3DSLD0D1D2D3DSLD4D5D6D7

5.7 指出下列各种触发器中哪些可以用来构成移位寄存器和计数器，哪些不能，凡能者在（ ）内打√，不能者打×。

(1)基本RS触发器（×） （2）同步RS触发器（×） （3）同步D锁存器（×） （4）边沿D触发器（√） （5）边沿JK触发器（√） 5.8 RAM和ROM在电路结构和工作原理上有何不同？

思考题与习题

[题5.1] 时序电路如图P5.1所示，起始状态Q0Q1Q2=001，画出电路的时序图。

1DC1CPFF0Q01DC1FF1Q11DC1FF2Q2Q2Q0图P5.1Q1

nnnn?1n?1n?1状态图如下图所示：Q0Q1Q2?Q0Q1Q2

000001010100011110101111

时序图如下所示：

CPQ2Q1Q0100100010001010

[题5.2] 画出P5.2所示电路的状态图。

1&1DC1CPFF0Q01DC1FF1Q11DC1FF2Q2Q0Q1图P5.2Q2

nn解:（1）驱动方程：D0?Q0Q1Q2,D1?Q0,D2?Q1

nnn

0/1000001/01×/000001×/000010×/000011×/000100×/0001011/0010111/0010101/0010011/0010001/0001111/000110（2）状态方程与输出方程 卡诺图如下所示：

nnnQ2Q1Q0MQ3n0000010110101101111011000101/00000000/000010/000100/000011/00××××/××××××/××0000/1001××××/××××××/××××××/××××××/××××××/××××××/××××××/××××××/××111001/001010/000000/011011/00××××/××××××/××××××/××××××/××100001/000010/000100/000011/000111/001000/000110/000101/00n?1nnnnnnnQ3?Q2Q1Q0?Q3Q1n?Q3Q0n C1?MQ2Q0 n?1nnnnnnQ2?Q3nQ2nQ1nQ0?Q2Q0n?MQ2Q1n C2?Q3Q1Q0

nnQ1n?1?Q3nQ2nQ1nQ0?MQ1nQ0?Q1nQ0n

n?1Q0?Q0n

（3）驱动方程：选用4个下降沿触发的边沿JK触发器

n?1nnnnnnnnn Q3?Q2Q1Q0?Q3Q1n?Q3Q0n J3?Q2Q1Q0,K3?Q1nQ0n?1nnnnQ2?Q3nQ2nQ1nQ0?Q2Q0n?MQ2Q1n J2?Q3nQ1nQ0,K2?Q0n?MQ1n

nnnn Q1n?1?Q3nQ2nQ1nQ0?MQ1nQ0?Q1nQ0n J1?(Q2n?M)Q0,K1?Q0n?1Q0?Q0n J0?K0?1

（4）逻辑图如下所示：

FF011JC11KQ0&Q0FF11JC11KQ1FF2&1JC11KQ2Q2FF3&1JC1&1KQ3&C1Q3Q1cpM≥1& ≥11&C2

（5）无效状态转换情况如下所示：

1100×/0001110/100/100/00011010010/0011011/0010000/0010100/001110×/0011111/010/1100000/011011

电路能够自启动。

[题5.13] 分析图P5.13所示各电路，画出他们的状态图和时序图，指出各是几进制计数器。

CPQ0CP0CP1Q1Q2Q3CPQ0CP0CP1Q1Q2Q3CPQ0CP0CP1Q1Q2Q374290(1)74290(2)74290(3)S9AS9BR0AR0B0(a)S9AS9BR0AR0B00(b)图P5.13S9AS9BR0AR0B00(c)0

求状态图如下所示：

nnnnn?1n?1n?1n?1Q3Q2Q1Q0?Q3Q2Q1Q0

(a)000000010010010100110100(c)0000100100010110001000110101

nnnnn?1n?1n?1n?1Q0Q1Q2Q3?Q0Q1Q2Q3

(b)0000110000011011001010100011100101001000

（a）五进制计数器 （b）九进制计数器 （c）七进制计数器

[题5.14]分析图P5.14所示各电路，画出他们的状态图和时序图，指出各是几进制计数器。

&11Q0CTTCTPCPQ1Q2Q3COLD&111Q0CTTCTPCPQ1Q2Q3COLD7416374161CPCRD0D100D2D300CPCRD0D1D2D30110(a)00(b)图P5.14（a）十三进制计数器（74163同步清零）； （b）十三进制计数器（74161同步置数）。 （1）状态图如下所示：

