時序邏輯電路練習題及答案

1、時序邏輯電路練習題及答案：6.1分析圖P6 - 1時序電路的邏輯功能，寫出電路的驅(qū)動方程、狀態(tài)方程和輸出 方程，畫出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，說明電路能否自啟動。解驅(qū)動方 T.D JI KiQs,J2 K2 Q1,圖 P6-1nl狀態(tài)方程：QiQ3nQinQanQinq3nQinQ2mQinQ2n QrQ2nQ2nQinJ3 Q1Q2, K3 Q3 Q3n 1 Q3nQ2nQln輸出方程：YQ3由狀態(tài)方程可得狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如表6 1所示；由狀態(tài)轉(zhuǎn)換表可得狀態(tài) 轉(zhuǎn)換圖，如圖A6 - 1所示。電路可以自啟動。表6 1圖A6-1電路的邏輯功能：是一個五進制計數(shù)器，計數(shù)順序是從。到4循環(huán)。：6.2試分析圖P6

2、- 2時序電路的邏輯功能，寫出電路的驅(qū)動狀態(tài)方程和輸出方 程，方程、畫出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。A為輸入邏輯變量。解 驅(qū)動方狀態(tài)方-r rn輸出方Di AQ2,QiniAQ2n.Y AQ1Q2信，是貝UY二L否貝UY=oo圖A6 2di AQ1Q2q2nlAQinQ2nA(Q2n Qin)AQ 2n QinQ2niQiniY000010001100010110n11nn1100111111100110010101000表6轉(zhuǎn)換、以6.3 析圖P6 - 3時序電路的邏輯功能，寫出電路的驅(qū)動方程、狀態(tài)方程和 輸出方程，畫出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，檢查電路能否自啟動。解3 一1L圖P6-7 Q2Q3 .空Q1Q

3、3Qln Q2Q3 Q1,J2 QI. K 2Q2 i Q1Q2+Q1Q3Q2J3 mChQ1Q2 K3Q2Q1Q2Q3Q2Q3Y = Q2Q3壬星白片、中太肝的用小口 AC 2百匚二;Q3Q2Q1 /Y圖A66.4 圖P6 - 4給出的時序電路,畫出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,檢查電路能否自 啟動，說明電路實現(xiàn)的功能。A為輸入變量。圖 P6-4解J1K,代入到特性方程QIJ1Q1K1QL得：QIQ1 ；J2 K2AQ1 ,代入到特性方程Q2 J2Q2g2 ,得：Q2aqiQ2 ；YAQ1Q2 AQ1Q2 AQ2Q1 AQ2Q1由狀態(tài)方程可得其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如表6 4所示，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖A6 4所示。表6

4、 4Q2Q1A/Y1/01/1AQ2nQF000001010Oil100111110101出方置畫出分析圖P6 - 5時序邏輯電路，寫出電路的驅(qū)動方狀態(tài)方程和輸電叫熠轉(zhuǎn)換圖，我型簪否自啟動QznlQmlYOil100110000110101010000圖 A6-4其功能為：當A二0時，電路作2位二進制加計數(shù)；當A二1時，電路作2位二 進制減計數(shù)。圖P6-I?QOQ 投®Q1Q2,41 " -丫解驅(qū)動方|gKolQ0Q3, K2 QOqi時序邏輯電路練習題及答案K Q0,KsQo代人特性方程得狀態(tài)方程:m QO nlHiQ2nlJoQon1101n1202KoQonQo11K

5、IQinQ2nQrQon Q3nQinQon nnnnnnQAQoK 2Q211nnOh OnnQOQM J3Q3 K 3Q3" QsnQznQmQon QgnQgn照出方 Y Q3Q 2Q1Q 0狀態(tài)轉(zhuǎn)換表女U表6-5南示。表6-5nnnnQ3 Q2Q1 QoQ3n inQnIn IQJnInnnnnQ 3 Q2Q1 QonQ3InQnInQnInQoYQoY000 0100110 0 100001010 0 11000000 0 10000010 0 00111010 10010100 1110110010 11101000 11001010110 0001100 10 1010

6、00110 1110000 10 000110111001010001100100111111100狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖A6-5所示。圖A6 5啟動。解如圖由以上分析知，圖P6 5所示電路為同步十進制減法計數(shù)器，能夠自6.6 出用2片74LS194組成8位雙向移位寄存器的邏輯圖。A6 6所示。TP右移pd Q0Q1Q2Q3 soCp 74LS194A S1DIR DODLD2D3DIL器行斯入Q0Q1Q2Q3 30Cp 74LS194A S1?叫0?1 平 Q3D1L_歲串行輸入6.7 P6-7電路中，若兩個移位寄存器中的原始數(shù)據(jù)分別為A32A2 Ai AoZl 0 0 B3B2BIBO=OOU,試

