数字电路第8章 数字系统设计基础-习题答案_.docx

数字电路第8章数字系统设计基础-习题答案_数字电路第8章数字系统设计基础-习题答案第8章数字系统设计基础8.1数字系统在逻辑上能够划分成哪两个部分？其中哪一部分是数字系统的核心？解：数字系统在逻辑上能够划分成控制器和数据处理器两部分，控制器是数字系统的核心。8.2什么是数字系统的ASM图？它与一般的算法流程图有什么不同？ASM块的时序意义是什么？解：算法状态机ASM是数字系统控制经过的算法流程图。它与一般的算法流程图的区别为ASM图表可表示事件的准确时间间隔序列，而一般的算法流程图只表示事件发生的先后序列，没有时间概念。ASM块的时序意义是一个ASM块内的操作是在一个CLK脉冲作用下完成的。8.3某数字系统，在T0状态下，下一个CLK到，完成无条件操作：寄存器R1010，状态由T0T1。在T1状态下，下一个CLK到，完成无条件操作：R左移，若外输入X=0，则完成条件操作：计数器AA+1，状态由T1T2；若X=1，状态由T1T3。画出该系统的ASM图。解：ASM图表如下图8.4一个数字系统在T1状态下，若启动信号C=0，则保持T1状态不变；若C=1，则完成条件操作：AN1，BN2，状态由T1T2。在T2状态下，下一个CLK到，完成无条件操作BB?1，若M=0，则完成条件操作：P右移，状态由T2T3；若M=1，状态由T2T4T1。画出该数字系统的ASM图。解：ASM图表如图数字电路第8章数字系统设计基础-习题答案数字电路第8章数字系统设计基础-习题答案8.5控制器状态图如题图8.5所示，画出其等效的ASM图。题图8.5解：ASM图8.6设计一个数字系统，它有三个4位的寄存器X、Y、Z，并实现下列操作：启动信号S出现，传送两个4位二进制数N1、N2分别给寄存器X、Y；假如X>Y，左移X的内容，并把结果传送给Z；假如X此页面能否是列表页或首页？未找到适宜正文内容。数字电路第8章数字系统设计基础-习题答案数字电路第8章数字系统设计基础-习题答案8.8某数字系统的ASM图如题图8.8所示，试根据此ASM图用MUX、D-FF、译码器方法设计控制器。解：状态转换真值表卡诺图电路图状态Q1nQnSXYZQ1n+1Q0n+1T0T1T2T3T0000001000110001000T101010101000100111011110100100010001000100T21010101010000111101100000010001000100010T311000001题图8.8数字电路第8章数字系统设计基础-习题答案数字电路第8章数字系统设计基础-习题答案8.9某公园有一处4种颜色的彩色艺术图案灯，它的艺术图案由4种颜色顺序完成，绿色亮16s，红色亮10s，蓝色亮8s，黄色亮5s，周而复始地循环，试设计这种灯的控制系统。解：1ASM图2控制器设计根据ASM图，有四个状态T0，T1，T2，T3，可画出控制器的状态转换表用MUX,D-FF，译码器组成的控制器如解题图8.9中虚线左部分所示。解题图8.9数字电路第8章数字系统设计基础-习题答案数字电路第8章数字系统设计基础-习题答案 (3)处理器设计根据ASM图，可得t=1的条件方程为t=T0·16s+Tl·10s+T2·8s+T3·5st=1时计时计数器应清0，表示以上计时结束，准备计下一个定时时间，故t应接加法计数器的LD端，加法计数器选用74161，其CLK周期TCLK=1s。定时信号t=1的电路和计时电路74161构成的数据处理器如解题图8.9虚线右部分所示。解题图8.9为四色灯控制系统的整体电路。8.10设计十字路口交通灯控制系统：东西方向道路和南北方向道路各行车1分钟，两方向红绿灯交换时，须亮黄灯5s。东西方向绿、黄、红灯亮分别用EG、EY、ER表示，南北方向绿、黄、红灯亮分别用SG、SY、SR表示。试按上述要求设计交通灯控制系统。解：1ASM图表设E=1分钟(红绿灯亮时间),F=5秒(黄灯亮时间)。时间到S=1,计数器清零。2控制器设计控制器的状态转换表状态Q2nQ1nEFQ2n+1Q1n+1输出T0T1T2T3T000000?1?000110001000T10101?0?1011001000100T210100?1?101100100010T31111?0?1110000010001卡诺图数字电路第8章数字系统设计基础-习题答案数字电路第8章数字系统设计基础-习题答案控制器电路3数据处理器设计定时电路方程及电路：S=(T0+T2)E+(T1+T3)F产生E=1分钟和F=5秒的电路由两级160实现。整体电路如图：8.11设计8种花型彩灯控制系统：由8个发光二极管组成的彩灯，一字排开，彩灯的图案循环变换步骤如下：彩灯由左至右逐个亮至最后全亮；彩灯由右至左逐个灭至最后全灭；彩灯由右至左逐个亮至最后全亮；彩灯由左至右逐个灭至最后全灭；数字电路第8章数字系统设计基础-习题答案8个彩灯全亮；8个彩灯全灭；8个彩灯全亮；8个彩灯全灭。按以上要求设计彩灯控制系统。解：设八个彩灯由左至右排列：A7A6A5A4A3A2A1A01ASM图2控制器设计控制器实现T0T7八个状态。用74161(高)的Q2Q1Q0组成模8计数器，实现T0T7八个状态的转换。状态T0T3四个状态中有8个灯的移动。用另一74161(低)的Q2Q1Q0组成模八计数器实现移位控制。再由74191控制移位寄存器实现左、右移和并入,而74191的左、右移及并入由M1M0控制。根据ASM图表得下列对应关系:控制器和数据处理器关系表SR1=SL2=D7=D6=D5=D4=D3=D2=D1=D0=Q两个8选1的MUX74151(高)和74151(低)的地址端A2A1A0=Q2Q1Q0数字电路第8章数字系统设计基础-习题答案数字电路第8章数字系统设计基础-习题答案74151(高)的07输入=M1=0110111174151(低)的07输入=M0=1001111174194(1)和74194(2)级连实现8个灯A7A0的移动变换,故:Q4=DSR2,Q3=DSL1,74161(高)在000111状态时,是被模8计数器74161(低)控制的加法计数器.74161(低)在100111状态时,实现加法计数。根据以上分析,得彩灯控制电路如下列图所示: