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数字电路与逻辑设计第五章

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(完整版)数字电路与逻辑设计课后习题答案蔡良伟(第三版)

(完整版)数字电路与逻辑设计课后习题答案蔡良伟(第三版)
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3-6
3-7
3-8
3-9
3-10
求减数的补码，然后与被减数相加即可。电路图如下：
3-11
3-12
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
3-13
(1)真值表：
（2）电路图
3-14
3-15
第四章习题
4-1
4-2
4-3
4-4
4-5
4-6
4-7
4-8
4-9
4-10
RSDRSJK RST
4-11
(1)转换真值表
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1
1 0 1 0
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
00 11
0 1 0 0
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1 0 0 1
××××
××××
××××
××××
××××
1×0×1×0×
0×0×0××1
0×0××1 1×
0×0××0×1
0××1 1×1×

VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计 (5)[88页]

VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计 (5)[88页]
第5章 VHDL构造体的描述方式
第5章 VHDL构造体的描述方式
5.1 构造体的行为描述方式 5.2 构造体的寄存器传输(RTL)描述方式 5.3 构造体的结构描述方式 习题与思考题
第5章 VHDL构造体的描述方式
5.1 构造体的行为描述方式
什么样的描述属于行为描述方式，这一点目前还没有确 切的定义，所以在不同的书刊中，对相同或相似的某些用 VHDL描述的逻辑电路的程序有不同的说明。有的说明为行 为描述方式，有的说明为寄存器传输描述方式。但是，有一 点是明确的，行为描述方式是对系统数学模型的描述，其抽 象程度比寄存器传输描述方式和结构描述方式更高。
第5章 VHDL构造体的描述方式
5.1.2 延时语句 在VHDL中存在两种延时类型：惯性延时和传输延时。
这两种延时常用于VHDL的行为描述方式。 1．惯性延时 在VHDL中，惯性延时是缺省的，即在语句中如果不作
特别说明，产生的延时一定是惯性延时，这是因为大多数器 件在行为仿真时都会呈现这种惯性延时。
第5章 VHDL构造体的描述方式
第5章 VHDL构造体的描述方式
在例5-2中用了两个语句：第一个语句是选择语句，第 二个语句是代入语句。这两个语句是条件代入类型语句。也 就是说，只有WHEN后面所指定的条件得到满足时，指定的 代入值才被代入信号量sel或输出量q。
当第一个语句执行时，将使用选择信号。根据选择信号 sel的当前值，后跟的5种状态下的值i0～i3、'X' 中的一个值 将通过输出端口q输出。在正常情况下，q端将选择i0～i3之 一输出，在非正常情况下将输出 'X' 值。
第5章 VHDL构造体的描述方式
几乎所有器件都存在惯性延时，因此，硬件电路的设计 人员为了逼真地仿真硬件电路的实际工作情况，在代入语句 中总要加上惯性延时时间的说明。例如：

数字电路与逻辑设计课后习题答案蔡良伟(第三版)

数字电路与逻辑设计课后习题答案蔡良伟(第三版)

数字电路答案 第一章习题1-1 （1）10108222*86*8268201011026261011021616101100001011016（2） 211081081*85*84*81548200110010115415411011002166110110*********6CC（3）10110813.1251*85*81*815.18200100110115.115.11101.00121621101.0011101.0010.2DD（4）211108131.6252*80*83*85*8203.582010000011101203.5203.510000011.1012168310000011.10110000011.101083.AA1-2（1）285510110110110155 2162101101001011012DD10810555*85*845（2）2834511100101011100101345 216511100101111001015EE2108103453*84*85*8229（3）28514101.0011101.0011005.14 21653101.00110101.00115.30128105.145*81*84*85.1875（4）28744100111.101100111.10147.421627100111.10100100111.101027.AA101018625.398*58*78*45.47=++=-1-3 （1）10810161*86*8148200111016161110 21611101110EE（2）218101721*87*82*812282001010111172172111101016727101001111111010A A==（3）101281061.536*81*85*83*849.6728200111010101161.5361.53110001.101011 21631110001.10101100110001.1010110031.AC AC（4）21012810126.741*82*86*87*84*886.937582001010100110111126.74126.741010110.1111216561010110.111101010110.111156.FF1-4 （1）1620010101022101010A A28521010101010105210810525*82*842（2）16210110010111122101100101111B F B F2875451011001011111011001011115457321081054575*84*85*87*82863（3）1621101111000113.3.11010011.111D E D E28732311010011.111011010011.111323.72101810323.73*82*83*87*8211.875（4）162000111111100001110011 3.913.9111000011.11111001C F C F28770362111000011.11111001111000011.111110010703.762210123810703.7627*80*83*87*86*82*8451.97261-5（1）AC AB C B A +=+)(左式＝右式，得证。