7、問經(jīng)過4,個CP信號作用以后兩個寄存器中的數(shù)據(jù)如何？這個電路 完成 什么功能？rjcicol圖 P6-7解兩組移位寄存器，每來一個CP,各位數(shù)據(jù)均向右移一位。全加器的和返送 到A寄存器的左端輸入。全加器的進位輸出CO經(jīng)一個CP的延遲反送到全加器的進位輸入端CI。在CP作用下，各點數(shù)據(jù)如表P6 7所示。4個CP信號作用后，A3A2AlAo=UOO,B3B2BlBo=OOOO,電路為四位串行加法器。4個CP信號作用后，B寄存器清零，A寄存器數(shù)據(jù)為串行相加結(jié)果，而向高位的進 位由CO給出。表 P6 . 7CPA3A2A1A0B3B2B1B0CISCO0100100110011010000011012

8、001000001103100100000104110000000006.8 圖P6 8的計數(shù)器電路，說明這是多少進制的計數(shù)器。十進制計數(shù)器74160的功能表見表6-3-40圖 P6 8解圖P6-8電路為七進制計數(shù)器。計數(shù)順序是3-9循環(huán)。6.9 圖P6 - 9的計數(shù)器電路，畫出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，說明這是多少進制的 計數(shù)器。+六進制計數(shù)器74LS161葩功能表如表6-3-4所示。圖 P6-9解這是一個十進制計數(shù)器。計數(shù)順序是09循環(huán)。6.10 4位同步二進制計數(shù)器74LS161接成十三進制計數(shù)器，標出輸入、輸 出端?？梢愿郊颖匾拈T電路。74LS161的功能表見表P6-10O表 P6 1074

9、LS161、74LS160 功能表輸入輸出說明RdEPETLDCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0高位在左0XXXXxxxx0 0 00強迫清除1XX0TDCBADCBA置數(shù)在CPT完成10X1XXXXX保持不影響0 c輸出1X01Xxxxx保持ET=0, 0C=01111Txxxx計數(shù)注：(1)只有當CP二1時，EP、ET才允許改變狀態(tài)(2)Oc為進位輸出，平時為0,當Q3Q2QiQo=lll 1時，Oc=l(74 LS160 是當 QsQ2QiQo=lOOl 時'Oc=l)解可用多種方法實現(xiàn)十三進制計數(shù)器，根據(jù)功能表，現(xiàn)給出兩種典型用法，它 們均為+三連制加法計數(shù)器。如圖A6-10

10、(a) > (b)所示。圖A6 10在1試分析圖P”的計數(shù)器也和同時各為幾進制。7406。的功能Q°et圖 P6-11解M=1時為六進制計數(shù)器，M二0時為八進制計數(shù)器。A為1和0時電路各為幾6.12 6-12電路是可變進制計數(shù)器。試分析當控制變量進制計數(shù)器。74LS161的功能表見題6-10O1-°圖 P6-12解A二1時為十二進制計數(shù)器，A二0時為十進制計數(shù)器。/。M=0時工作在五進制，M=16.13 一個可控制進制的計數(shù)器，當輸入控制變量時工作在十五進制。請標出計數(shù)輸入端和進位輸出端。解見圖A6-13。圖 A6-13說明這是幾進6.14 圖P6-14給出的計數(shù)器

11、畫出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖, 器 電路，74LS290的功能表如表P6 制計數(shù)圖P6 14表P6 14 74LS290功能表輸入輸出RoiRO2S91S92Q3Q2QiQO110X000011X00000XX111001X0X0計數(shù)X00X計數(shù)0XX0計數(shù)0X0*計數(shù)注：將Q0與CPi連接，從 CPo 送 CP 為 8421將Qs與CPo連接，從CPi送CP為5421碼解圖P6-14所示為七進制計數(shù)器。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖A6-14所示。6.15 析圖P6-15計數(shù)器電路的分頻比(即Y與CP的頻率之比)。74LS161 的功能表見題6-100CPn etDO DI D2 D3 EP74LS161Cl)Lp

