第6章 时序逻辑电路-习题答案.doc

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除第六章 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： ，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6-1Q2n Q1n Q2n+1 Q1n+1Z0 00 11 01 10 11 11 10 00001 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：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6-2A Q2n Q1nQ2n+1 Q1n+10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 0

2、1 1 10 01 10 00 10 11 00 10 0答案图6-26-3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：答案表6-3 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 10 1 00 1 11 0 01 0 10 0 01 1 10 1 0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Q1Q2Q3=111。试问下一个时钟作用后，寄存器所处的状态？经过多少个CLK脉冲作用后数据循环一次，并列出状态表。题图6-4解：下一个时钟作用后，寄存器所处的状态为“011”。经过四个

3、CLK脉冲作用后数据循环一次，波形如图答案图6-4所示。状态表如答案表6-4所示：答案表6-4CLKQ1 Q2 Q3 012341 1 1 0 1 10 0 11 0 01 1 0答案图6-46-5 做出题图6-5所示的时序逻辑电路的状态转换表,状态转换图和时序图，并分析之。题图6-5解：根据题图6-5可以写出电路的驱动方程：将驱动方程带入JK触发器的特征方程：写出输出方程：电路无输入变量，次态和输出只取决于电路的初态，设初态为，代入其状态方程及输出方程，得：设初态为，代入其状态方程及输出方程，得：设初态为，代入其状态方程及输出方程，得：如此继续，依次得到100，101，110，000，又返回

4、最初设定的初态，列出其状态转换表。 答案表6-5CLKQ3 Q2 Q1 Y 01234567010 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 00 1 1 01 0 0 01 0 1 01 1 0 10 0 0 01 1 1 10 0 0 0 答案图6-5每经过七个时钟触发脉冲以后输出端Y从高电平跳变为低电平，且电路的状态循环一次。所以此电路具有对时钟信号进行计数的功能，且计数容量等于七，称为七进制计数器。若电路初态为111，代入方程得：，状态图如答案图6-5所示。时序图如答案图6-6所示： 答案图6-66-6 分析如题图6-6所示的计数器逻辑图，并回答：（1）判断是何种类型计数器；（2）画出此

5、计数器的状态图；（3）判断此计数器是否可以自启动，若是请进行自启动分析，并画出状态图，若不是，画出无效状态图，将电路改正为自启动的电路。题图6-6解：（1）扭环形计数器；（2）此计数器的状态图如答案图6-7所示（3）由此状态图可以看出此电路不能自启动。答案图6-7为了使电路能够自启动，修改电路以后的状态图如答案图6-8所示。逻辑图如答案图6-9所示。答案图6-8答案图6-96-7 如题图6-7所示电路为循环移位寄存器，设电路的初始状态为Q0Q1Q2Q3=0001。列出该电路的状态表，并画出Q0、Q1、Q2和Q3的波形。题图6-7解： 电路波形图如答案图6-10：答案图6-106-8 设计一个7

6、进制的加法器，规则是逢七进一，并产生一个进位。解： 写出状态图：如答案图6-11所示。因需用3位二进制代码，选用3个CLK下降沿触发的JK触发器，分别用FF0、FF1、FF2表示。时钟方程是 答案图6-11答案图6-12输出方程见答案图6-12。的卡诺图填写如下（见答案图6-13）：答案图6-13化简卡诺图得到： 与JK触发器的特征方程比较得到：根据连线定义，连线电路图如答案图6-14。并将无效状态111带入状态方程计算： 答案图6-14可见111的次态是有效状态000，电路能够自启动。6.9 设计一个串行数据检测电路，当连续输入三个或三个以上1时，电路的输出为1，其他情况下输出为0。例如：输

7、入X101100111011110输出Y000000001000110解：设电路开始处于初始状态为S0。第一次输入1时，由状态S0转入状态S1，并输出0；若继续输入1，由状态S1转入状态S2，并输出0；如果仍接着输入1，由状态S2转入状态S3，并输出1；此后若继续输入1，电路仍停留在状态S3，并输出1。电路无论处在什么状态，只要输入0，都应回到初始状态，并输出0，以便重新计数。原始状态图中，凡是在输入相同时，输出相同、要转换到的次态也相同的状态，称为等价状态。状态化简就是将多个等价状态合并成一个状态，把多余的状态都去掉，从而得到最简的状态图。所得原始状态图中，状态S2和S3等价。因为它们在输入

