中規(guī)模時(shí)序邏輯練習(xí)題及答案

1、中規(guī)模時(shí)序邏輯電路練習(xí)題及答案7.1 圖P7.1電路是可變進(jìn)制計(jì)數(shù)器。試分析當(dāng)控制變量A為1和0時(shí)電路各為幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74LS161的功能表見題7.1。圖P7.1表P7.1 74LS161、74 LS160功能表輸 入輸 出說(shuō) 明EPETCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0高位在左0××××××××0 0 0 0強(qiáng)迫清除1××0D C B AD C B A置數(shù)在CP完成10×1×××××保持不影響OC輸出1×01×

2、××××保持ET=0 ， OC=01111××××計(jì)數(shù)注：(1)只有當(dāng)CP=1時(shí)，EP、ET才允許改變狀態(tài) (2)Oc為進(jìn)位輸出，平時(shí)為0，當(dāng)Q3Q2Q1Q0=1111時(shí)，Oc=1（74 LS160是當(dāng)Q3Q2Q1Q0=1001時(shí)，Oc=1）解 A=1時(shí)為十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，A=0時(shí)為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。7.2 試分析圖P7.2計(jì)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7.1。圖P7.2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(a)、(

3、b)所示。可見， 74LS 161(1)為七進(jìn)制計(jì)數(shù)器，且每當(dāng)電路狀態(tài)由10011111時(shí)，給74LS 161(2)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖。74LS 161(2)為九進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)狀態(tài)由01111111循環(huán)。整個(gè)電路為63進(jìn)制計(jì)數(shù)器，分頻比為1:63。圖A7.27.3 設(shè)計(jì)一個(gè)可控制進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，當(dāng)輸入控制變量M=0時(shí)工作在五進(jìn)制，M=1時(shí)工作在十五進(jìn)制。請(qǐng)標(biāo)出計(jì)數(shù)輸入端和進(jìn)位輸出端。解 見圖A7.3。圖A7.37.4 分析圖P7.4給出的計(jì)數(shù)器電路，畫出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，說(shuō)明這是幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器，74LS290的功能表如表P7.4所示。 表P7.4 74LS290功能表輸 入輸 出R01R02S91S9

4、2Q3Q2Q1Q0110×000011×00000××111001××0000×××0×00×0×計(jì) 數(shù)計(jì) 數(shù)計(jì) 數(shù)計(jì) 數(shù)注：將Q0與CP1連接,從CP0 送CP為8421碼；將Q3與CP0連接,從CP1送CP為5421碼 圖P7.4解 圖P7.4所示為七進(jìn)制計(jì)數(shù)器。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖A7.4所示。 圖A7.47.5 圖P7.5電路是由兩片同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160組成的計(jì)數(shù)器，試分析這是多少進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，兩片之間是幾進(jìn)制。74160的功能表見題7.1。圖P7.5解 第（1）片7

5、4160接成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，第（2）片74160接成了三進(jìn)制計(jì)數(shù)器。第（1）片到第（2）片之間為十進(jìn)制，兩片中串聯(lián)組成7190的二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。7.6 用同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)芯片74160設(shè)計(jì)一個(gè)三百六十五進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。要求各位間為十進(jìn)制關(guān)系，允許附加必要的門電路。74160的功能表見表P7.1（即與74LS161相同，僅進(jìn)制不同，當(dāng)Q3Q2Q1Q0=1001時(shí)，OC=1，其他情況OC=0）。解 可用多種方法實(shí)現(xiàn)，這里給出其中之一，如圖A7.6所示。 圖A7.6當(dāng)計(jì)數(shù)到364(即0011，0110，0100)時(shí)，再來(lái)CP脈沖時(shí)計(jì)數(shù)器全部置入“0”。7.7 試用兩片異步二五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90組成二

6、十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，74LS90的功能表與表P7.4相同。解 如圖A7.7所示。圖A7.77.8 用D觸發(fā)器和門電路設(shè)計(jì)一個(gè)十一進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并檢查設(shè)計(jì)的電路能否啟動(dòng)。解法一：方程代入法1確定觸發(fā)器個(gè)數(shù)。需用4個(gè)D觸發(fā)器。2設(shè)十一進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，如圖A7.8（a）所示。圖A7.8（a）3列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表A7.8（a）所示。 表A7.8（a）計(jì)數(shù)順序Q3Q2Q1Q0計(jì)數(shù)順序Q3Q2Q1Q0計(jì)數(shù)順序Q3Q2Q1Q001230000000100100011456701000101011001118910111000100110100000 4畫出各觸發(fā)器的次態(tài)卡諾圖，如圖A7.8（b）和圖A7.8