12、o- CPQO QI Q2 Q3 笥DO DI D2P 74LS16K2) ED pQ3Q2Q1Q0 NA6-14解利用與上題同樣的分析方法，可得74LS161(1)和74LS161(2)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖 A6-15(b)所示?？梢?，74LS 161(1)為七進制計數(shù)器，且每當電路狀態(tài)由1001-1111 時，給74LS 161(2)一個計數(shù)脈沖。74LS 161(2)為九進制計數(shù)器，計數(shù) 狀態(tài)由0111八1111 循環(huán)。整個電路為63進制計數(shù)器，分頻比為1:63 o圖 A6-156.16 6-16電路是由兩片同步十進制計74160組成的計數(shù)器,試分析這是多數(shù)器少進制的計數(shù)器，兩片之間是幾進制

13、。74160的功能表見題6 10。圖 P6-16解第（1）片74160接成十進制計數(shù)器，第（2）片74160接成了三進制計數(shù)器。第 1）片到第（2）片之間為十進制，兩片中串聯(lián)組成7190的二十進制計數(shù)器。6.17分析圖P6-17給出的電路，說明這是多少進制的計數(shù)器，兩片之間多 少進制。74LS161的功能表見題6-10O17圖P6 解在出現(xiàn)觀信號以前，兩片74LS161均按十六進制計數(shù)。即第（1）片到第（2）片之間為十六進制。當?shù)冢?）片計為2,第（2）片計為5時產(chǎn)生LD0信 號，總的 進制為5x16+2+1=83。故為八十三進制計數(shù)器。計數(shù)范圍0000000-1010010 （83 進）。：

14、6.18用同步十進制計數(shù)芯片74160設計一個三百六十五進制的計數(shù)器。要求 各位 間為十進制關系，允許附加必要的門電路。74160的功能表見題6 10表P6-10（即與74LS161相同，僅進制不同，當Q3Q2QiQo=lOOl時，OC=1,其他情況OC=0） o解可用多種方法實現(xiàn)，這里給出其中之一，如圖A6-18所示。CP一一e：Q0 Ql Q2 Q301cHiEP 7416O(-HSDDO Di D2 D3RdE 丁 Q 0 01 Q2 Q3oc|"EP 7416etQ0 Qi Q2Q30c EP 7416g長】國 CPD0 DI D2 D3Rd1 I 11 -圖A6-當計數(shù)到3

15、64 （即0011, 0110, 0100）時，ld。,再來CP脈沖時計數(shù)器全部置入“0。”6.19 兩片異步二五F進制計數(shù)器74LS90組成二十四進制計數(shù)器, 74LS90的功能表與表P6-14相同。解如圖A6-19所示。Q3 Q2 Qi QoCPI A74LS9O (2)ppaRoiEos S91 S«Q3 Q2 QiQoCPi74L59O(1)CPOnc rr>rw cn: 0 己分圖 A6-196.20 圖P6-20所示電路是用二十進制優(yōu)先編碼器74LS147和同步十進制計數(shù)器74160組成的可控分頻器，試說明當輸入控制信號A、B、C、D、E、F、G、H、I分別為低電平

16、時，由Y端輸出的脈沖頻率各為多少。已知CP端輸入脈沖的頻率為10kHz 0優(yōu) 先編碼器74LS147的功能表見表P6-20O 74160的功能表與題6-10中表P6-10相 同。圖 P6-20表P6-20 74LS147的功能表輸 入輸出Ilk 13 1415 161 78 9Y3Y2Y1Y01111 11 1111111XXXXXXXX00 110XXXXXXx010 111XXXXXX01110 0 0XXXX x011110 0 1XXXX0111110 10XXx01111110 11XX1100X110 10 111 11 1111110解74160為同步置數(shù),根據(jù)圖P6-20,當7

17、4160的進位001且再來CP時， Q3n+lQ2n+lQln+1Q0n+1=Y3Y2YlY0如 A 二 0 時，Y3Y2Y1Y0 二 0001,當 001,再來 CP 時，Q3n+iQ2-iQin+iQon+i=OOOl （狀態(tài) 轉(zhuǎn)換圖如圖A6-20所示），因此Y的頻率fy是時鐘CP頻率fcp的1/9,用此方法 分析可得表6 20。Q3Q2Q1Q。/Y圖 A6-20表 6-20接低電平的輸入端ABcDEFGHI分頻比（付/ fcp）1/91/81/71/61/51/41/31/20fy=kHz1.111.251.431.6722.53.3350：6.21試用同步十進制可逆計數(shù)器74LS190

