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第四章 组合逻辑电路 作业 参考答案【题4-1】 分析图示组合逻辑电路，列出真值表，写出输出Y 1、Y 2与输入的逻辑函数式，说明整个电路所实现的逻辑功能（不是单个输出与输入的关系，而是把2个输出与3个输入综合起来看）。
解：该电路的逻辑功能为全加器，Y 1是和，Y 2是进位。
【题4-2】某汽车驾驶员培训班进行结业考试，有三名评判员，其中A 为主评判员，B 和C 为副评判员。
在评判时，按照少数服从多数的原则通过，但主评判员认为合格，方可通过。
请填写真值表，写出逻辑表达式，并用一片74LS00（内含四个2输入端与非门）或一片74LS02（内含四个2输入端或非门）这2种方法实现此评判规定。
解：设评判员评判合格为“1”，反之为“0”； 考试通过，F 为“1”，反之为“0”。
根据题意，列真值表如下。
据此可得：ABC12ABCC B A C B A C B A AC BC AB C B A ABC Y +++=+++++=)()(1AC BC AB Y ++=2ACAB AC AB F =+=CB AC B A F ++=+=)(FB CA FB CA【题4-3】设计一个“4输入1输出”的组合逻辑电路，实现“五舍六入”的功能：即当输入的四位8421BCD 码不大于5时，输出0；否则输出1。
要求： (1) 画出卡诺图、化简逻辑函数；(2) 用1片CD4001（内含四个2输入端或非门）实现该逻辑功能（标出管脚号）。
【题4-4】设计一个代码转换电路，输入为3位二进制代码、输出为3位格雷码（见下表），要求从CD4011、CD4001、CD4030中选用1个最合适的芯片实现逻辑功能。
解：CDAB Y 00X X 0X 011001X XXCA B A C A B A BC A Y +++=++=+=))((FB CA21313546121101000111XABC00011011YABC0010111ZABCAX =BA B A B A Y ⊕=+=CB C B C B Z ⊕=+=B CAYZX【题4-5】用一片74HC138（3-8译码器）辅以“4输入与非门”实现“1位全减”。
第四章 集 成 触 发 器 4.1R d S d Q Q不定4.2 （1CP=1时如下表)(2) 特性方程Q n+1=D(3)该电路为锁存器（时钟型D 触发器）。
CP=0时，不接收D 的数据；CP=1时，把数据锁存。
(但该电路有空翻)4.3 (1)、C=0时该电路属于组合电路；C=1时是时序电路。
(2)、C=0时Q=A B +; C=1时Q n+1=B Q BQ nn+= (3)、输出Q 的波形如下图。
A B C Q4.4CP D Q 1Q 2图4.54.5 DQ QCPT4.6 Q 1n 1+=1 Q 2n 1+=Q 2n Q n 13+=Q n 3 Q Q 4n 14n+=Q1CP Q2Q3Q44.7 1、CP 作用下的输出Q 1 Q 2和Z 的波形如下图； 2、Z 对CP 三分频。
DQ QCPQ1DQ QQ2ZRd CP Q1Q2Z14.8由Q D J Q KQ J Q KQ n 1n n n n +==+=⋅得D 触发器转换为J-K 触发器的逻辑图如下面的左图；而将J-K 触发器转换为D 触发器的逻辑图如下面的右图CPD Q QJKQ QDQ QJ KCP4.9CP B CA4.10CP X Q1Q2Z4.11 1、555定时器构成多谐振荡器 2、u c, u o 1, u o 2的波形u c u o 1u o 2t t t 1.67V3.33V3、u o 1的频率f 1=1074501316..H z ⨯⨯≈ u o 2的频率f 2=158H z4、如果在555定时器的第5脚接入4V 的电压源，则u o 1的频率变为1113001071501232....H z ⨯⨯+⨯⨯≈4.12 图(a)是由555定时器构成的单稳态触发电路。
1、工作原理（略）；2、暂稳态维持时间t w =1.1RC=10ms(C 改为1μF)；3、u c 和u o 的波形如下图：u ou ct t tu i (ms)(ms)(ms)5 10 25 30 45 503.33V4、若u i 的低电平维持时间为15m s ，要求暂稳态维持时间t w 不变，可加入微分电路4.13由555定时器构成的施密特触发器如图(a)所示 1、电路的电压传输特性曲线如左下图； 2、u o 的波形如右下图；3、为使电路能识别出u i 中的第二个尖峰，应降低555定时器5脚的电压至3V 左右。
习题44－1 分析图P4－1所示得各组合电路,写出输出函数表达式,列出真值表,说明电路得逻辑功能。
解:图(a):;;真值表如下表所示:其功能为一位比较器。
A>B时,;A=B时,;A<B时,图(b):真值表如下表所示:功能:一位半加器,为本位与,为进位。
图(c):真值表如下表所示:功能:一位全加器,为本位与,为本位向高位得进位。