7、(c)、(d )、(e)、(f ) 所示。5由卡諾圖化簡(jiǎn)得到各觸發(fā)器的狀態(tài)方程及驅(qū)動(dòng)方程。（b）圖A7.8， ， 6檢查電路能否自啟動(dòng)。由狀態(tài)方程可得完整狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如表A7.8（b）所示。因此知電路能夠自啟動(dòng)。表A7.8（b）CPQ3Q2Q1Q0CPQ3Q2Q1Q0CPQ3Q2Q1Q0000007011111101100018100021110200109100130100300111010100101140100111011101005010112000001111601100110011000完整狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖A7.8（g）所示。圖A7.8（g）7由驅(qū)動(dòng)方程可畫出邏輯電路圖（略）。解法二

8、：用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)異步十一進(jìn)制計(jì)數(shù)器首先要設(shè)計(jì)出二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后用復(fù)位法構(gòu)成十一進(jìn)制電路。設(shè)計(jì)異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器可用觀察法得到其邏輯關(guān)系，由于D觸發(fā)器的，而二進(jìn)制計(jì)數(shù)，所以各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程應(yīng)為。又由于是做加法，設(shè)D觸發(fā)器為上升沿觸發(fā)，所以低位的端應(yīng)作為高位的時(shí)鐘CP，這樣，4個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)，在CP信號(hào)作用下，從0000開始，當(dāng)計(jì)到1011時(shí)，經(jīng)與非門送到各觸發(fā)器的直接復(fù)位端，就構(gòu)成了異步十一進(jìn)制計(jì)數(shù)器。如圖A7.8（h）所示。圖A7.8（h）7.9 設(shè)計(jì)一個(gè)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三相六狀態(tài)工作的邏輯電路，如果用1表示電機(jī)繞組導(dǎo)通0表示電機(jī)繞組截止，則3個(gè)繞組ABC的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖應(yīng)如圖P7.

9、9所示，M為輸入控制變量，當(dāng)M=1時(shí)為正轉(zhuǎn)，M=0時(shí)為反轉(zhuǎn)。圖P7.9解 為避免與線圈C混淆，設(shè)正反轉(zhuǎn)控制輸入端為M，求解An+1、Bn+1、Cn+1，用D觸發(fā)器及與或非門實(shí)現(xiàn)之。根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖P7.9畫出電路次態(tài)卡諾圖，如圖A7.9（a）和圖A7.9（b）、（c）、（d） 所示。（a）（e）圖A7.9將卡諾圖中的“0”合并，然后求反，得實(shí)現(xiàn)電路如圖A7.9（e）所示。7.10 圖P7.10所示電路是用二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器74LS147和同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160組成的可控分頻器，試說(shuō)明當(dāng)輸入控制信號(hào)A、B、C、D、E、F、G、H、I分別為低電平時(shí)，由Y端輸出的脈沖頻率各為多少。已知CP端輸入

10、脈沖的頻率為10kHz。優(yōu)先編碼器74LS147的功能表見表P7.10。74160的功能表與表P7.1相同。 圖P7.10 表P7.10 74LS147的功能表輸 入輸 出111111111××××××××0×××××××01××××××011×××××0111××××01111×

11、5;×011111××0111111×011111110111111111111011001111000100110101011110011011110解 74160為同步置數(shù),根據(jù)圖P7.10，當(dāng)74160的進(jìn)位OC=1且再來(lái)CP時(shí)， Q3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1=Y3Y2Y1Y0如A=0時(shí)，Y3Y2Y1Y0=0001，當(dāng)OC=1，再來(lái)CP時(shí)， Q3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1=0001（狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖A7.10所示），因此Y的頻率fy是時(shí)鐘CP頻率fcp的1/9，用此方法分析可得表7.10。 圖A7.10表7.10接低電平的輸入端

12、ABCDEFGHI分頻比（fY / fCP）1/91/81/71/61/51/41/31/20f Y = kHz1.111.251.431.6722.53.33507.11 設(shè)計(jì)一個(gè)燈光控制邏輯電路。要求紅、綠、黃三種顏色的燈在時(shí)鐘信號(hào)作用下按表P7.11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(dòng)，并盡可能采用中規(guī)模集成電路芯片。 表P7.11CP順序紅 黃 綠CP順序紅 黃 綠00004111110050012010601030017100解 因?yàn)檩敵鰹榘藗€(gè)狀態(tài)循環(huán)，所以用74LS161的低三位作為八進(jìn)制計(jì)數(shù)器。若以R、Y、G分別表示紅、黃、綠三個(gè)輸出，則可得計(jì)數(shù)

13、器輸出狀態(tài)Q2、Q1、Q0與R、Y、G關(guān)系的真值表：RYGRYG000000100111001100101001010010110010011001111100題7.11的真值表選兩片雙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(duì)應(yīng)的形式電路圖如圖A7.11。圖A7.117.12 用JK觸發(fā)器和門電路設(shè)計(jì)一個(gè)4位循環(huán)碼計(jì)數(shù)器，它的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表應(yīng)如表P7.12所示。表P7.12計(jì)數(shù)順序電路狀態(tài)Q4Q3Q2Q1進(jìn)位輸出C計(jì)數(shù)順序電路狀態(tài)Q4Q3Q2Q1進(jìn)位輸出C01234567000000010011001001100111010101000000000089101112131415110011011111