nnnnn?1n?1n?1n?1Q3Q2Q1Q0?Q3Q2Q1Q0

0000110010110001101000101001001110000100011101010110

（2）时序图如下图所示：

CPQ1Q2Q3Q4[题5.15] 画出利用下列方法构成的六进制计数器的连接图： （1）利用74161的异步清零功能； （2）利用74163的同步清零功能；

（3）利用74161或74163的同步置数功能； （4）利用74290的异步清零功能。 解：连线图分别如下所示：

&1CTTCPCTPQ0Q1Q2Q3&1CTTCPCTPQ0Q1Q2Q3COLDCOLD7416174163D0D1(a)D2D3CRD0D1D2D3CR(b)&1CTTCPCTPQ0Q1Q2Q3CPCOLDQ0CP0CP1Q1Q2Q37429074161S9AS9BR0AR0BD0D1(c)D2D3CR(d)

[题5.16]试分别画出用74161的异步清零和同步置数功能构成的下列计数器的连线图： （1）10进制计数器；

（2）60进制计数器; （3）100进制计数器； （4）180进制计数器。

解（1）

SN=1010CR=Q1Q3&SN-1=1001LD=Q0Q3&CTTQ0Q1Q2Q3COLD1CTTCPCTPQ0Q1Q2Q3COLDCPCTP7416174161D0D1D2D3CRD0D1D2D3CR

（2）

SN=00111100CR=Q5Q4Q3Q2Q4Q5Q0Q1Q2Q3COLD1CPCTTCTPQ0Q1Q2Q3COLDCTTCTP&7416174161D0D1D2D3CRCPD0D1D2D3CR

SN-1=00111011LD=Q5Q4Q3Q2Q1Q0Q4Q5Q0Q1Q6Q2Q7Q3COLD1CPCTTCTPQ0Q1Q2Q3COLDCTTCTP&7416174161D0D1D0D1D2D2D3D3CRCPD0D1D4D5D6D7D2D3CR

（3）

SN=01100100CR=Q6Q5Q2Q4Q5Q0Q1Q6Q2Q7Q3COLD1CPCTTCTPQ0Q1Q2Q3COLDCTTCTP&7416174161D0D1D2D3CRCPD0D1D2D3CRD4D5D6D7

SN-1=01100011LD=Q6Q5Q1Q0Q4Q5Q0Q1Q6Q2Q7Q3COLDD6D71CPCTTCTPQ0Q1Q2Q3COLDCTTCTP&7416174161D0D1D0D1D2D3D2D3CRCPD0D1D4D5D2D3CR

（4）

SN=10110100CR=Q7Q5Q4Q2Q4Q5Q0Q1Q6Q2Q7Q3COLD1CPCTTCTPQ0Q1Q2Q3COLDCTTCTP&7416174161D0D1D0D1D2D3D2D3CRCPD0D1D4D5D2D3D6D7CR

SN-1=10110011CR=Q7Q5Q4Q1Q0Q4Q5Q0Q1Q6Q2Q7Q3COLD1CPCTTCTPQ0Q1Q2Q3COLDCTTCTP&7416174161D0D1D2D3CRCPD0D1D2D3D0D1D2D3CRD4D5D6D7

[题5.17] 试分别画出用74290构成的下列计数器的连线图： （1）9进制计数器； （2）50进制计数器； （3）88进制计数器； （4）30进制计数器。 解：（1）连线图如下图所示：

SN=S9=1001R0AR0B=Q3Q0

CPCP0CP1Q0Q1Q2Q374290S9AS9BR0AR0B

（2）连线图如下图所示：

SN=S50=01010000Q0R0AR0B=Q6Q4Q1Q2Q3

Q4Q0CP0CP1Q5Q1Q6Q2Q7Q3CPCP0CP1Q0Q1Q2Q37429074290S9AS9BR0AR0BS9AS9BR0AR0B

（3）连线图如下图所示：

SN=S88=10001000R0AR0B=Q7Q3

CPCP0CP1Q0Q0Q1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q5Q0CP0CP1Q1Q6Q2Q7Q37429074290S9AS9BR0AR0BS9AS9BR0AR0B

（4）连线图如下图所示：

SN=S30=00110000R0AR0B=Q5Q4

CPCP0CP1Q0Q0Q1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q5Q0CP0CP1Q1Q6Q2Q7Q37429074290S9AS9BR0AR0BS9AS9BR0AR0B