图(d):;;功能:为一位比较器,A<B时,＝1;A=B时,＝1;A>B时,＝14－2 分析图P4－2所示得组合电路,写出输出函数表达式,列出真值表,指出该电路完成得逻辑功能。
解:该电路得输出逻辑函数表达式为:因此该电路就是一个四选一数据选择器,其真值表如下表所示:,当M＝1时,完成4为二进制码至格雷码得转换;当M＝0时,完成4为格雷码至二进制得转换。
试分别写出,,,得逻辑函数得表达式,并列出真值表,说明该电路得工作原理。
解:该电路得输入为,输出为。
真值表如下:由此可得:完成二进制至格雷码得转换。
完成格雷码至二进制得转换。
4－4 图P4－4就是一个多功能逻辑运算电路,图中,,,为控制输入端。
试列表说明电路在,,,得各种取值组合下F与A,B得逻辑关系。
解:,功能如下表所示,两个变量有四个最小项,最多可构造种不同得组合,因此该电路就是一个能产生十六种函数得多功能逻辑运算器电路。
4－5 已知某组合电路得输出波形如图P4－5所示,试用最少得或非门实现之。
解:电路图如下:4－6 用逻辑门设计一个受光,声与触摸控制得电灯开关逻辑电路,分别用A,B,C表示光,声与触摸信号,用F表示电灯。
灯亮得条件就是:无论有无光,声信号,只要有人触摸开关,灯就亮;当无人触摸开关时,只有当无关,有声音时灯才亮。
试列出真值表,写出输出函数表达式,并画出最简逻辑电路图。
解:根据题意,列出真值表如下:由真值表可以作出卡诺图,如下图:C AB 00 10 11 100 1由卡诺图得到它得逻辑表达式为: 由此得到逻辑电路为:4－7 用逻辑门设计一个多输出逻辑电路,输入为8421BCD 码,输出为3个检测信号。
第四章 逻辑函数及其符号简化1.列出下述问题的真值表，并写出逻辑表达式：(1) 有A 、B 、C 三个输入信号，如果三个输入信号中出现奇数个1时，输出信号F=1，其余情况下，输出 F= 0.(2) 有A 、B 、C 三个输入信号，当三个输入信号不一致时，输出信号F=1，其余情况下，输出为0.(3) 列出输入三变量表决器的真值表•解：(1 )(1) F=AB+ A B1⑵ F= AB+ A C(3) F= (A+B+C) (A+B+ C ) (A+ B +C) (A+ B +C ) 解： (1) AB = 00 或 AB=11 时 F=1(2) ABC110 或 111 或 001,或 011 时 F=1 (3) ABC = 100 或 101 或 110 或 111 时 F=1 3. 用真值表证明下列等式.(1) A+BC = (A+B) (A+C)(2) A BC+A B C+AB C = BC ABC +AC ABC +AB ABC (3) A B + BC + AC =ABC+ A B C ⑷ AB+BC+AC=(A+B)(B+C)(A+C)A B C F0 0 0 00 01 10 10 10 11 0 1 0 0 11 01(2 )1 B 10 0 1 10 10 10 11 11 00 11 0 1 1 (3 )1 1 0 1 A 1B C F0 00 00 01 00 10 00 11 1 1 0 0 01 011F= A B C+ A B C +A B C +ABCF= (A+B+C) ( A + B +C )F= A BC+A B C+AB C +ABC ,F 的值为“ 12.对下列函数指出变量取哪些组值时(5) ABC+ A + B + C=1证：(1 )A B C A+BC(A+B)(A+C)0 0 0 0 00 0 1 0 00 1 0 0 00 1 1 1 11 0 0 1 11 0 1 1 11 1 0 1 1A B C ABC + ABC + ABC —BCABC + ACA B C + ABABC0 0 0 0 00 0 1 0 00 1 0 0 00 1 1 1 11 0 0 0 01 0 1 1 11 1 0 1 11 1 1 0 0(5 )A B C AB+ BC3 AC ABC + A"B"C—0 0 0 1 10 0 1 0 00 1 0 0 00 1 1 0 01 0 0 0 01 0 1 0 01 1 0 0 01 1 1 1 1ABC AB+BC+AC (A+B)(B+C)(A+C)0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 0 11ABC ABC + A + B + C0 0 0 10 0 1 10 1 0 10 1 1 11 0 0 11 0 1 1(5 )4. 直接写出下列函数的对偶式F'及反演式F的函数表达式(1) F=[A B(C+D)][B C D+B(C +D)](2) F= A BC + ( A +B C ) (A+C)⑶F= AB+ CD + BC + D + CE + D + E(4)F=C+AB?AB+ D解：(1) F'= [ A +B+CD]+[(B+ C+ D)?B+C D]]F = [A+ B + C D ]+[( B +C+D) ?( B +CD ]](2) F'= (A+ B + C)?[A?(B + C)AC]F = (A+ B<C)?[A?(B + C)+ A C]⑶F、=C?(A + B)+(A + B)?DF = C?(A + B) + (A + B)?D5. 若已知x+y = x+z，问y = z吗？为什么？解：y不一定等于z,因为若x=1时,若y=0,z=1,或y=1,z=0,则x+y = x+z = 1,逻辑或的特点，有一个为1则为1。