《数字电子技术基础》课后习题答案

《数字电子技术基础》课后习题答案

《数字电路与逻辑设计》作业教材：《数字电子技术基础》（高等教育出版社，第2版，2012年第7次印刷）第一章：自测题：一、1、小规模集成电路，中规模集成电路，大规模集成电路，超大规模集成电路5、各位权系数之和，1799、01100101，01100101，01100110；11100101，10011010，10011011二、1、×8、√10、×三、1、A4、B练习题：、解：(1) 十六进制转二进制： 4 5 C0100 0101 1100二进制转八进制：010 001 011 1002 13 4十六进制转十进制：(45C)16=4*162+5*161+12*160=(1116)10(2) 十六进制转二进制： 6 D E . C 80110 1101 1110 . 1100 1000 二进制转八进制：011 011 011 110 . 110 010 0003 3 3 6 . 6 2十六进制转十进制：()16=6*162+13*161+14*160+13*16-1+8*16-2=()10所以：()16=()2=()8=()10(3) 十六进制转二进制：8 F E . F D1000 1111 1110. 1111 1101二进制转八进制：100 011 111 110 . 111 111 0104 3 7 6 . 7 7 2十六进制转十进制：(8FE.FD)16=8*162+15*161+14*160+15*16-1+13*16-2=(2302.98828125)10 (4) 十六进制转二进制：7 9 E . F D0111 1001 1110 . 1111 1101二进制转八进制：011 110 011 110 . 111 111 0103 6 3 6 . 7 7 2十六进制转十进制：(79E.FD)16=7*162+9*161+14*160+15*16-1+13*16-2=(1950. 98828125)10 所以：()16.11111101)2=(363)8=(1950.98828125)10、解：(74)10 =(0111 0100)8421BCD=(1010 0111)余3BCD(45.36)10 =(0100 0101.0011 0110)8421BCD=(0111 1000.0110 1001 )余3BCD(136.45)10 =(0001 0011 0110.0100 0101)8421BCD=(0100 0110 1001.0111 1000 )余3BCD (374.51)10 =(0011 0111 0100.0101 0001)8421BCD=(0110 1010 0111.1000 0100)余3BCD、解（1）(+35)=(0 100011)原= (0 100011)补（2）(+56 )=(0 111000)原= (0 111000)补（3）(-26)=(1 11010)原= (1 11101)补（4）(-67)=(1 1000011)原= (1 1000110)补第二章：自测题：一、1、与运算、或运算、非运算3、代入规则、反演规则、对偶规则二、2、×4、×三、1、B3、D5、C练习题：2.2：（4）解：（8）解：2.3：（2）证明：左边=右式所以等式成立（4）证明：左边=右边=左边=右边，所以等式成立（1）（3）2.6：（1）2.7：（1）卡诺图如下：BCA00 01 11 100 1 11 1 1 1所以，2.8：（2）画卡诺图如下：BC A 0001 11 100 1 1 0 11 1 1 1 12.9：如下：CDAB00 01 11 1000 1 1 1 101 1 111 ×××10 1 ××2.10：（3）解：化简最小项式：最大项式：2.13：（3）技能题：2.16 解：设三种不同火灾探测器分别为A、B、C，有信号时值为1，无信号时为0，根据题意，画卡诺图如下：BC00 01 11 10A0 0 0 1 01 0 1 1 1第三章：自测题：一、1、饱和，截止7、接高电平，和有用输入端并接，悬空；二、1、√8、√；三、1、A4、D练习题：、解：(a)Ω，开门电阻3kΩ，R>R on，相当于接入高电平1，所以(e) 因为接地电阻510ΩkΩ，R<R off，相当于接入高电平0，所以、、解：(a)(c)(f)、解： (a)、解：输出高电平时，带负载的个数2020400===IH OH OH I I N G 可带20个同类反相器输出低电平时，带负载的个数78.1745.08===IL OL OL I I NG反相器可带17个同类反相器EN=1时，EN=0时，根据题意，设A为具有否决权的股东，其余两位股东为B、C，画卡诺图如下，BC00 01 11 10A0 0 0 0 01 0 1 1 1则表达结果Y的表达式为：逻辑电路如下：技能题：：解：根据题意，A、B、C、D变量的卡诺图如下：CD00 01 11 10AB00 0 0 0 001 0 0 0 0 11 0 1 1 1 10 0 0 0 0电路图如下：第四章：自测题：一、2、输入信号，优先级别最高的输入信号7、用以比较两组二进制数的大小或相等的电路，A>B 二、 3、√ 4、√ 三、 5、A 7、C练习题：4.1；解：(a)，所以电路为与门。

数字电路与逻辑设计复习

数字电路与逻辑设计复习
(4)给定F的或与表达式求F的标准与非-与非表达式: 由F的或与表达式→卡诺图→得到F的与或表达式→两次求反→ F的标准或非-或非表达式
第二章 逻辑函数及其简化 公式法化简
① F=(A⊕B)(B⊕C) ●A+B+A+C
解: F=[(A⊕B)(B⊕C) +A+B] ●(A+C) =[(AB+AB)(BC+BC)+A+B) ●(A+C)
第二章 逻辑函数及其简化 1 若A、B、C、D、E为某逻辑函数输入变量，函数的最大项表达式 所包含的最大项的个数不可能是： A 32 B 15 C 31 D 632 2 以下表达式中符合逻辑运算规则的是： A. C●C=C2 B. 1+1=10 C. 0﹤1 D. A+1=1 3 符合逻辑运算规则的是: A. 1×1=1 B. 1+1=10 C. 1+1=1 D. 1+1=2 4 逻辑函数F=AB+CD+BC的反函数F是:_____;对偶函数F﹡是:____; 5 逻辑代数的三个重要规则是:_________,__________,_________ 当逻辑函数有n个变量时,共有____种变量取值组合。 6 异或与同或在逻辑上正好相反，互为反函数，对吗？ 7 逻辑变量的取值，1比0大，对吗？ 8 F=A⊕B⊕C=A⊙B⊙C,对吗? 答案：1. D 2. D 3. C 4. ___ 5. ____ ____ 6. √ 7. × 8. √
第一章 绪论 1．数制的转换 (1)任意进制→十进制(按位权展开相加) (2)十进制→任意进制(除R取余,乘R取整) (3) 二进制--八进制--十六进制(中介法) (4)精度要求(1/Ri＜精度要求值) 2．常用的BCD码 有权码(8421码、2421码、5121码、631-1码) 无权码(余3码，移存码、余3循环码)。