[题5.18] 试分别画出用74164构成的下列环形计数器的连线图： （1）3位环形计数器； （2）5位环形计数器； （3）7位环形计数器。 解：

nnn（1）DS?Q2 （2）DS?Q4 （3）DS?Q6

连线图如下图所示：

Q2Q4Q6Q7Q0Q1Q0Q1...74164Q7Q0Q1...74164...74164Q7DSADSBCP1CRDSADSBCP1CRDSADSBCP1CR

[题5.19]试分别画出用74164构成的虾类扭环形计数器的连线图： （1）3位扭环形计数器；

（2）4位能自启动的扭环形计数器； （3）8位扭环形计数器。 解：连线如图所示：

Q2Q0Q1Q3Q7Q0Q1Q7Q0Q1...74164...7416411Q7...741641DSAQ7DSADSBCP1CRDSADSBCP1

CRDSBCP1CR

[题5.20]试分别画出用74164构成的最大长度移位型计数器的连线图： （1）3位最大长度移位计数器；

（2）4位最大长度能自启动的移位型计数器； （3）7位最大长度移位型计数器。 解：

nnnnnn（1）DS?Q2 （2）DS?Q3 （3）DS?Q6 ?Q0?Q0?Q0Q2Q0Q1Q3Q7Q0Q1Q6Q7Q0Q1...74164...74164...74164=1=1=1Q7DSADSBCP1CRDSADSBCPCR1DSADSBCP1CR

[题5.21]试说明静态RAM存储单元和动态RAM存储单元的主要区别是什么？他们各有什么特点。

解：静态RAM的存储单元式静态触发器，存储的代码只要不断电就可以长期保持。动态RAM是用MOS管电容存储代码，信息保持时间短，而且读出是破坏性的，需要及时重写，即使不读出，也要定时重写，否则内容就会丢失。

[题5.22] 试分别画出用两片6116构成2K*16位和4K*8位存储器的连线图。 （1）2K×16寄存器如下图所示:

D0D1D0D1D7D8D9D0D1D15...6116D7...6116D7A0A1...A10DEWECSA0DEWECSA1A0A1...A10DEWECSDEWECS...A10CSWEDE

（2）4K×8寄存器如下图所示:

D0D1D0D1D7...6116D7D0D1...6116D7A0A1...A10DEWECSA0DEWECSA1A10A11A0A1...A10DEWECSDEWECS...1WEDE

[题5.23] 试画出用一片74LS163和两片74LS138组成的16输出计数型顺序脉冲发生器的连线图。

解：连线图如下所示：

Y0Y1Y0Y1A0A1A2......74138(1)Y7Y7Y8Y9Y0Y1A0A1A2......74138(2)Y15Y7STBSTCSTA1STBSTCSTA1CPCTTCTPQ0Q1Q2Q3COLD74LS163CRD0D1D2D3

[题5.24] 试比较可编程逻辑器件PROM、PLA、PAL和GAL的主要特点。 解：

PROM：可编程只读存储器，其内容可由用户编好后写入，但内容只能写一次，一经写入就不能改变。

电路结构：与阵列固定，或阵列可编程，芯片面积大，利用率低，信号开关延时长，工作速度低。

PLA：可编程逻辑阵列，电路结构中与阵列和或阵列都可以编程，其阵列规模小，价格贵，门利用率低，使用不广泛。

PAL：可编程阵列逻辑，其或阵列固定，与阵列可编程，速度高，价格低，可借助编程器进行现场编程，但其输出方式固定而不能重新组态，编程时一次性，因此它的使用仍有局限性。

GAL:通用阵列逻辑，阵列结构域PAL相同，其输出采用逻辑宏单元结构，输出方式用户可以根据需要自行组态，因此功能更强，使用灵活，应用广泛。

Y0Y1Y0Y1A0A1A2......74138(1)Y7Y7Y8Y9Y0Y1A0A1A2......74138(2)Y15Y7STBSTCSTA1STBSTCSTA1CPCTTCTPQ0Q1Q2Q3COLD74LS163CRD0D1D2D3

[题5.24] 试比较可编程逻辑器件PROM、PLA、PAL和GAL的主要特点。 解：

PROM：可编程只读存储器，其内容可由用户编好后写入，但内容只能写一次，一经写入就不能改变。

电路结构：与阵列固定，或阵列可编程，芯片面积大，利用率低，信号开关延时长，工作速度低。

PLA：可编程逻辑阵列，电路结构中与阵列和或阵列都可以编程，其阵列规模小，价格贵，门利用率低，使用不广泛。

PAL：可编程阵列逻辑，其或阵列固定，与阵列可编程，速度高，价格低，可借助编程器进行现场编程，但其输出方式固定而不能重新组态，编程时一次性，因此它的使用仍有局限性。

GAL:通用阵列逻辑，阵列结构域PAL相同，其输出采用逻辑宏单元结构，输出方式用户可以根据需要自行组态，因此功能更强，使用灵活，应用广泛。

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