第四章组合逻辑电路1. 解： (a)(b)是相同的电路，均为同或电路。
2. 解：分析结果表明图(a)、(b)是相同的电路，均为同或电路。
同或电路的功能：输入相同输出为“1”；输入相异输出为“0”。
因此，输出为“0”(低电平)时，输入状态为AB＝01或103. 由真值表可看出，该电路是一位二进制数的全加电路，A为被加数，B为加数，C为低位向本位的进位，F1为本位向高位的进位，F2为本位的和位。
4. 解：函数关系如下：SF++⊕=+ABSABS BABS将具体的S值代入，求得F 312值，填入表中。
A A FB A B A B A A F B A B A A F A A F AB AB F B B A AB F AB B A B A B A AB F B A A AB F B A B A B A F B A AB AB B A B A F B B A B A B A B A B A B A F AB BA A A B A A B A F F B A B A F B A B A F A A F S S S S =⊕==+==+⊕===+⊕===⊕===⊕===+⊕===+=+⊕===⊕==+==⊕==Θ=+=+⊕===+++=+⊕===+=⊕===⊕==+=+⊕==+=+⊕===⊕==01111111011010110001011101010011000001110110)(01010100101001110010100011000001235. （1）用异或门实现，电路图如图(a)所示。
(2) 用与或门实现，电路图如图(b)所示。
6. 解因为一天24小时，所以需要5个变量。
P变量表示上午或下午，P＝0为上午，P=1为下午；ABCD表示时间数值。
真值表如表所示。
利用卡诺图化简如图(a)所示。
化简后的函数表达式为D C A P D B A P C B A P A P DC A PD B A P C B A P A P F =+++=用与非门实现的逻辑图如图(b )所示。
第4章触发器[题4.1]画出图P4.1所示由与非门组成的根本RS触发器输出端Q、Q的电压波形，输入端S、R的电压波形如图中所示。
图P4.1[解]见图A4.1图A4.1[题4.2]画出图P4.2由或非门组成的根本R-S触发器输出端Q、Q的电压波形，输出入端S D，R D的电压波形如图中所示。
图P4.2[解]见图A4.2[题4.3]试分析图P4.3所示电路的逻辑功能，列出真值表写出逻辑函数式。
图P4.3 [解]：图P4.3所示电路的真值表S R Q n Q n+1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0* 1 110*由真值表得逻辑函数式 01=+=+SR Q R S Q nn[题4.4] 图P4.4所示为一个防抖动输出的开关电路。
当拨动开关S 时，由于开关触点接触瞬间发生振颤，D S 和D R 的电压波形如图中所示，试画出Q 、Q 端对应的电压波形。
图P4.4[解] 见图A4.4图A4.4[题4.5] 在图P4.5电路中，假设CP 、S 、R 的电压波形如图中所示，试画出Q 和Q 端与之对应的电压波形。
假定触发器的初始状态为Q =0。
图P4.5[解]见图A4.5图A4.5[题4.6]假设将同步RS触发器的Q与R、Q与S相连如图P4.6所示，试画出在CP 信号作用下Q和Q端的电压波形。
己知CP信号的宽度t w = 4 t Pd 。
t Pd为门电路的平均传输延迟时间，假定t Pd≈t PHL≈t PLH，设触发器的初始状态为Q=0。
图P4.6图A4.6[解]见图A4.6[题4.7]假设主从结构RS触发器各输入端的电压波形如图P4.7中所给出，试画Q、Q端对应的电压波形。
设触发器的初始状态为Q=0。
图P4.7[解] 见图A4.7图A4.7[题4.8]假设主从结构RS触发器的CP、S、R、DR各输入端的电压波形如图P4.8所示，1DS。