数字电路与逻辑设计总复习题

数字电路与逻辑设计总复习题

(2)若F(A,B,C)= ∏M( 3, 5, 6, 7) , 则F(A,B,C)=∑m(?)。 解: ∵ F(A,B,C)= ∏M( 3, 5, 6, 7) , 则 F(A,B,C)= ∑ m( 0 , 1 , 2 , 4 ) F(A,B,C)= ∑m( 3, 5, 6, 7)
(5)试写出下列各函数表达式F的F和F′的最小项表 达式。 (1) F ABCD ACD BC D (2) F AB A B BC
=∏(0,1,3)
(3)F(A,B,C)=1⊕A⊕BC=∑m(?)
解: F(A,B,C)= A ⊕ BC
= A· + A · BC BC =A (B + C ) +ABC = A B +A C +ABC
F(A,B,C)= ∑( 0, 1, 2 ,7 )
八、若F1(A,B,C)=∑m(0, 1, 2, 3) ， F2(A,B,C)=∏M(0, 1, 2, 3) , 则F1⊕ F2=（ ? ）。 解:
= A (B C + B) + B + C =A( B +C ) + B + C =A+ B + C + B + C =A+ 1 = 1
解: F=A B( C + D )+B C+A B+A C+B C+B C D =A B C+A B D+B+A B+A C +B C D =A C+A D + B + A +A C +C D =C + D +B +A +C D
ABCD=0001 F=0⊕0⊕0⊕0=0 ABCD=0010 F=0⊕0⊕1⊕1=0

时序逻辑电路51概述52时序逻辑电路的状态转换表

时序逻辑电路51概述52时序逻辑电路的状态转换表

数字电路与逻辑设计
④ 列状态表： 状态表的已知条件是电路的 外输入和各触发器的原状态；待求量是该时序电 路的原状态所对应的外输出和各触发器的新状态. ⑤ 根据状态表画状态图(或时序图)。并分 析电路的逻辑功能。 ⑥ 对该时序逻辑电路进行电路分析，检查 自启动性能。
数字电路与逻辑设计
例5.3.1：分析下图5.3.1所示同步时序电路
（2）写出次态方程：

Q 0 n 1 J 0 Q 0 n K 0 Q 0 n Q1 n 1 J1 Q1 n K1Q1 n
数字电路与逻辑设计
（3）列出状态转换真值表，见下表5.3.2所示。
输入 现状
Q 1n Q 0n
触发器输入
输出
次态
Q1n+1 Q0n+1
X 0
0 0 0
数字电路与逻辑设计
第五章 时序逻辑电路
5. 1 概述 5. 2 时序逻辑电路的状态转换表、状态转换 图和时序图 5. 3 同步时序逻辑电路的分析和设计方法 5. 4 异步时序电路的分析和设计方法 5. 5 几种常用的时序逻辑电路 5. 7 时序逻辑电路的VHDL描述
数字电路与逻辑设计
5.1概述
逻辑电路
数字电路与逻辑设计
图5.2.2 图5.1.3电路的时序图
数字电路与逻辑设计
5.3 同步时序电路的分析与设计
同步时序电路的分析，就是已知具体电路, 通过分析其工作状态变化的过程及输入与输出之 间的关系，从而弄清该电路的逻辑功能，并给出 适当的文字描述，以便正确地使用这些电路。
数字电路与逻辑设计
5.3.1 同步时序逻辑电路的分析方法 同步时序电路分析的一般步骤如下： ① 从给定的逻辑图中写出每个触发器的驱 动方程(亦即存储电路中每个触发器输入信号的 逻辑函数式)。 ② 把得到的这些驱动方程代入相应触发器 的特性方程，得出每个触发器的状态方程，从而 得到由这些状态方程组成的整个时序电路的状态 方程组。 ③ 根据逻辑图写出电路的输出方程。

数字电路与逻辑设计第5章时序逻辑电路

数字电路与逻辑设计第5章时序逻辑电路
第5章 时序逻辑电路
图5-1时序逻辑电路的组成框图
根据图5-1，可以列出以下3个逻辑 方程组：
（5-1） （5-2） （5-3）
其中，式（5-1）称为输出方程，式 （5-2）称为驱动方程（或激励方程）， 式（5-3）称为状态方程。
qn1,qn2,…,qnj表示存储电路每个触发 器的初态，qn+11，qn+12,…，qn+1j表示存 储电路每个触发器的次态。
表5-2 74LS175的状态转换表
图5-7 74LS175的引脚排列图
5.3.2移位寄存器
在数字电路系统中，由于运算的需 要，常常要求输入寄存器的数码能逐位 移动，这种具有移位功能的寄存器，称 为移位寄存器。
移位寄存器的逻辑功能和电路结构 形式较多。
根据移位方向可分为单向移位寄存 器和双向移位寄存器两种；根据接收数 据的方式可分为串行输入和并行输入两 种；根据输出方式可分为串行输出和并 行输出。
所谓串行输入，是指将数码从一个 输入端逐位输入到寄存器中，而串行输 出是指数码在末位输出端逐位出现。
1.单向移位寄存器
单向移位寄存器，是指数码仅能作 单一方向移动的寄存器。可分为左移寄 存器和右移寄存器。如图5-8所示是由D 触发器组成的4位串行输入、串并行输出 的左移寄存器。
图5-8 4位左移寄存器
分析同步时逻辑电路的一般步骤如 下。
（1）写出存储电路中每个触发器的驱 动方程； （2）将驱动方程分别代入各触发器的 特性方程，得出每个触发器的状态方 程； （3）根据逻辑电路写出输出方程。
5.2.2时序逻辑电路的一般分析方法
实际上，从驱动方程、状态方程和 输出方程这3个方程中，还不能对时序逻 辑电路的逻辑功能有一个完全的了解， 还需要通过另外一些更直观的方法来分 析和描述时序逻辑电路的逻辑功能。这 里主要介绍3种比较重要而且常用的方法 ，分别是状态转移表、状态转移图、时 序图。