8、为1时输出都为1，且都转换到次态S3；在输入为0时输出都为0，且都转换到次态S0。所以它们可以合并为一个状态，合并后的状态用S2表示。等价图请见答案图6-15。答案图6-15选用2个CLK下降沿触发的JK触发器，分别用FF0、FF1表示。采用同步方案，即取：答案图6-16与JK触发器的特征方程比较得到：连线电路图如答案图6-17。答案图6-17将无效状态11代入输出方程和状态方程计算，电路能够自启动。6.10 设计一个串行数码检测电路。当电路连续输入两个或者两个以上的1后，再输入0时，电路输出为高电平，否则为0。使用JK触发器实现此电路。解： 设S0为初始状态或00的状态，S1为01的状态，S

9、2为11的状态。假设电路开始处于S0状态。第一次输入1时，由状态S0转入状态S1，并输出0；若继续输入1，由状态S1转入状态S2，并输出0；此后若继续输入1，电路仍停留在状态S2，并输出0。在状态S2后若输入0，回到初始状态S0，并输出1；而在其他的状态下输入0都会回到S0，并输出0。由此画出状态图:X/Y选用2个JK触发器，分别用FF0、FF1表示。触发器的状态及输出卡诺图如下：与JK触发器的特征方程比较得到：根据连线定义，连线电路图如答案图6-18。答案图6-186.11 用T触发器设计一个可变进制同步计数器。当X = 0时，该计数器为三进制加法计数器；当X = 1时，该计数器为四进制加法

10、计数器。解： 设S0表示电路的上一个输入为0，S1表示电路的上两个输入为01，S2表示电路的上两个输入为11。假设电路开始处于初始状态为S0。第一次输入1时，由状态S0转入状态S1，并输出0；若继续输入1，由状态S1转入状态S2，并输出0；此后若继续输入1，电路仍停留在状态S2，并输出0。在状态S2后若输入0，回到初始状态S0，并输出1；而在其他的状态下输入0都会回到S0，并输出0。由此画出状态图:选用2个T触发器，分别用FF0、FF1表示。触发器的状态及输出卡诺图如下：与T触发器特征方程比较得：连线电路图如答案图6-19。答案图6-196.12 试用74LS161分别用异步清零法和同步置数法

11、实现模12加法计数器。解：异步清零法和同步置数法如答案图6-20 （a）异步清零法 （b）同步置数法答案图6-206.13 试用74LS161和74LS152等器件设计一个数字序列产生器，它可以周期地产生如下序列号：(6ED)H。解：要产生011011101101的序列，使用74LS161构成模12的计数器，然后使用Q2 Q1 Q0控制8-1数据选择器74LS152，当Q3 Q2 Q1 Q0由0至7时，D0至D7依次为01101110，而Q3 Q2 Q1 Q0由8至11时，D0至D3依次为1101，观察可使电路如答案图621.答案表6-6 C B AQ3 Q2 Q1 Q0 Y 0 0 0 0

12、00 0 0 1 10 0 1 0 10 0 1 1 00 1 0 0 10 1 0 1 10 1 1 0 10 1 1 1 01 0 0 0 11 0 0 1 11 0 1 0 01 0 1 1 1答案图6-216.14 请列出如题图6.14所示的状态迁移关系，并写出输出Z的序列。题图6.14解：（1）状态迁移表如下表所示：答案表6-7 A1 A0 QD QC QB QA 0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 0 D0=QB=0D1=QB=0D0=QB=1D1=QB=1D2=1D3=1D2=1(2) 其输出Z的序列为0011111。6

13、.15 分析如题图6.15所示的各芯片功能，分别画出状态图。 (a) (b) (c) (d)题图6.15解：（a）模4 （b）模141000（c）模8 （d）模6答案图6-226.16 分析题图6.16所示电路的功能。题图6.16解： 左右两芯片均为余三码模10加法器，由0011增至1100，然后返回0011，依次循环。每次左侧芯片增至1100时，右侧边芯片加1。由此可知，电路为两位余三码十进制加法计数器，且左侧芯片为低位，右侧芯片为高位。6.17 请用74LS290接成六进制和九进制计数器。不用其他元件。解：见答案题图6-23，6-24，6-25答案图6-23 采用异步制零法构成六进制计数器