第四章习题答案4-1(a)100A A F ⊕=,211A A F ⊕=,322A A F ⊕=,33A F =(b) 000B A C =,011111)()(C B A B A C ⊕+=,000B A S ⊕=,0111)(C B A S ⊕⊕= (c) B A AB F +=（同或）(d) B A AC F +=1,B A BC F +=2,C A BC F+=3, 4-2，F ，F ，F∑=)9,8,7,6,5(3m F ，∑=)9,4(2m F ，∑=)8,7,3,2(1m F ，∑=)8,6,3,1(0m F卡诺图化简D F =3,AD D C B F +=2,D A C B CD F ++=1,D B A D A F +=0，F ，F ，F∑=)9,8,7,6,5(3m Y ，∑=)9,4,3,2,1(2m Y ， ∑=)8,7,4,3,0(1m Y ，∑=)8,6,4,2,0(0m Y用4-16线译码器实现987653F F F F F Y =,943212F F F F F Y =,874301F F F F F Y =,864200F F F F F Y =4-3将四片138译码器级联，ST 接高电平，ST 接低电平，ST 由译码控制3442A A ST =,3432A A ST =,3432A A ST =,3432A A ST =4-4113471347(1,3,4,7)F m m m m m F F F F ===∑ 2046046(0,4,6)F m m m m F F F ===∑4-51）一片8选1，输入A 、B 、C 分别接8选1的地址A 2,A 1,A 00,,1,17563420========D D D D D D D D D D2）两片8选1，输入A 、B 、C ，D 分别接4选1的地址012,,,A A A E1,01413121197651151084320================D D D D D D D D D D D D D D D D4-6A S SB A S S B A S S AB S S F 01010101)()(+⊕+++= A S S B A S S B A S S B S S A S S AB S S F 010*********+++++=将A S S ,,01分别接8选1的地址012,,A A A ，则输入端分别是0,1,,70635421========D D D D B D B D D D4-71) 输入A,B,C,D 分别接加法器的A 3,A 2,A 1,A 0, 加法器的B 3B 2B 1B 0=0011,CI=0 2) 输入A,B,C,D 分别接加法器的A 3,A 2,A 1,A 0, 加法器的B 3B 2B 1B 0=1101,CI=04-8假设四位被加数为ABCD ，加数为EFGH 输入A,B,C,D 分别接加法器的A 3,A 2,A 1,A 0, 加法器的B 3,B 2,B 1,B 0如下：M CI M H B M G B M F B M E B =⊕=⊕=⊕=⊕=,,,,01234-9真值表∑=)15,14,13,11,7(m F1)8选1数据选择器，将B A M ,,分别接8选1的地址012,,A A A ，则输入端分别是0,1,42107653========D D D D D C D D D2)用3-8译码器151413117151413117F F F F F m m m m m F ==4-10设三个开关分别为A,B,C ，开关的关闭为1，打开为0；灯的输出为F ，灯的亮为1，灭为0真值表C B A F =输入ABCD 分别接4-16译码器的地址段A 3,A 2,A 1,A 0 1) a 端：0158421=====D D D D D , 其余数据端接1 2) b 端：所有数据端均接1，1150=D D3) c 端：012109653======D D D D D D ,其余数据端接1 4) d 端：0158421=====D D D D D ,其余数据端接15) e 端：01514131187421=========D D D D D D D D D ,其余数据端接1 6) f 端：1150==D D ,其余数据端接07) g 端：08421====D D D D ,其余数据端接1设输出灯亮为1，灭为0真值表如下：1)4-16输入ABCD 分别接4-16译码器的地址段A 3,A 2,A 1,A 0（1) F 1端：143210=====D D D D D , 其余数据端接0 （2) F 2端：198765=====D D D D D , 其余数据端接0 （3) F3端：1151413121110======D D D D D D , 其余数据端接0 2）4位数据比较器实现用两片数据选择器，输入端ABCD 分别接两个比较器的A 3A 2A 1A 0,第一片比较器的B 3B 2B 1B 0=0101，第二片的B 3B 2B 1B 0=1001，两片的级联端0,1===<>=B A B A B A I I I ，则:B A I F <=11，B A I F >=23，212F F F =用4-16输入A 1A 0B 1B 0分别接4-16译码器的地址段A 3,A 2,A 1,A 0 （1) F 0端：1151375====D D D D , 其余数据端接0（2) F 1端：1141311976======D D D D D D , 其余数据端接0 （3) F 2端：1141110===D D D , 其余数据端接0 （4) F 3端：115=D , 其余数据端接04-141）只要把两片的B A I =直接相连就可以判断三个输入数据是否相等，假定输入为ABCD 四门课程，及格为1，不及格为0；输出F 为能否毕业，能够毕业为1，不能毕业为0。