数字逻辑(欧阳星明)第五章

数字逻辑(欧阳星明)第五章

4．描述电路的逻辑功能。 由状态图可知，该电路是一个2 位二进制数可逆计数器。 当输入x=0 时，可逆计数器进行加1计数，其计数序列为 00 01 10 11
当输入x=1时，可逆计数器进行减1计数，其计数序列为 00 01 10 11 在时序逻辑电路分析中，除了状态图和状态表之外，通常 还用到时间图。时间图能较形象、生动地体现时序电路的工作 过程，并可和实验观察的波形相比较，是描述时序电路工作特 性的一种常用方式。
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第五章 同步时序逻辑电路
（2）现态与次态 同步时序电路中的现态与次态是针对某个时钟脉冲而言的。 现态----指时钟脉冲作用之前电路所处的状态。 次态----指时钟脉冲作用之后电路到达的状态。 注意：前一个脉冲的次态即后一个脉冲的现态！如 1 2 cp 次态=现态 次态=现态 （3）对时钟的要求 脉冲的宽度：必须保证触发器可靠翻转； 脉冲的频率：必须保证前一个脉冲引起的电路响应完全结 束后，后一个脉冲才能到来。 2. 异步时序逻辑电路 异步时序逻辑电路的存储电路可由触发器或延时元件组成， 电路中没有统一的时钟信号同步，电路输入信号的变化将直接导 致电路状态的变化。 8 3
19
第五章 同步时序逻辑电路
5.2.2分析举例 例1 用表格法分析下图所示同步时序逻辑电路。 解：该电路由两个J-K触 发器和一个异或门组成，电 路的输入为x，电路的状态 (即触发器状态)用y2 、y1 表示。 电路的输出即状态变量，因 此 ， 该 电 路 属 于 Moore 型 电 路的特例。
1.写出输出函数和激励函数表达式 该电路的输出即为状态，各触发器的激励函数表达式为 J1=K1=1 ；J2=K2=x⊕y1
24
第五章 同步时序逻辑电路
根据状态响应序列，可 作出时间图如下图所示。由 于前一个时钟脉冲的次态即 为后一个时钟脉冲的现态， 所以，时间图中可以将现态 和次态共用一个波形表示。

第五章 数字电路基础试题及答案

第五章 数字电路基础试题及答案

第五章 数字电路基础一、填空题：1.（7-4易）______AB AB +=。

2.（7-4易）_____A AB +=。

3.（7-4中）______A AB +=。

4.（7-4难）___________AB AC BC ++=。

5.（7-2易）逻辑代数有 、 和逻辑非三种基本运算。

6.（7-4易）1____A ⊕=。

7.（7-4易）A ⊙1=__________。

8.（7-2易）如果输入与输出的关系是"有0出1，全1出0"，这是 逻辑运算。

"全0出0，有1出1"，这是 逻辑运算。

9.（7-2中）异或门的逻辑功能是 、 。

10.（7-1易） 晶体二极管具有____________特性，利用这一特性可作开关电路。

11.（7-1易）晶体二极管从导通到截止需要一段时间，称之为_______________。

12.（7-1易） 晶体三极管通过对其基极电位控制，可使其处于________状态或_______状态。

13.（7-1易） 晶体三极管的U BE _____ U th (填>,<,或=)时，其处于截止状态。

（U th 为三极管发射结导通电压）。

14.（7-1中） 在实验和实际中，可在三极管的基极电阻上并联一个______________来加速管子开启和关闭速度。

15.（7-3易） n 个变量有________个最小项。

16.（7-2易） 三态输出与非门的输出端有三种状态：______，______，______。

17.（7-3中） （127）10＝( )2=( )8=( )1618.（7-3中） （254.25）10＝（ ）2＝（ ）8＝ （ ）1619.（7-3难）（2.718）10＝（ ）2（小数点后保留4位）＝ （ ）8＝（ ）1620.（7-4难）AB A C BC ++=_______________。

21.（7-1易）逻辑变量的取值有种，即。

数字电路与逻辑设计05-1

数字电路与逻辑设计05-1

目前随着半导体工业的飞速发展，中规模集 成电路已经逐渐淡出历史舞台，取而代之的 是集成度更高，功能更为强大，使用更为灵 活的CPLD/FPGA器件或者专用的ASIC器件。但 中规模集成电路中采用的一些常用的逻辑功 能，对于数字系统的设计和模块划分仍然具 有指导借鉴意义。 为了兼顾通用性，中规模集成电路的逻辑功 能多是根据实际应用中的功能需求为基础而 设计出来的，如同高级程序设计语言中的顺 序，选择，循环三大类控制语句一样。
常用逻辑功能模块
译码器
编码器
数据选择器 全加器
比较器
5-2
组合逻辑电路分析
依据给定逻辑电路，找出其输出与输入之间的 逻辑关系。通过分析，评价电路设计的优劣， 吸取优秀的设计思想或者给出改进意见。
• 组合逻辑电路分析的一般步骤：
依据电路写出输出函数表达式，对表达式进行 化简，列写真值表，对其功能进行评述。
注意：分析组合逻辑电路，应熟悉常用的各种逻 辑符号（如逻辑门符号以及中规模电路符号）及 其功能。
数字电路与逻辑设计
张林行
带着问题去学习
1、什么是组合逻辑电路？有何特点？ 2、如何分析给定组合逻辑电路的功能？ 3、组合逻辑的设计步骤？ 4、在组合逻辑设计过程中， design 与synthesis有什么不同？ 5、实现组合逻辑有哪些方式？针对不同的实 现方式，设计方法有什么不同？
吉林大学仪器科学与电气工程学院：数字电路与逻辑设计
组合逻辑电路特点：
1. 功能：任意时刻的输出仅取决于输入 2. 电路结构：不含存储或记忆元件
a1 a2
组合逻辑电路
y1
y2
an
组合逻辑电路的框图
ym
组合逻辑电路的输入/输出关 系可以用逻辑函数来表示。

