时序逻辑电路练习题及答案

1、时序逻辑电路练习题及答案时序逻辑电路练习题及答案6.1分析图P6l时序电路的逻辑功能，写出电路的驱动方程、状态方程和输 出方程，画出电路的状态转换图，说明电路能否自启动。图 P6-1解 驱动方工口J1Ki Qs,nl状态方程：QIQ3nQ1nQ3nQ1nQ3nQinJ2K2 Ql,Q2nlQinQ2n QrQ2nQ2nQinJ3Q1Q2, K3Q3 Q3n 1Q3nQ2nQln输出方程：YQ3由状态方程可得状态转换表，如表61所示；由状态转换表可得状态 转换图，如图A6l所示。电路可以自启动。表61器,6.2试分析图P62时序电路的逻辑功能，写出电路的驱动 状态方程和输出方程, 方程、画出电路

2、的状态转换图。A为输入逻辑变量。驱动方程.Di AQ2,、D2AQ1Q2状态方工口QiniAQ2n.q2nlAQinQ2nA(Q2n Qin)输出方.一 Y AQ1Q2信，是则丫二1,否则Y=0 0解图A6转换AQ 2n QinQ2niQiniY、以000010001100010110n11nn1100111111100110010101000表6226.3试分析图P63时序电路的逻辑功能，写出电路的驱动方程、状态方程和 输出方程，画出电路的状态转换图，检查电路能否自启动。解图P6-7Q2Q3.空J2 QI . k 2 Q1Q3Qln Q2Q3 Ql,Q2“i Q1Q2+Q1Q3Q2Y = Q

3、2Q3电路的状态转换图如A63所示，电路能够自启J3mChQ1Q2 K3Q1Q2Q3Q2Q2Q3Q3Q2Q1 /Y图A636/206.4分析图P64给出的时序电路，画出电路的状态转换图，检查电路能否自 启动，说明电路实现的功能。A为输入变量。图 P6-4解J1K,代入到特性方程QIJ1Q1K1Q1,得：QlQ1 ;J2 K2 A Q1 ,代入到特性方程 Q2 J2Q2k2Q2 ,得：Q2 a qiQ2 ；YAQ1Q2 AQ1Q2 AQ2Q1 AQ2Q1由状态方程可得其状态转换表，如表64所示，状态转换图如图A64所示。表64Q2Q1 A/YAQ2nQinQ2nlQ1nlY000Oil00110

4、0010110Oil000100110111101110010101000图 A6-4其功能为：当A二0时，电路作2位二进制加计数；当A二1时，电路作2位二进制 减计数。出方置状态方程和输画出分析图P65时序逻辑电路，写出电路的驱动方程、Jl Q0Q2Q3解驱动方程:JoKolJ2Q0Q3，K2QOQ113Q0Q1Q2,时序逻辑电路练习题及答案K Q0,KsQo7/20时序逻辑电路练习题及答案15/20m Q0 nlHiJoQon1101K oQon KlQinQonQ2nQrQon Q3nQinQonQ2nlnI2O2K 2Q211nnnnnnQQoQ3nlJ3Q3K 3Q311Q3nQ2n

5、Q1nQ0n QgnQgn输出方-rr-tYQ3Q 2Q1Q 0代入特性方程得状态方程:狀态转换表女U表6-5所示。表6-5nnnQOnnnnQ3 Q2Q1 QoQ3n inQnIn lQnInQoYnnnnQ 3 Q2Q1 QonQ3InQnInQnInQoY0 0 0 0100110 0 100001010 0 1100000 0 0 10000010 0 00111010 10010100 1110110010 11101000 11001010110 0001100 10 101000110 1110000 10 0001101110010100 0 1100100111111100状

