第六章时序逻辑电路作业题解
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第6章时序逻辑电路一、选择题1.下列逻辑电路中哪个是时序逻辑电路:()。
[江苏大学2016研]A.二进制译码器B.二进制加法器C.移位寄存器D.数据选择器【答案】C【解析】ABD三项都属于组合逻辑电路,C项移位寄存器是由触发器组成的,具有存储功能,它属于时序逻辑电路。
2.同步时序电路和异步时序电路比较,其差异在于后者()。
[重庆大学2015研] A.没有触发器B.没有统一的时钟控制C.没有稳定状态D.输出只与内部状态有关【答案】B【解析】A项是组合逻辑电路和时序逻辑电路的区别;C项是无稳态电路与稳态电路的区别;D项是米勒型电路和摩尔型电路的区别。
3.对于状态表6-1,下列说法正确的是:()。
[北京邮电大学2015研]表6-1A.状态A和B肯定等价B.状态D和E肯定等价C.状态A和C肯定等价D.状态B和F肯定等价【答案】B【解析】根据状态表6-1可知,状态D和E在输入0后,次态都为自身且输出Z=0,而在输入1后,次态都变为C且输出Z=0。
所以,可以视为两者状态等价,同样的分析方法用于A、C、D三项,可以发现这三个选项是错误的。
二、填空题1.时序电路中“等价状态”是______,在实际应用中起______作用。
[重庆大学2014研]【答案】相同的输入下,输出相同且次态也相同;化简【解析】状态等价是指在相同的输入变量条件下,次态相同且输出也相同,等价的状态主要用于化简状态转换表,也就是减少电路的状态数量,可以优化构成相应电路的硬件结构。
2.一个模值为6的计数器,状态转移图如图6-1所示,若初始状态为000,则经过100个CP脉冲后,其状态为______。
[北京邮电大学2015研]图6-1【答案】110【解析】每经过一个CP脉冲,计数器的状态按照顺序变化一次,100/6=16···4,所以经过了100CP脉冲后,计数器循环了16个完整计数周期,然后又进行了4次状态变化,所以此时状态为110。
第9章习题解答9.1 题9.1图所示电路由D 触发器构成的计数器,试说明其功能,并画出与CP 脉冲对应的各输出端波形。
Q CP题9.1图解:(1)写方程时钟方程:0CP CP =;10CPQ =;21CP Q = 驱动方程:00n D Q =;11n D Q =;22n D Q =状态方程:0100n n Q D Q CP +==↑;11110n n Q D Q Q +==↑;21221n nQ D Q Q +==↑(2)列状态转换表 (3)画状态转换图111210210n n n n n n CP Q Q Q Q Q Q +++0 0 0 0 1 1 11 1 1 1 1 1 02 1 1 0 1 0 13 1 0 1 1 0 04 1 0 0 0 1 15 0 1 1 0 1 06 0 1 0 0 0 17 0 0 1 0 0 0(4)画波形图CP 2Q 1Q 0Q(5)分析功能该电路为异步三位二进制减法计数器。
9.6 已知题9.6图电路中时钟脉冲CP 的频率为1MHz 。
假设触发器初状态均为0,试分析电路的逻辑功能,画出Q 1、Q 2、Q 3的波形图,输出端Z 波形的频率是多少?CP题9.6图解:(1)写方程时钟方程:123CP CP CP CP ===驱动方程:113n n D Q Q =;212n n D Q Q =⊕;312n n D Q Q =状态方程:11113n n n Q D Q Q CP +==↑;12212n n n Q D Q Q CP +==⊕↑;13312n n n Q D Q Q CP +==↑ 输出方程:3n Z Q =(2)列状态转换表 (3)画状态转换图111321321n n n n n n CP Q Q Q QQ Q Z+++0 0 0 0 0 0 1 01 0 0 1 0 1 0 02 0 1 0 0 1 1 03 0 1 1 1 0 0 04 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1(4)画波形图(5)分析功能该电路为能够自启动的同步5进制加法计数器。
6 时序逻辑电路6.1.1 已知一时序电路的状态表如表题6.1.1所示,A为输入信号,试作出相应的状态图。
解:由状态图的概念及已知的状态表,可画出对应的状态图,如图题解6.1.1所示。
6.1.2已知状态表如表题6.1.2所示,输入为X1X0,试作出相应的状态图。
解:根据表题6.1.2所示的状态表,作出对应的状态图如图题解6.1.2所示。
6.1.3已知状态图如图题6.1.3所示,试列出它的状态表。
解:按图题6.1.3列出的状态表如表题解6.1.3所示。
6.1.5 图题6.1.5所示是某时序电路的状态图,设电路的初始状态为01,当序列A=100110(自左至右输入)时,求该电路输出Z的序列。
解:由图题6.1.5所示的状态图可知,当初态为01,输入信号的序列A=100110时,该时序电路将按图题解6.1.5所示的顺序改变状态,因而对应的输出序列为Z=011010。
6.1.6已知某时序电路的状态表如表题6.1.6所示,输入A,试画出它的状态图。
如果电路的初始状态在b,输入信号A一次是0、1、0、1、1、1、1,试求出其相应的输出。