第五章 时序逻辑电路

第五章 时序逻辑电路

D0
D1 D2 D3
(b) 逻辑功能示意图
5.1.2 寄存器
表5.2.3 CT74LS194的功能表
由该表可知它的主要功能如下。 （1）清零功能。 （2）保持功能。
5.1.2 寄存器
（3）并行置数功能。 （4）右移串行输入功能。 （5）左移串行输入功能。 三、寄存器的应用 1.实现数据的串/并行转换
5.1.1 数字电路概述
一、时序逻辑电路的分析 时序逻辑电路的分析是根据已知的逻辑电路图， 找出电路状态和输出信号在输入信号和时钟脉冲信 号作用下的变化规律，确定电路的逻辑功能。 1.时序逻辑电路的基本分析步骤 （1）列写电路方程 ①输出方程。 ②驱动方程。 ③状态方程。
5.1.1 数字电路概述
5.1.2 寄存器
一、数码寄存器 CT74LS175是用维持阻塞D触发器组成的4位寄存 器，它的逻辑图如图5.2.1所示。
Q0 Q0 FF0 CP CR 1D C1 D0 RD Q1 Q1 FF1 1D C1 D1 RD Q2 Q2 FF2 1D C1 D2 RD Q3 Q3 FF3 1D C1 D3 RD
CP 移位时钟脉冲
图5.2.2 由边沿D触发器组成的4位单向移位寄存器 （a）右移位寄存器；（b）左移位寄存器
例如，设串行输入数据为DI＝1011，首先将移 位寄存器的初始状态置为0，即Q3 Q2Q1Q0＝0000。 经过4个移位脉冲后，寄存器状态应为Q3 Q2Q1Q0 ＝1011，所以，串行输入数码的顺序依次是从高位 到低位，即在4个移位脉冲CP的作用下依次送入1、 0、1、1。
Q0 FF0 1D Di D0 C1 右移 输入 CP 移位时钟脉冲 Q0 D1 Q0 FF1 1D C1 Q1 Q1 D2 Q1 FF2 1D C1 Q2 D3 Q2 Q2 FF3 1D C1 Q3 Q3 右移 输出 Q3

数电课件第五章锁存器和触发器

数电课件第五章锁存器和触发器
器和主从触发器等。
不同类型的触发器具有不同的工 作特性和应用场景，可以根据实 际需求选择合适的触发器类型。
03 锁存器和触发器的应用
在时序逻辑电路中的应用
存储数据
锁存器和触发器可以用于存储数 据，在时序逻辑电路中作为寄存 器使用，保存数据以便后续处理。
控制信号
锁存器和触发器可以用于控制信号 的传递，在时序逻辑电路中作为控 制门使用，根据输入信号的变化来 控制输出信号的输出。
数电课件第五章锁存器和触发器
目录
• 锁存器概述 • 触发器概述 • 锁存器和触发器的应用 • 锁存器和触发器的实例分析 • 总结与展望
01 锁存器概述
定义与特点
01
02
定义：锁存器是一种具 特点 有存储功能的电路，能 在特定条件下保存数据， 即使在电源关闭或电路 其他部分出现故障的情 况下也能保持数据的完 整性。
分析
通过仿真验证了74HC74的触发器功能，并对其工作原理有了更深入的理解。
05 总结与展望
锁存器和触发器的重要性和应用价值
锁存器和触发器是数字电路中的基本元件，在时序逻辑电路和组合逻辑 电路中有着广泛的应用。
锁存器能够存储二进制数据，在数字系统中起到数据存储和传输的作用； 触发器则能够记忆二进制数据的状态，常用于实现时序逻辑电路如计数 器和寄存器等。
03
04
05
具有记忆功能，能够保 存前一个状态；
在时钟信号的驱动下， 通常由逻辑门电路构成， 完成数据的存储和读取； 如与门、或门和非门等。
工作原理
在时钟信号的控制下，锁存器在数据输入端接收数据，并在数据输出端输出数据。
当时钟信号处于低电平状态时，锁存器处于关闭状态，无法接收新的数据输入。

第五章 组合逻辑电路

第五章 组合逻辑电路

7
三．数据选择器的应用 1．数据选择器的扩展 作为一种集成器件，最大规模的数据选择器是 16选1 。 如果需要更大规模的数据选择器，可通过扩展实现。
用 74LS153 扩展成的 8 选 1 的数据选择器电路如图 2.13 所 示。当 A2=0 时，左 4 选 1 数据选择工作，通过 A1A0 选择 D0 、 D1 、 D2 、 D3 中的一个由 1Y 输出到 Y 。当 A2=1 时，右 4 选 1 数据选择工作，通过 A1A0 选择 D4 、 D5 、 D6 、 D7 中的一个 由2Y输出到Y。 若采用74LS253，则将1Y和2Y直接连接即可。以此类推， 两片8选1的数据选择器可以扩展为16选1，两片16选1可以 扩展为32选1数据选择器。
& A B C & P & & Ý 1 ¡ L
解：（1）由逻辑图逐级写出逻辑表达式。
P ABC
L AP BP CP A ABC B ABC C ABC
（2）化简与变换。
L ABC( A B C) ABC A B C ABC ABC
（3）由表达式列出真值表 （4）逻辑功能分析 可知，当 A 、 B 、 C 三个变 量不一致时，输出为“ 1” ， 该电路称为“不一致电路”
F ( X , Y , Z ) m(1,2,3,4,5,6)
解法 1 ：作逻辑函数 的真值表（由于此时做 成 表 2.7 的 形 式 有 一 定 困 难 ， 可 以 写 成 表 2.8 的形式）
设A1=X；A0=Y；由真 值表，并比较Z与L的关 系可得：D0=Z， D1=D2=1，D3= Z 。 （逻辑图略）
二．组合逻辑电路框图表示
任一组合逻辑电路均可以由以下逻辑框图表示。

