数字逻辑第四章

第四章 习题答案1.设计4个寄存器堆。

解：2. 设计具有4个寄存器的队列。

解：3．设计具有4个寄存器的堆栈解：可用具有左移、右移的移位寄存器构成堆栈。

寄存器组输入数据输出数据4．SRAM 、DRAM 的区别解：DRAM 表示动态随机存取存储器，其基本存储单元是一个晶体管和一个电容器，是一种以电荷形式进行存储的半导体存储器，充满电荷的电容器代表逻辑“1”，“空”的电容器代表逻辑“0”。

数据存储在电容器中，电容存储的电荷一般是会慢慢泄漏的，因此内存需要不时地刷新。

电容需要电流进行充电，而电流充电的过程也是需要一定时间的，一般是0.2-0.18微秒（由于内存工作环境所限制，不可能无限制的提高电流的强度），在这个充电的过程中内存是不能被访问的。

DRAM 拥有更高的密度，常常用于PC 中的主存储器。

SRAM 是静态的，存储单元由4个晶体管和两个电阻器构成，只要供电它就会保持一个值，没有刷新周期，因此SRAM 比DRAM 要快。

SRAM 常常用于高速缓冲存储器，因为它有更高的速率；5. 为什么DRAM 采用行选通和列选通解：DRAM 存储器读/写周期时，在行选通信号RAS 有效下输入行地址，在列选通信号CAS 有效下输入列地址。

如果是读周期，此位组内容被读出；如果是写周期，将总线上数据写入此位组。

由于DRAM 需要不断刷新，最常用的是“只有行地址有效”的方法，按照这种方法，刷新时，是在RAS 有效下输入刷新地址，存储体的列地址无效，一次选中存储体中的一行进行刷新。

每当一个行地址信号RAS 有效选中某一行时，该行的所有存储体单元进行刷新。

6. 用ROM 实现二进制码到余3码转换 解： 真值表如下：8421码 余三码B B BG G G栈顶SR 1SR 2SR 3输入数据输出数据压入弹出3232BG0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 110 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 0最小项表达式为： G=G=G=G=阵列图为：7. 用ROM 实现8位二进制码到8421码转换10103∑)9,8,7,6,5(2∑)9,4,3,2,1(1∑)8,7,4,3,0(0∑)8,6,4,2,0(G 3G 2G 1G 0B 3B 2B 1B B 0解：输入为8位二进制数，输出为3位BCD码，12位二进制数，所以，所需8ROM的容量为：2*12=30728.ROM、EPROM和EEPROM的区别解：ROM 指的是“只读存储器”，即Read-Only Memory。

1 第4章 作业答案1、某工厂有三个车间，每个车间各需1kW 电力。

这三个车间有两台发电机组供电，一台是1kW ，另一台是2kW 。

三个车间经常不同时工作，有时共有1个车间工作，有时两个或三个车间同时工作。

为了节省能源又能保证电力供应，请设计一个逻辑电路，能自动完成供电分配任务。

（所需要的门电路输入引脚个数和类型无限制要求，但是尽量用与非门和异或门实现）。

解：设A 、B 、C 分别为三个车间工作时的电力需求情况，1为工作，需要用电，0为不工作不需要电力供应；输出为两个F 1、F 2，F 1=1表示需要1Kw 的发电机供电，F 2=1表示需要2Kw 的发电机供电，根据题意列阵真值根据真值表得F 1和F 2的逻辑函数为：电路图为：2、分析下面逻辑电路图的功能。

解：根据电路图写出布尔表达式为：BC A BC A F +=∙=根据真值表可知，当A 为1或B 、C 同时为1时，输出F=1；此电路可看作一个表决电路，A 为主裁判，B 、C 为副裁判，规则为：当主裁判通过或两个副裁判同时通过时，最终表决结果F 为通过。

3、使用74138和与非门（输入引脚数目无限制）实现函数BC A F +=解：将函数扩展成为最小项表达式：也可以如下操作：4、使用74151和逻辑门实现下列逻辑函数。