解:根据表题6.1.6所示的状态表,可直接画出与其对应的状态图,如图题解6.1.6(a)当从初态b开始,依次输入0、1、0、1、1、1、1信号时,该时序电路将按图题解6.1.6(b)所示的顺序改变状态,因而其对应的输出为1、0、1、0、1、0、1。
6.2 同步时序逻辑电路的分析6.2.1 试分析图题6.2.1(a)所示时序电路,画出其状态表和状态图。
设电路的初始状态为0,试画出6.2.1(b)所示波形作用下,Q和Z的波形图。
解:由所给电路图可写出该电路的状态方程和输出方程,分别为1n nQ A QZAQ+=⊕=其状态表如表题解6.2.1所示,状态图如图题解6.2.1(a)所示,Q和Z的波形图如图题解6.2.1(b)所示。
6.2.2 试分析图题6.2.2(a)所示时序电路,画出其状态表和状态图。
第六章 时序逻辑电路6-1 分析题图6-1所示的同步时序电路,画出状态图。
题图6-1解: 11221211n n n n J K Q T Q Z Q Q ====,,,,11111111212n n n n nn n nQ J Q K Q Q Q Q Q Q +=+=+=+122212n n n n Q T Q Q Q +=⊕=⊕,状态表入答案表6-1所示,状态图如图答案图6-1所示。
答案表6-1答案图6-16-2 分析题图6-2所示的同步时序电路,画出状态图。
题图6-2 解:按照题意,写出各触发器的状态方程入下:11J K A ==,21n J Q =,21K =,1212n n nQ Q Q +=,111n n Q A Q +=⊕状态表入答案表6-2所示,状态图如图答案图6-2所示。
答案表6-2答案图6-2Q 2n Q 1n Q 2n+1 Q 1n+1 Z0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1A Q 2n Q 1n Q 2n+1 Q 1n+1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0CLK D 1D 2D 3Q 3Q 2Q 1Q 2Q 3Q 1Q 1Q 2Q 3&6-3分析题图6-3所示的同步时序电路,画出状态图。
题图6-3解:按照题意,写出各触发器的状态方程入下:1112213232131n n n nn J K T J K Q Q T J Q Q K Q ========1,,, 133********n n n n n n n nQ J Q K Q Q Q Q Q Q +=+=+ 1222132n n n n nQ T Q Q Q Q +=⊕=⊕ 1111111n n n n Q T Q Q Q +=⊕=⊕=答案表6-3答案图6-36-4 在题图6-4所示的电路中,已知寄存器的初始状态Q 1Q 2Q 3=111。
5-1 分析图所示时序电路的逻辑功能,写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程,画出电路的状态转换图和时序图。
CLKZ图 题 5-1图解:从给定的电路图写出驱动方程为:00121021()n n nn n D Q Q Q D Q D Q ⎧=⎪⎪=⎨⎪=⎪⎩将驱动方程代入D 触发器的特征方程D Qn =+1,得到状态方程为:10012110121()n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q +++⎧=⎪⎪=⎨⎪=⎪⎩由电路图可知,输出方程为2nZ Q =根据状态方程和输出方程,画出的状态转换图如图题解5-1(a )所示,时序图如图题解5-1(b )所示。
题解5-1(a )状态转换图1Q 2/Q ZQ题解5-1(b )时序图综上分析可知,该电路是一个四进制计数器。
5-2 分析图所示电路的逻辑功能,写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程,画出电路的状态转换图。
A 为输入变量。
YA图 题 5-2图解:首先从电路图写出驱动方程为:()0110101()n n n n nD AQ D A Q Q A Q Q ⎧=⎪⎨==+⎪⎩将上式代入触发器的特征方程后得到状态方程()101110101()n n n n n n nQ AQ Q A Q Q A Q Q ++⎧=⎪⎨==+⎪⎩电路的输出方程为:01n nY AQ Q =根据状态方程和输出方程,画出的状态转换图如图题解5-2所示YA题解5-2 状态转换图综上分析可知该电路的逻辑功能为:当输入为0时,无论电路初态为何,次态均为状态“00”,即均复位;当输入为1时,无论电路初态为何,在若干CLK 的作用下,电路最终回到状态“10”。
5-3 已知同步时序电路如图(a)所示,其输入波形如图 (b)所示。
试写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程,画出电路的状态转换图和时序图,并说明该电路的功能。
X(a) 电路图1234CLK5678X(b)输入波形 图 题 5-3图解:电路的驱动方程、状态方程和输出方程分别为:00101100011011011, ,n n n n n n n n n nJ X K X J XQ K XQ X Q XQ XQ XQ Q XQ XQ XQ Y XQ ++⎧==⎪⎨==⎪⎩⎧=+=⎪⎨⎪=+=+⎩= 根据状态方程和输出方程,可分别做出1110,n n Q Q ++和Y 的卡诺图,如表5-1所示。