《数字电子技术基础》课后习题答案

《数字电子技术基础》课后习题答案

《数字电路与逻辑设计》作业教材：《数字电子技术基础》（高等教育出版社，第2版，2012年第7次印刷）第一章：自测题：一、1、小规模集成电路，中规模集成电路，大规模集成电路，超大规模集成电路5、各位权系数之和，1799、01100101，01100101，01100110；11100101，10011010，10011011二、1、×8、√10、×三、1、A4、B练习题：1.3、解：(1)十六进制转二进制：45 C010*********二进制转八进制：010*********2134十六进制转十进制：(45C)16=4*162+5*161+12*160=(1116)10所以：(45C)16=(10001011100)2=(2134)8=(1116)10(2)十六进制转二进制：6D E.C8011011011110.11001000二进制转八进制：011011011110.1100100003336.62十六进制转十进制：(6DE.C8)16=6*162+13*161+14*160+13*16-1+8*16-2=(1758.78125)10所以：(6DE.C8)16=(011011011110. 11001000)2=(3336.62)8=(1758.78125)10(3)十六进制转二进制：8F E.F D100011111110.11111101二进制转八进制：100011111110.1111110104376.772十六进制转十进制：(8FE.FD)16=8*162+15*161+14*160+15*16-1+13*16-2=(2302.98828125)10所以：(8FE.FD)16=(100011111110.11111101)2=(437 6.772)8=(2302.98828125)10 (4)十六进制转二进制：79E.F D011110011110.11111101二进制转八进制：011110011110.1111110103636.772十六进制转十进制：(79E.FD)16=7*162+9*161+14*160+15*16-1+13*16-2=(1950. 98828125)10所以：(8FE.FD)16=(011110011110.11111101)2=(3636.772)8=(1950.98828125)101.5、解：(74)10 =(0111 0100)8421BCD=(1010 0111)余3BCD(45.36)10 =(0100 0101.0011 0110)8421BCD=(0111 1000.0110 1001 )余3BCD(136.45)10 =(0001 0011 0110.0100 0101)8421BCD=(0100 0110 1001.0111 1000 )余3BCD (374.51)10 =(0011 0111 0100.0101 0001)8421BCD=(0110 1010 0111.1000 0100)余3BCD1.8、解（1）(+35)=(0 100011)原= (0 100011)补（2）(+56 )=(0 111000)原= (0 111000)补（3）(-26)=(1 11010)原= (1 11101)补（4）(-67)=(1 1000011)原= (1 1000110)补第二章：自测题：一、1、与运算、或运算、非运算3、代入规则、反演规则、对偶规则 二、 2、×4、× 三、 1、B 3、D5、C练习题：2.2：（4）解：Y =AB̅+BD +DCE +A D =AB̅+BD +AD +A D +DCE =AB̅+BD +D +DCE =AB̅+D (B +1+CE ) =AB̅+D （8）解：Y =(A +B ̅+C )(D ̅+E ̅)̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅(A +B ̅+C +DE ) =[(A +B ̅+C )̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅+(D ̅+E ̅)̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅](A +B ̅+C +DE ) =(ABC +DE )(ABC ̅̅̅̅̅̅+DE ) =DE2.3：（2）证明：左边=A +A (B +C)̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ =A +A +(B +C)̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ =A +B̅C ̅ =右式所以等式成立（4）证明：左边= (A B +AB̅)⨁C = (A B +AB ̅)C + (A B +AB̅)̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅C = (A BC +AB ̅C )+A B ̅̅̅̅⋅AB̅̅̅̅⋅C =A BC +AB̅C +(A +B ̅)(A +B )C =A BC +AB̅C +(AB +A B ̅)C =A BC +AB̅C +ABC +A B ̅C 右边= ABC +(A +B +C )AB̅̅̅̅⋅BC ̅̅̅̅⋅CA ̅̅̅̅ =ABC +(A +B +C )[(A +B̅)(B ̅+C )(C +A )]=ABC +(A +B +C )(A B̅+A C +B ̅+B ̅C )(C +A ) =ABC +(A +B +C )(A B̅C +A C +B ̅C +A B ̅) =ABC +AB̅C +A BC +A B ̅C 左边=右边，所以等式成立 2.4（1）Y ′=(A +B̅C )(A +BC) 2.5（3）Y ̅=A B ̅̅̅̅(C +D ̅)̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ C D ̅̅̅̅̅(A +B ̅)̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ 2.6：（1）Y =AB +AC +BC=AB (C +C̅)+AC (B +B ̅)+BC (A +A ̅) =ABC +ABC̅+AB ̅C +A ̅BC 2.7：（1）Y =A B̅+B ̅C +AC +B ̅C 卡诺图如下：所以，Y =B2.8：（2）画卡诺图如下：Y(A,B,C)=A +B̅+C2.9：（1）画Y (A,B,C,D )=∑m (0,1,2,3,4,6,8)+∑d(10,11,12,13,14)如下：Y (A,B,C,D )=A B̅+D ̅2.10：（3）解：化简最小项式：Y =AB +(A B +C )(A B̅+C ) =AB +(A B A B̅+A BC +A B ̅C +C C ) =AB (C +C )+A BC +A B̅C =ABC +ABC ̅+A BC +A B ̅C =∑m (0,3,6,7)最大项式：Y =∏M(1,2,4,5)2.13：（3）Y =AB̅+BC +AB ̅C +ABC D ̅ =AB̅(1+C )+BC (1+AD ̅) =AB ̅+BC =AB ̅+BC ̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿ = AB ̅̅̅∙BC ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅技能题：2.16 解：设三种不同火灾探测器分别为A 、B 、C ，有信号时值为1，无信号时为0，根据题意，画卡诺图如下：Y =AB +AC +BC =AB +AC +BC ̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿ =AB ̅̅̅̅⋅AC̅̅̅̅⋅BC ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ =(A +B ̅)(A +C )(B ̅+C )̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ =A +B ̅̅̅̅̅̅̅̅+A +C ̅̅̅̅̅̅̅̅+B ̅+C̅̅̅̅̅̅̅̅第三章：自测题：一、1、饱和，截止7、接高电平，和有用输入端并接，悬空； 二、 1、√ 8、√； 三、 1、A 4、D练习题：3.2、解：(a)因为接地电阻4.7k Ω，开门电阻3k Ω，R>R on ，相当于接入高电平1，所以Y =A B 1̅̅̅̅̅̅=A +B +0=A +B (e) 因为接地电阻510Ω，关门电0.8k Ω，R<R off ，相当于接入高电平0，所以、 Y =A +B +0̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅=A ̅⋅B ̅∙1̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅=A +B +0=A +B3.4、解：(a) Y 1=A +B +0̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅=A +B ̅̅̅̅̅̅̅(c) Y 3=A +B +1̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅=1̅=0(f) Y 6=A ⋅0+B ⋅1̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅=B̅3.7、解：(a) Y 1=A⨁B ⋅C =(A B +AB̅)C =A B C +AB ̅C3.8、解：输出高电平时，带负载的个数2020400===IH OH OH I I N G 可带20个同类反相器输出低电平时，带负载的个数78.1745.08===IL OL OL I I N G 反相器可带17个同类反相器3.12EN=1时，Y 1=A ， Y 2=B̅ EN=0时，Y 1=A̅， Y 2=B3.17根据题意，设A 为具有否决权的股东，其余两位股东为B 、C ，画卡诺图如下，则表达结果Y 的表达式为：Y =AB +AC =AB +AC ̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿=AB ̅̅̅̅⋅AC̅̅̅̅̅̅̅̅̅逻辑电路如下：技能题：3.20：解：根据题意，A 、B 、C 、D 变量的卡诺图如下：Y =ABC +ABD =ABC +ABD ̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿=ABC̅̅̅̅̅̅⋅ABD ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅电路图如下：第四章：自测题：一、2、输入信号，优先级别最高的输入信号7、用以比较两组二进制数的大小或相等的电路，A>B 二、 3、√ 4、√ 三、 5、A 7、C练习题：4.1；解：(a) Y =A⨁B +B ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅=A B +AB ̅+B ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅=A B +B ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅=A +B ̅̅̅̅̅̅̅̅=AB ，所以电路为与门。

