阎石数电第四版课后习题答案详解第五章答案
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[题5.1] 分析图P5.1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,说明电路能否自启动。
画出电路的状态转换图,说明电路能否自启动。
答案:答案:11322131233;J K QJ K Q J Q Q K Q ì==ï==íï==î3Y Q =电路能自启动。
状态转换图如图A5.1。
[题5.7] 在图P5.7电路中,若两个移位寄存器中的原始数据分别为A 3 A 2 A 1 A 0=1001,B 3 B 2 B 1 B 0=0011,试问经过4个CP 信号作用以后两个寄存器中的数据如何?这个电路完成什么功能?成什么功能?答案:经过四个时钟信号作用以后,两个寄存器里的数据分别为:A 3 A 2 A 1 A 0=1100,B 3B 2B 1 B 0=0000。
这是一个四位串行加法计数器。
这是一个四位串行加法计数器。
[题5.8] 分析图P5.8的计数器电路,说明这是多少进制的计数器。
十进制计数器74160的功能表见表5.3.4。
答案:答案:电路为七进制计数器。
图P5.8电路为七进制计数器。
[题5.9] 分析图P5.9的计数器电路,画出电路的状态转换图,说明这是多少进制的计数器。
十六进制计数器74LS161的功能表见表5.3.4。
答案:答案:。
这是一个十进制计数器。
电路的状态转换图如图A5.9。
这是一个十进制计数器。
[题5.10] 试用4位同步二进制计数器74LS161接成十二进制计数器,标出输入、输出端。
可以附加必要的门电路。
74LS161的功能表见表5.3.4。
答案:答案:见图A5.10 [题5.11] 试分析图P5.11的计数器在M=1和M=0时各为几进制。
74160的功能表见表5.3.4。
答案:答案:M=1时为六进制计数器,M=0时为八进制计数器。
时为八进制计数器。
[题5.16] 图P5.16电路是由两片同步十进制计数器74160组成的计数器,试分析这是多少进制的计数器,两片之间是几进制。
、填空题:(每空3分,共15分)9•目前我们所学的双极型集成电路和单极型集成电路的典型电路分别是 ()电路和()电路。
10. 施密特触发器有( )个稳定状态•,多谐振荡器有( )个稳定状态。
11. 数字系统按组成方式可分为 、 两种;12. 两二进制数相加时,不考虑低位的进位信号是( )加器。
13. ________________________ 不仅考虑两个 __________________ 相加,而且还考虑来自 相加的运算电路, 称为全 加器。
14. _________________________________ 时序逻辑电路的输出不仅和 ___ 有关,而且还与 ________________________________________ 有关。
15. _________________________________________ 计数器按CP 脉冲的输入方式可分为 和_________________________________________________ 。
16. 触发器根据逻辑功能的不同,可分为、、—17.根据不同需要,在集成计数器芯片的基础上,通过采用___________ 、 ____________ 、___________ 等方法可以实现任意进制的技术器。
18. ________________________ 4. 一个JK 触发器有 ____ 个稳态,它可存储 位二进制数。
19. 若将一个正弦波电压信号转换成同一频率的矩形波,应采用 __________ 电路。
1 •逻辑函数有四种表示方法,它们分别是( 表达 )和(、卡诺图)。
2 .将2004个“ 1”异或起来得到的结果是( 3.由555定时器构成的三种电路中,(4. TTL 器件输入脚悬空相当于输入(5. 基本逻辑运算有:()、(6. 采用四位比较器对两个四位数比较时,先比较(7.触发器按动作特点可分为基本型、(真值表、)、(逻辑图式)、(、逻辑)° )和( )是脉冲的整形电路。
实验一卷积运算1. 实验目的(1) MATLAB中序列的表示;(2) 序列的图形显示;(3) 序列的卷积计算。
2. 实验原理与方法(1) 信号在MATLAB中的表示方法MATLAB中用两个参数向量来表示有限长序列x(n),一个是x(n)中各点的样值向量,一个是各点的位置向量。
两个向量长度相等,假设位置向量的第m 个元素的值为k,则样值向量的第m个元素的值即为x(k)。
(2) 序列的图形显示MATLAB中可调用stem函数来显示序列,其具体形式为:stem(X,Y)stem(...,'fill')stem(...,LineSpec)(3) 序列的卷积运算卷积和是离散信号与系统分析的有效方法和工具,两个序列x(n)和h(n)的卷积和定义为:∑∞-∞=== =mmnhmxnhnxny)()()(*)()(利用MATLAB求离散序论卷积和的专用函数conv可以实现离散信号卷积和的计算。