（1）∑=)7,3,1,0(),,(m C B A F解：7766554433221100D m D m D m D m D m D m D m D m Y +++++++=令输入D 0、D 1、D 3、D 7为1，D 2、D 4、D 5、D 6为0，可得：（2）∑=)14,11,9,5,4,3,1(),,,(m D C B A F （可参考课本P89 例解：ABC D A B B D F ++++++=设ABC 为输入地址，则有：D 2输入1，D 3、D 6输入0，D 0、D 1、D 4、D 5输入变量D ，D 7输入D。

第四章组合逻辑电路----------------------------------------------------------------------------1 : 在组合电路中，任意时刻的输出与A:该时刻的输入无关，与电路的原来状态有B:该时刻的输入有关，与电路的原来状态有关C:该时刻的输入无关，与电路的原来状态无关D:该时刻的输入有关，与电路的原来状态无关您选择的答案: 正确答案：D知识点：组合逻辑电路的特点：组合逻辑电路中，任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关----------------------------------------------------------------------------2 : 编码器的逻辑功能是将A:输入的高、低电平编成对应输出的高、低电平B:输入的二进制代码编成对应输出的高、低电平C:输入的高、低电平编成对应输出的二进制代码D:输入的二进制代码编成对应输出的二进制代码您选择的答案: 正确答案：C知识点：在二值逻辑电路中，编码器的逻辑功能是将输入的每一个高、低电平信号编成一个对应的二进制代码----------------------------------------------------------------------------3 : 对于普通编码器和优先编码器下面的说法正确的是A:普通编码器和优先编码器都允许输入多个编码信号B:普通编码器和优先编码器都只允许输入一个编码信号C:普通编码器只允许输入一个编码信号，优先编码器允许输入多个编码信号D:普通编码器允许输入多个编码信号，优先编码器只允许输入一个编码信号您选择的答案: 正确答案：C知识点：在普通编码器中，任何时刻只允许输入一个编码信号，否则输出将发生混乱；优先编码器在设计时已将所有的输入信号按优先顺序排了队，当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码，所以允许同时输入两个以上的编码信号----------------------------------------------------------------------------4 : 8线—3线优先编码器74HC148输入端I1’、I5’同时有效时输出二进制数为A:101B:100C:001D:010您选择的答案: 正确答案：D知识点：优先编码器74HC148中的输入端I5’比I1’的优先权高，所以对I5’的信号进行编码，但74HC148输出的是反码----------------------------------------------------------------------------5 : 二—十进制编码器输出为A:三位二进制数B:BCD代码C:十进制数D:二十进制数您选择的答案: 正确答案：B知识点：二—十进制编码器是将10个输入信号分别编成10个BCD代码----------------------------------------------------------------------------6 : 译码器的逻辑功能是将A:输入的二进制代码译成对应输出的二进制代码B:输入的高、低电平译成对应输出的二进制代码C:输入的高、低电平译成对应输出的高、低电平D:输入的二进制代码译成对应输出的高、低电平您选择的答案: 正确答案：D知识点：译码是编码的反操作，译码器的逻辑功能是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号----------------------------------------------------------------------------7 : 3线—8线译码器74HC138，当片选信号S1S2´S3´为（）时，芯片被选通A:010B:100C:001D:101您选择的答案: 正确答案：B知识点：74HC138的控制端S1=1，S2´+S3´=0时，译码器处于工作状态----------------------------------------------------------------------------8 : 3线—8线译码器74HC138，数据输入端A2A1A0为011时，输出A:Y3´为0B:Y3´为1C:Y4´为0D:Y4´为1您选择的答案: 正确答案：A知识点：011十进制为3----------------------------------------------------------------------------9 : 二—十进制译码器输入为（）A:BCD代码B:三位二进制数C:十进制数D:二十进制数您选择的答案: 正确答案：A知识点：二—十进制译码器的逻辑功能是将输入BCD码的10个代码译成10个高、低电平输出信号----------------------------------------------------------------------------10 : BCD—七段显示译码器7448当（）时，使本该显示的0熄灭A:灭零输入RBI’为0，且数据输入为0B:灭零输入RBI’为0C:灭零输入RBI’为1，且数据输入为0D:灭零输入RBI’为1您选择的答案: 正确答案：A知识点：灭零输入RBI’为0时，把不希望显示的零熄灭----------------------------------------------------------------------------11 : 数据选择器输入数据的位数m和输入地址的位数n之间的关系是A:m=nB:m=2nC:m=2nD:m与n无关系您选择的答案: 正确答案：C知识点：输入地址组成的二进制状态数与输入数据的位数相同----------------------------------------------------------------------------12 : 超前进位加法器74LS283当被加数A=1010，加数B=0101，低位进位Ci=1时，则求和的结果是A:S=1111，Co=1B:S=0000，Co=1C:S=1111，Co=0D:S=1111，Co=0您选择的答案: 正确答案：B知识点：将加数与被加数以及进位输入作二进制加法运算----------------------------------------------------------------------------13 : 下列说法正确的是A:加法器不可以设计成减法器B:用加法器可以设计任何组合逻辑电路C:用加法器不可以设计组合逻辑电路D:用加法器可以设计组合逻辑电路，但逻辑函数必须能化成两个数相加的形式您选择的答案: 正确答案：D知识点：如果要产生的逻辑函数能化成输入变量与输入变量或者输入变量与常量在数值上相加的形式，则可用加法器来设计这个逻辑函数----------------------------------------------------------------------------14 : 4位数值比较器74LS85三个扩展端不用时应按（）连接A:选项AB:选项BC:选项CD:选项D您选择的答案: 正确答案：B知识点：----------------------------------------------------------------------------15 : 两输入的与门在下列（）时可能产生竞争—冒险现象A:一个输入端为0，另一个端为1B:一个输入端发生变化，另一个端不变C:两个不相等的输入端同时向相反的逻辑电平跳变D:两个相等的输入端同时向相反的逻辑电平跳变您选择的答案: 正确答案：C知识点：门电路两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变的现象称为竞争----------------------------------------------------------------------------16 : 以下电路中，加以适当辅助门电路，（）适于实现单输出组合逻辑电路A:二进制译码器B:数据选择器C:数值比较器D:七段显示译码器您选择的答案: 正确答案：B知识点：数据选择器只有一个输出端，其余不是----------------------------------------------------------------------------17 : 若在编码器中有50个编码对象，则要求输出二进制代码位数为（）位A:5B:6C:10D:50您选择的答案: 正确答案：B知识点：编码对象的个数小于等于输出二进制代码位数的n次方。