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3．次态函数表达式：次态函数用来反映同步时序电路的 次态yn+1与激励函数Y和电路现态y之间的关系，它与触发器类 型相关。其函数表达式为 y ln+1 = kl(Yj，yl) j=1,2,…,r ； l =1,2 ,…，s
第五章 同步时序逻辑电路
二．状态表 状态表：反映同步时序电路输出Z、次态yn+1与电路 输入x、现态y之间关系的表格，又称为状态转移表。
第五章 同步时序逻辑电路
时序逻辑电路的状态y1,…，ys是存储电路对过 去输入信号记忆的结果，它随着外部信号的作用 而变化。
次态与现态的概念:
在对电路功能进行研究时，通常将某一时刻 的状态称为“现态”，记作yn，简记为 y； 将在某一现态下，外部信号发生变化后到达 的新的状态称为 “次态”，记作 yn+1。
第五章 同步时序逻辑电路
5.2
同步时序逻辑电路分析
分析方法概述
5.2.1
分析同步时序电
路有两种常用的方法， 一种是表格法，另一 种是代数法。
第五章 同步时序逻辑电路
一. 表格分析法的一般步骤
1．写出输出函数和激励函数表达式；
2．借助触发器功能表列出电路次态真值表；
3．作出状态表和状态图（画出时间图）；
注意：次态与现态的概念是相对的！
第五章 同步时序逻辑电路
三．特点
● 由组合电路和存储电路组成，具有对过去 输入进行记忆的功能；
● 包含反馈回路，通过反馈使电路功能与
“时序”相关； ● 输出由电路当时的输入和状态(过去的输入) 共同决定。
第五章 同步时序逻辑电路
5.1.2 时序逻辑电路的分类
通常按照电路的工作方式、电路输出对输入的依从关系或 者输入信号的形式进行分类。
4．归纳出电路的逻辑功能。
第五章 同步时序逻辑电路
二. 代数分析法的一般步骤
1．写出输出函数和激励函数表达式；
2．把激励函数表达式代入触发器的次态方 程，导出电路的次态方程组；
3．作出状态表和状态图（画出时间图）；
4．归纳出电路的逻辑功能。
第五章 同步时序逻辑电路
5.2.2 分析举例
例1 用表格法分析下图所示同步时序逻辑电路。 解: 电路由两个J-K触 发器和一个异或门组成， 电路的输入为x，电路的状 态(即触发器状态)用y2、y1 表示。电路的输出即状态 变量，因此，该电路属于 Moore型电路的特例。 1. 写出输出函数和激励函数表达式 该电路的输出即为状态，各触发器的激励函数表达式为 J1 = K1 = 1 ； J2 = K2 = x⊕y1
一．逻辑函数表达式
同步时序电路的结构和功能，可用3组逻辑函数表达式描述。 1．输出函数表达式： Zi = fi(x1，…，xn ,y1,…，ys) i=1,2,…,m（Mealy型电路) Zi = fi(y1，…，ys) i=1,2,…,m （Moore型电路）
第五章 同步时序逻辑电路
2．激励函数表达式： 激励函数又称为控制函数，它反映 了存储电路的输入Y与外部输入x和电路状 态y之间的关系。其 函数表达式为 Yj = gj(x1，…，xn,y1,…，ys) j =1,2,…,r
第五章 同步时序逻辑电路
第五章 同步时序逻辑电路
第五章 同步时序逻辑电路
本章知识要点:
时序逻辑电路的基本概念; 同步时序逻辑电路的分析和设计方法; 典型同步时序逻辑电路的分析和设计。
第五章 同步时序逻辑电路
5.1
5.1.1
概
述
时序逻辑电路的定义、结构和特点
一．定义 若逻辑电路在任何时刻产生的稳定输出信号 不仅与电路该时刻的输入信号有关，还与电路 过去的输入信号有关，则称为时序逻辑电路。
00 01 10 11
00/0 10/0 00/0 00/0
01/0 01/0 01/0 01/0
演示动画
第五章 同步时序逻辑电路
4.
说明电路的逻辑功能
设电路初始状态为“00”，输入x为脉冲信号，其输入 序列为010110100。根据状态图可作出电路的状态响应序 列和输出响应序列如下: CP: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 x: 0 1 0 1 1 0 1 0 0 y2: 0 0 0 1 0 0 1 0 1 y1: 0 0 1 0 1 1 0 1 0 y2n+1: 0 0 1 0 0 1 0 1 0 y1 n+1: 0 1 0 1 1 0 1 0 0 Z: 0 0 0 1 0 0 1 0 0 由输入、输出序列可以看出，一旦输入x出现信号“101”， 输出Z便产生一个相应的1，其他情况下输出Z为0。因此，该 电路是一个“101”序列检测器。
第五章 同步时序逻辑电路
（2） 现态与次态 同步时序电路中的现态与次态是针对某个时钟脉冲而言的。 现态----指时钟脉冲作用之前电路所处的状态。 次态----指时钟脉冲作用之后电路到达的状态。 注意：前一个脉冲的次态即后一个脉冲的现态！