18、和二一-進制優(yōu)先編碼器74LS147設 計一個工作在減法計數(shù)狀態(tài)的可控分頻器。要求在控制信號A、B、C、D、E、F、G、H 分別為 1 時分頻比對應為 1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9。74LS190 的邏輯圖 見教材中圖6-3-25,它的功能表如6 3 5 °可以附加必要的門電路。解可用CPo作為LD信號。因為在CP上升沿使Q3Q2Q1Q0。以后，在這 個CP的低電平期間，CPo將給出一個負脈沖。但由于74LS190的LD信號是異步置數(shù)信號，所以0000狀態(tài)在計數(shù)過程中是作為 暫態(tài)出現(xiàn)的。如果為提高置數(shù)的可靠性，并產(chǎn)生足夠?qū)挾鹊倪M位輸出脈沖，可以增設由

19、Gi、G2組成的觸發(fā)器，由Q端給出與CP脈沖的低電平等寬的LD =0信號，并可由Q端給出進位 輸出脈沖。由圖A6-21 (a)中74LS190減法計數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可知，若LD 0時置入Q3Q2QlQ0=0100,則得到四進制減法計數(shù)器，輸出進位信號與CP頻率之比為1/4。又由 74LS147的功能表(見上題)可知，為使74LS147的輸出反相后為0100,小需接入低電平信號,故4應接輸入信號C。依次類推即可得到下表(表A6-21):衣A6-21接低電平的輸入端*2(A)13(B)h©>5(D)16(E)17(F)>8(G)19(H)/fcp)1/21/31/41/51/

20、61/71/81/9于是得到如圖A6-21 (b)的電路圖。圖 P6-22圖 A6-21制計蠹牒-蠹個移位寄存器型計數(shù)器,試畫出它的狀態(tài)轉(zhuǎn)換BE明這是幾進Di Q2Q3 Q2Q3 Q2Q3 Q2 Q3町 YQ2Q3 nlQiQ3m D3 Q2Q2111 D2 Qi,狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖A6-22,這是一個五進制計數(shù)器，能夠自啟動。Q3Q2Q1 N(011產(chǎn)(1L1卜一(11 0六一(1O1JK-(010O 八 /0/0 /o J圖 A6-226.23 用同步4位二進制計數(shù)器74LS161和4線線譯碼器74LS154設計節(jié)拍 脈沖發(fā)生器，要求從12個輸出端順序、循環(huán)地輸出等寬的負脈沖。74LS154的

21、邏輯框圖 及說明見題3-9 , 74LS161的功能表見題6-10中表6-10o解用置數(shù)法將74LS161接成十二進制計數(shù)器（計數(shù)從00001011循環(huán)），并且把它的 Q3、Q2、Qi、Qo 對應接至 74LS154 的 A3、A2、Al、Ao,則 74LS154 的 丫。皿可順 序產(chǎn)生低電 平。丫。皿為拍脈沖發(fā)生器的輸出端，如圖A6-23所示。UI 鼻圖 A6-236.24 一個序列信號發(fā)生器電路，使之在一系列CP信號作用下能周期性地輸 出“ ooioiiour的序列信號。解可以用十進制計數(shù)器和8選1數(shù)據(jù)選擇器組成這個序列信號發(fā)生器電路。若 將十進制計數(shù)器74160的輸出狀態(tài)Q3Q2QIQ。

22、作為8選1數(shù)據(jù)選擇器的輸入，則可得到數(shù) 據(jù)選擇器的輸出Z與輸入Q3Q2Q1Q0之間關系的真值表。Q3Q2QiQoz00000000100010100110010010101101100011111000110011圖 A6-24若取用8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS251 (見圖A6-24 (叭，則它的輸出邏輯式可寫為YDo (A2 Al Ao) DI (A2A1AO)D2 (A2A1AO)D3(A2 Al Ao) D4 ( A2A1A0) D5(A2A1AO)D6 (A2A1AO D7 (A2A1AO)由真值表寫出Z的邏輯式，并化成與上式對應的形式，則 得到 ZQ3 (Q2Q1QO)Q3 (Q2Q1

23、QO)Q3 (Q2Q1QO)0 (Q2Q1Q0)Q3 (Q2Q1Q0) Q3(Q2Q1QO) 0 (Q2Q1Q0) Q3 (Q2Q1Q0)令 A2 二 Q2, Al 二 Qi, AO 二 Qo, Do 二 Di 二 Q3 , D2=D4=Q5=Q7=qs, D3=D6=0【J數(shù)據(jù) 選擇器的輸出Y即所求之Z。所得到的電路如圖A6-24 (a)所示。解法2因為周期性輸出信號為十節(jié)拍，所以可用五位扭環(huán)形計數(shù)器及門電路構(gòu) 成。設輸出為K則狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖A6-24 (b)所示。輸出 Y Q5Q4 Q3Q2 Qi Q5 Q4Q3 Q2 Qi Q5Q4Q3Q2Q1圖 A6-25 oQ5Q4Q3Q2Q1 Q5