其具体形式为:w = conv(u,v)3. 实验内容及步骤(1) 熟悉MATLAB造作环境,复习时域离散信号和系统的相关知识。
(2) 编写实验程序,产生以下序列并显示其图形:14234()()403()347()cos4()sin 8x n R n n n x n n n x n n x n n ππ=-≤≤⎧⎪=-≤≤⎨⎪⎩== (3) 编制程序,计算x 2(n)*x 1(n)、x 3(n)*x 1(n)、x 4(n)*x 1(n),并显示其计算结果。
(4) 手动计算上述卷积和,并与程序运行结果进行比较。
4.实验方式及要求每人一台安装有Matlab7.0的计算机,在计算机上编程仿真。
一人一组,独立完成。
5. 思考题脚本文件与函数文件编写上有什么区别?二者用法上有什么区别?6. 实验报告要求(1) 简述实验目的及实验原理。
(2) 按实验步骤附上实验过程中离散序列的时域波形,并对所得结果进行分析和解释。
(3) 总结实验中的主要结论。
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。
图T5.2解:(1)写方程式 驱动方程 nQ K J 200==n Q K J 011==n n Q Q J 012=, n Q K 22=输出方程:nQ Y 2= (2) 求状态方程nn n n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q Q K Q J Q 02020202000010+=+=+=+ n n n n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q Q K Q J Q 01011010111111+=+=+=+ n n n n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q Q K Q J Q 01222201222212=+=+=+(3)画状态图和时序图 状态图如下图所示:101时序图如下图所示:CP Q 0Q 1Q 25.3 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:(2)求状态方程、输出方程CQ Q Q n n n /101112+++的卡诺图如下图所示:输出方程为nn Q Q C 12=状态方程:n n n n n Q Q Q Q Q 120112+=+ n n n n n n Q Q Q Q Q Q 0120111+=+ n n n n n Q Q Q Q Q 120110+=+驱动方程:n n n n n n n n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q 0122120121220112)(++=++=+n n n n n n Q Q Q Q Q Q 1021011+=+n n n n n Q Q Q Q Q 0012101)(++=+与JK 触发器的特性方程 比较,可以得到驱动方程 n n Q Q J 012= 、 n Q K 12=n Q J 01= 、n n Q Q K 021=n n n n Q Q Q Q J 12120=+= 10=K(4) 无效状态转换情况 111/1000 能自启动(5) 逻辑图如下图所示:5.4 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。
第三章3.1 解:由图可写出Y 1、Y 2的逻辑表达式:BCAC AB Y C B A C B A C B A ABC BC AC AB C B A ABC Y ++=+++=+++++=21)(真值表:3.2 解:AY A Y A Y A Y Z comp A A A Y A A A A Y A Y A Y Z comp ======++=+=====43322114324323232210001,,,时,、,,,时,、, 真值表:3.3解:3.4解:采用正逻辑,低电平=0,高电平=1。
设水泵工作为1,不工作为0,由题目知,水泵工作情况只 有四种:全不工作,全工作,只有一个工作真值表:图略3.5 解:设输入由高位到低位依次为:A 4、A 3、A 2、A 1, 输出由高位到地位依次为:B 4、B 3、B 2、B 13.6 1111100000310对应编码为:,对应编码为:A A3.7解:此问题为一优先编码问题,74LS148为8-3优先编码器,只用四个输入端即可,这里用的是7~4,低4位不管;也可用低4位,但高位必须接1(代表无输入信号);用高4位时,低4位也可接1,以免无病房按时灯会亮。