习题4解答4-1试用与非门设计实现函数F(A,B,C,D)=Σm(0,2,5,8,11,13,15)的组合逻辑电路。

解：首先用卡诺图对函数进行化简，然后变换成与非-与非表达式。

化简后的函数4-2试用逻辑门设计三变量的奇数判别电路。

若输入变量中1的个数为奇数时，输出为1，否则输出为0。

解：本题的函数不能化简，但可以变换成异或表达式，使电路实现最简。

真值表： 逻辑函数表达式：CB AC B A C B A C B A Y ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅=CB A ⊕⊕=)(ACDD C B D B A D C B ACD D C B D B A D C B ACD D C B D B A D C B F ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅=++⋅⋅+⋅⋅=++⋅⋅+⋅⋅=逻辑图B ACDF4-3用与非门设计四变量多数表决电路。

当输入变量A、B、C、D有三个或三个以上为1时输出为1，输入为其他状态时输出为0。

解：真值表：先用卡诺图化简，然后变换成与非-与非表达式：逻辑函数表达式：4-4ACDBCDABC ABD ACDBCDABCABDACDBCDABCABDY⋅⋅⋅=+++=+ ++=逻辑图用门电路设计一个代码转换电路，输入为4位二进制代码，输出为4位循环码。

解：首先根据所给问题列出真值表，然后用卡诺图化简逻辑函数，按照化简后的逻辑函数画逻辑图。

真值表： 卡诺图化简：Y 1的卡诺图Y 2的卡诺图 Y 3的卡诺图 Y 4的卡诺图化简后的逻辑函数：4-5图4.48所示是一个由两台水泵向水池供水的系统。

水池中安置了A 、B 、C 三个水位传感器。

当水池水位低于C 点时，两台水泵同时供水。

当水池水位低于B 点且高于C 点时，由水泵M1单独供水。

当水池水位低于A 点且高于B 点时，由水泵M2单独供水。

当水池水位高于A 点时，两台水泵都停止供水。

试设计一个水泵控制电路。

要求电路尽可能简单。

图4.48 习题4-5的示意图解：设水位低于传感器时，水位传感器的输出为1，水位高于传感器时，水位传感器的输出为0。