24、Q4Q3Q2Q1QSQ4QSQ2Q1；利用約束條件，用卡諾圖(如圖A6-24©所示)化簡，得Y Q4Q3 Q2Q1Q5Q1Q4Q1Q4Q3Q2Q1Q5Q1Q4 Qi由此可得序列 信號發(fā)生器電路如A6-24 (d)所示。6.25 一個燈光控制邏輯電路。要求紅、綠、黃三種顏色的燈在時鐘信號作用 下按表P6-25規(guī)定的順序轉(zhuǎn)換狀態(tài)。表中的1表示“亮”，0表示“滅”。要求電路能自 啟動，并盡可能采用中規(guī)模集成電路芯片。表 P6 25CP順序紅更綠CP順序紅zzfzfcl 更綠00004111110050012010601030017100解因為輸出為八個狀態(tài)循環(huán)，所以用74LS161的低三位

25、作為八進制計數(shù)器。若 以R、Y、G分別表示紅、黃、綠三個輸出，則可得計數(shù)器輸出狀態(tài)Q2、Qi、Qo與R、 Y、G關系的真值表：題6-25的真值表Q2Q1Q0RYGQ2Q1Q0RYG000000100in001100101001010010110010011001111100選兩片雙4選1數(shù)據(jù)選擇器74LS153作通用函數(shù)發(fā)生器使用，產(chǎn)生R、Y、G。由真 值表寫出R、Y、G的邏輯式，并化成與數(shù)據(jù)選擇器的輸出邏輯式相對應的形式R Q2 (QlQo) Q2 (Q1Q0)0 (Q1Q0) Q2QQ0)Y Q2QIQO) 0 (QiQo)G Q2 (QlQo) Q2 (QlQo)電路圖如圖A6-25o1

26、(QIQO) O(QiQo)0 (Q1Q0) Q2(QiQo)6.26J fflJK觸發(fā)器和門電路設計一個4位循環(huán)碼計數(shù)器，它的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表應如表P6-26 j9fzj o計數(shù)順序電路狀態(tài)Q4Q3Q2Q1進位輸出C計數(shù) 順序電路狀態(tài)Q4Q3Q2Q1進位輸出C012345670000000100110010011001110101010000 00 00 00891011121314151100110111111110101010111001100000 00 00 01袤 P6-26Q4ni Q3nQ2nQinQ4n Q4nQ3n Q4n(圖 A6-26Qi11Q4nQ2n Q3nQ2nQinQ

27、4n Q3nQ2nQinQ4n解1 根據(jù)表P6-26畫出Q4Q3Q2QI的卡諾圖如圖A6-26及圖A6 26 (b)、(c)、(d)、 所示。2.用卡諾圖化簡，求狀杰方程。圖 A6-26(a)與特性方程Q4niJ4Q4nK4Q4«比較，口 J知驅(qū)動方程J4Q3Q2Q1 K4Q3Q2Q1QAm Q4nQ2nQlnQ n3 Q4nQ3n Q3nQ2“ Q3nQ】n 與牛寺T生 Q4nQ2nQlnQ3n Q4nQ2nQlnQ3n 方程 Q3 J3Q3 K3Q3 比較，可知驅(qū)動方程J3 Q4Q2Q1, Ks Q4Q2Q1Q2m QinQ2n Q4nQ3nQ2n Q4nQ3nQ2n Q4nQ3

28、nQinQ2n Q4nQ3nQinQ2n(Qq Q3n) QinQ2n (Qa Q3n) QinQ2n n 1與特性方程Q2 J2Q2K2Q2比較，可知驅(qū)動方程J2 (Q4 QsJQi, K 2 (Q4 QsJQiQlnl (Q4nQ3nQ2n Q4nQ3nQ2n Q4nQ3nQ2n Q4nQ3nQ2nQln(Q4nQ3nQ2n Q4nQ3nQ2n Q4nQ3nQ2n Q4nQ3nQ2n)QlQ4n Q3n Q211 JQr (QA Q3n Q2n)Qin汁 Qinl J1Q1K1Q1比較，可知驅(qū)動方程J1Q4Q3Q2/K1J1由表P6-26知，輸出方程CQ4Q3Q2Q1根據(jù)驅(qū)動方程和輸出方程可畫出邏輯電路圖。(圖略)6.27 觸發(fā)器和門電路設計一個十一進制計數(shù)器，并檢查設計的電路能否啟動。解 法一：方程代入法1確定理發(fā)器個數(shù)。需用4個D觸發(fā)器。2.設十二進制計數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，如圖A6 27(X)所示。3 列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表A6