3.8(图略)3.9 解: 3.11解:3.10解:3.12解:3.13解:3.14 由表知,当DIS=INH=0时DBCACDBACDBACB ADCBADCBAZCBADAAADAAADAAADAAADAAADAAADAAADAAAY+++++=+ ++++++=得:、、代入712612512412312212112123.15 PQNMPQNMQPMNQPNMZ+++=3.16 解:4选1逻辑式为:,,,,,,,,,,,的表达式,知:对比110104512)(1)(1)()(1)()(76543210012===========+++++=D D D D D D D D D D D C A B A A A DC B A ABC BC AD C B A C AB D C B A Y(3.17图)(3.18图)3.18解:方法同上题,只是函数为三变量,D 只取0或1即可,,,,,,,,,则有:,,取1010011076543210012===========D D D D D D D D C A B A A A3.19 解:设A 、B 、C 为三个开关,每个有两种状态0、1,若三个全为0则灯灭Y=0;否则,Y =1分析:全为0时灯灭;任何一个为1,则灯亮。
第五章
5.1解:
3
32113
21211
21
3131133213
12123131,,,Q Y Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q
K Q Q J Q K Q J Q K Q J n n n =⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=+=⎪⎩⎪
⎨⎧======+++输出方程:
状态方程:驱动方程:
能自动启动的同步五进制加法计数器。
5.2解:
1
22
1122
1
12
122
1Q AQ Y Q Q A Q Q A Q Q Q A D Q D n n =⎪⎩⎪⎨
⎧==⎪⎩⎪⎨
⎧==++输出方程:
状态方程:驱动方程:
由状态转换图知:为一串行数据监测器,
连续输入四个或四个以上的1时,输出为1,否则为0 5.3解:
2
33232113
2
31211
21
32112
32133121
213
211Q Q Y Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q K Q Q J Q Q K Q J K Q Q J n n n =⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+=⋅=⎪⎪⎩⎪
⎪⎨⎧====⋅=+++输出方程:
状态方程:,=,,驱动方程:
5.4解:
2
1212
1121
111122111
Q Q A Q AQ Y Q Q A Q Q Q Q A Q A K J K J n n +=⎪⎩⎪⎨
⎧⊕==⎩⎨
⎧=⊕===++输出方程:
⊙状态方程:⊙=驱动方程:
5.5解:
1233
0301213
10120312101320110
100
30
1230120
320
13201
00,
1Q Q Q Q Y Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q K Q Q Q J Q Q K Q Q J Q K Q Q Q J K J n n n n ⋅⋅⋅=⎪⎪⎪⎩⎪
⎪⎪
⎨
⎧+⋅⋅⋅=⋅+⋅=+⋅==⎪⎪⎩⎪⎪⎨
⎧=⋅⋅=⋅==⋅⋅===++++输出方程:
状态方程:,=,驱动方程:
5.6解:
5.7解:
∑
5.8解:七进制计数器
5.9解:
5.10解:可采用复位法和置数法:
5.11解:
5.12解:A=0时为十进制,A=1时为十二进制5.13解:
5.18解:需用3个160,可采用整体复位法或整体置数法,前两片同时为9时第三片工作。
置位法只要选LD
S
加到
端
即可。
364
5.19解:因为每两位秒、分、时之间为十进制,且要求用七段数码管直接显示,所以每位用十进制计数器
最简单(用160),每两个160构成24进制、60进制、60进制计数器,每个160的Q端接数码管的输入即可,秒、分、时的低位都为十进制计数器,可有多种做法。
5.20解:
.
1,5KH KH 3
10KH 2
5KH 2KH 3
5KH 7
100KH 45816000100KH 9109190001160111003.3.30123201231===
=
==
=
=
∴===
=∴==Y z f z f z f z f z f z f I D C z
f D D D D I z
f f Y Y Y Y I Y Y Y Y Y Y Y cp Y ,,,,,时,分别为:
为、同理:进制构成,时,当进制,构成置数,时,当知,
由表
5.21解:190的功能表见P103表5.3.5,190的预置数是异步的
5.22解:
5.23解:161是四位二进制计数器,循环输出12个脉冲,必变成十二进制计数器
5.24解:有多种方法可做:可用触发器设计一个十进制计数器,从一Q端输出即可,也可经译码输出,
也可用现成的计数器译码输出
5.25解:由表看出:红、黄、绿不能作为状态(因8个时钟中状态重复),可把红(R)、黄(Y)、绿(G)
作为输出,用161或160均可,只用
1
2Q
Q
Q即可。
5.26用JK触发器和门电路设计一个4位循环码计数器,状态转换表如下:
5.27用D触发器和门电路设计一个11进制计数器,并检查能否自启动
解:用四个维持阻塞型D触发器设计
5.28解:
5.29。