14、的逻辑图和状态图答案图6-24 采用异步制9法构成六进制计数器的逻辑图和状态图答案图6-25 采用复位法构成九进制计数器的逻辑图和状态图6.18 74290组成的电路如题图6.18所示，请列出状态迁移关系，并指出其功能。 (a) (b)题图6.18解：图(a)为8421BCD模8计数器，其状态转换表如答案表6-8；图（b）为5421BCD模2计数器，其状态转换表如答案表6-9。答案表6-8 答案表6-9 Q3 Q2 Q1 Q00 0 0 0 0 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 1Q0 Q3 Q2 Q11 0 0 11 0 1 06.1

15、9 请指出74290如题图6.19所示电路图的模值为多少？题图6.19解：电路是扩展成100进制，然后用反馈归零法组成8421BCD码的69进制计数器。6.20 请画出如题图6.20所示电路的状态图，并说明其功能。题图6.20 答案图6-26 习题6-20状态图解：电路功能为7进制计数器，状态图如答案图6-26所示。6.21 设计一个灯光控制逻辑电路，要求红、绿、黄三种颜色的灯在时钟信号下按题表6.21规定的题表6.21CLK顺序红黄绿012345678010010010001010100000111000顺序转换状态。表中的1表示亮，0表示灭。要求电路能够自启动，并尽可能采用中规模集成电路芯

16、片。解：用74161构成M8计数器与3个74151组成序列信号发生器，分别给出红黄绿各自序列。连接电路如答案图6-27所示：答案图6-276.22 同步时序电路有一个输入、一个输出，输入是随机二进制序列，要求在检测到输入是1101时，输出为1，然后重新开始检测。在其他状态下，输出都为0。画出此时序电路的状态表，并化简。解：设S0为初始状态（代码00），S1为收到一个1的状态（01），S2为收到两个1的状态（10），S3为收到一个110的状态（11）；外输入X1为收到1，X=0为收到0；输出Y1，表示检出1101。状态图如图答案图6-28所示，已经是最简式；状态表如答案表6-10.答案图6-28

17、 答案表6-10 题6-226.23 74LS194电路如题图6.23所示，请列出状态迁移关系。题图6.23解：由图可知，移位寄存器74194先并行置数，使Q0Q1Q2Q3为1000，然后将模式设置为右移串入，具体是：DSRQ0Q1Q2Q3，DSR = Q0Q3。状态迁移表如答案表6-11所示。答案表6-11 例题6-23状态迁移表Q0 Q1 Q2 Q3 1110101100100011 0 0 0 1 1 0 01 1 1 01 1 1 10 1 1 11 0 1 10 1 0 11 0 1 01 1 0 10 1 1 00 0 1 11 0 0 10 1 0 00 0 1 00 0 0 1

18、6.24 用74194设计一个移位型“00011101”周期序列产生器。解: 因为N = 8，故取n3.确定移位寄存器的8个状态：000，001，011，111，110，101，010，100，没有重复出现的状态，所以取n=3。可以选用左移方式。仅使用74194的Q1Q2Q3。具体是：DSLQ3Q2Q1，反馈函数F = DSL。可以列出反馈函数表如下。Q1 Q2 Q3F0 0 00 0 10 1 11 1 11 1 01 0 10 1 01 0 011101000将F填入卡诺图：得到F = 电路如答案图6-29.答案图6-296.25 由移位寄存器74LS194和3线-8线译码器组成的时序电路

19、如题图6.25所示，分析该电路。（1）列出该时序电路的状态转换表（设起始状态为110）；（2）列出该电路输出端产生什么序列。题图6.25 解：（1）在CLK的脉冲下，移位寄存器74LS194进行左移操作，得：将带入上式得到,假设起始状态是110，则根据上式列出电路的状态转移表如题表6-12所示，题表6-12例题6-25电路状态转移表CLK顺序 0 1 2 3 4 5 61 1 01 0 10 1 01 0 00 0 10 1 11 1 01001101（2）由状态表可知该电路输出端ZQ3产生的序列为“010011”。6.26 如题图6.26所示，设74LS194的输出状态为，请列出在时钟CLK下的M1和的状态迁移表。题图6.26解：该电路为15分频电路，0000自成循环，故无自启动能力。答案表6-13 例题6-26状态迁移表Q0 Q1 Q2 Q3操作 10110010001111 1 1 1 0 1 1 11 0 1 10 1 0 11 0 1 01 1 0 10 1 1 00 0 1 11 0 0 10 1 0 00 0 1 00 0 0 11 0 0 01 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 111111111111111 预置右移右移右移右移右移右移右移右移右移右移右移右移右移预置【精品文档】第 7 页