（3） 对时钟的要求 脉冲的宽度：必须保证触发器可靠翻转； 脉冲的频率：必须保证前一个脉冲引起的电路响应完全结 束后，后一个脉冲才能到来。 2. 异步时序逻辑电路 异步时序逻辑电路的存储电路可由触发器或延时元件组成， 电路中没有统一的时钟信号同步，电路输入信号的变化将直接 导致电路状态的变化。
第五章 同步时序逻辑电路
三．状态图
状态图：是一种反映同步时序电路状态转换规律及相应输 入、输出取值关系的有向图。
在状态图中，用圆圈表示电路的状态，连接圆圈的有向线 段表示状态的转换关系，箭头的起点表示现态，终点表示次态， 当箭头起止于同一状态时，表明在指定输入下状态不变。
第五章 同步时序逻辑电路
第五章 同步时序逻辑电路
Moore型电路状态表的格式如左下表所示。
现态 y y
次态yn+1 输入 x yn+1 Moore型
输出 Z
Z
考虑到Moore型电路的 输出Z仅与电路的现态y有 关，为了清晰起见，将输 出单独作为一列，表示其 值完全由现态确定。
状态表是同步时序电路分析和设计中常用的工具，它非常 清晰地给出了同步时序电路在不同输入和现态下的次态和输出。
第五章 同步时序逻辑电路
2.列出电路次态真值表 根据激励函数表达式和D触发器的功能表，可作出该电路 的次态真值表如下表所示。
第五章 同步时序逻辑电路
3.作出状态表和状态图 根据输出函数表达式和次态真值表，可作出该电路的状 态表和状态图如下。
现 态 次态/输出(y2n+1y1n+1/Z） y2 y1 X=0 X=1
第五章 同步时序逻辑电路
若一个时序逻辑电路没有专门的外部输出信号，而是以 电路状态作为输出，则可视为Moore型电路的特殊情况。 无论是同步时序逻辑电路或是异步时序逻辑电路，均有 Mealy型和Moore型两种模型。 同步时序逻辑电路中两种模型的结构框图如下图所示。
第五章 同步时序逻辑电路
三．按输入信号形式分类
第五章 同步时序逻辑电路
2．列出电路次态真值表
J 2 K 2 x y1
输入 x 0 0 0 0 1 1 1 1 现态 y2 y1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 激励函数 J2 K2 JI K1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 次 态
次态 x=0 0 1 1 0 1 0 1 0
n yn +1 y1 +1 2
x=1 1 0 0 1 1 0 1 0
演示动画
第五章 同步时序逻辑电路
4．描述电路的逻辑功能。 由状态图可知，该电路是一个2 位二进制数可逆计数器。 当输入x=0 时，可逆计数器进行加1计数，其计数序列为 00 01 10 11
第五章 同步时序逻辑电路
二．结构
时序逻辑电路由组合电路和存储电路两部分组成，通过反馈 回路将两部分连成一个整体。
图中，x1,„，xn为输入信号；Z1,„，Zm为输出信号；y1,„ ，ys为时 序逻辑电路的“状态”；Y1,„，Yr为时序逻辑电路中的激励信号；CP为时 钟脉冲信号，是否存在CP，取决于时序逻辑电路的类型。
现态 y 次态yn+1/输出Z 输入 x yn+1/Z
y
Mealy型
表格的上方从左到右列出一 位输入x的全部取值组合，表格 左边从上到下列出电路的全部状 态y，表格的中间列出对应不同 输入组合和现态下的次态yn+1和 输出Z。
表中，列数 = 一位输入的所有取值组合数； 行数 = 触发器的状态组合数。
用状态图描述同步时序电路的逻辑功能具有直观、形象 等优点。 状态图和状态表示是同步时序电路分析和设计的重要工具， 相比之下，状态表更规范，状态图更形象。
四．时间图
时间图是用波形图的形式来表示输入信号、输出信号和 电路状态等的取值在各时刻的对应关系，通常又称为工作波 形图。在时间图上，可以把电路状态转换的时刻形象地表示 出来。
激励函数 J2 K2 JI K1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
次 态
n yn +1 y1 +1 2
0 1 1 0 1 0 0 1
1 0 1 0 1 0 1 0
现态 y2 y1 0 0 1 1 0 1 0 1
当输入x=1时，可逆计数器进行减1计数，其计数序列为 00 01 10 11
在时序逻辑电路分析中，除了状态图和状态表之外，通常 还用到时间图。
第五章 同步时序逻辑电路
作时间图的一般步骤： ● 假设电路初始状态，并拟定一典型输入序列； ● 作出状态和输出响应序列； ● 根据响应序列画出波形图。
设电路的初始状态y2y1=00,输入x为电平信号，典型输 入序列为111100000，根据状态图可作出电路的状态响应序 列如下： CP: x : y2 : y1 : y2n+1: y1n+1: 1 1 0 0 1 1 2 1 1 1 1 0 3 1 1 0 0 1 4 1 0 1 0 0 5 0 0 0 0 1 6 0 0 1 1 0 7 0 1 0 1 1 8 0 1 1 0 0 9 0 0 0 0 1