6、态转换图如图A6-5所示。图A65由以上分析知，图P65所示电路为同步十进制减法计数器，能够自 启动。6.6试画出用2片74LS194组成8位双向移位寄存器的逻辑图。 解如图A66所示。6.7在图P6-7电路中，若两个移位寄存器中的原始数据分别为A322 Ai Ao 二0 0 B3B2BiBo=OO11,试问经过4个CP信号作用以后两个寄存器中的数据如何？这个电路 完成什么功能？rjcicol图 P6-7解两组移位寄存器，每来一个CP,各位数据均向右移一位。全加器的和返送 到A寄存器的左端输入。全加器的进位输出CO经一个CP的延迟反送到全加器的进位输入 端CI。在CP作用下，各点数据如表P67

7、所示。4个CP信号作用后，A3A2AiAo=11OO, B3B2BiBo=OOOO,电路为四位串行加法 器。 4个CP信号作用后，B寄存器清零，A寄存器数据为串行相加结果，而向高位 的进位由CO给出。表P67CPA3A2A1A0B3B2B1B0CISCO0100100110011010000011012001000001103100100000104110000000006.8分析图P68的计数器电路，说明这是多少进制的计数器。十进制计数器 74160的功能表见表6-3-4o图P68解图P6-8电路为七进制计数器。计数顺序是3-9循环。6.9分析图P69的计数器电路，画出电路的状态转换图，说明

8、这是多少进制的 计数器。+六进制计数器74LS161葩功能表如表6-3-4所示。图 P6-9解这是一个十进制计数器。计数顺序是09循环。6.10试用4位同步二进制计数器74LS161接成十三进制计数器，标出输入、 输出端。可以附加必要的门电路。74LS161的功能表见表P6-10o表 P61074LS161、74 LS160 功能表输入输出说明RdEPETLDCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0高位在左0XXXXxxxx0 0 00强迫清除1XX0TDCBADCBA置数在CPT完成10X1XXXXX保持不影响Oc输出1X01Xxxxx保持ET=0, Oc=01111Txxxx计数注：(1)只有

9、当CP二1时，EP、ET才允许改变状态(2)Oc为进位输出，平时为0,当Q3Q2QiQo=111 1时，Oc=l(74 LS160 是当 QsQ2QiQo=1OO1 时，Oc=l)解可用多种方法实现十三进制计数器，根据功能表，现给出两种典型用法，它 们均为+三连制加法计数器。如图A6-10(a) (b)所示。图A610在1试分析图P的计数器也和冋时各为几进制。7406。的功能ET图 P6-11解M=1时为六进制计数器，M二0时为八进制计数 器。A为1和0时电路各为几 6.12图P6-12电路是可变进制计数器。试分析当控制变量进制计数器。74LS161的功能表见题6-10o1-图 P6-12解A

10、二1时为十二进制计数器，A二0时为十进制计 数器。八M=0时工作在五进制，M=16,13设计一个可控制进制的计数器，当输入控制变量时工作在十五进制。请标出计数输入端和进位输出 端。解见图A6-13 o1图 A6-136.14分析图P6-14给出的计数器画出电路的状态转换图, 制计数说明这是几进图P614时序逻辑电路练习题及答案表P614 74LS290功能表输入输出RoiRo2S91S92Q3Q2QiQo110X000011X00000XX111001X0X0计数X00X计数0XX0计数0X0*计数注：将Q0与CPi连接，从CPo送CP为8421将Qs与CPo连接，从CPi送CP为5421码解

11、图P6-14所示为七进制计数器。状态转换图如图A6-14所示。6.15试分析图P6-15计数器电路的分频比(即Y与CP的频率之比)。74LS161 的功能表见题6-10o01DO D1 D2CP1-*etD0 DI D2 D3c EP74LS161Cl)LpoCPQO QI Q2 Q3筍图P6-P 74LS161 ED pQ3Q2Q1Q0 /Y11/A6-14解利用与上题同样的分析方法，可得74LS161(1)和74LS161(2)的状态转换图如图 A6-15(a) (b)所示。可见，74LS 161(1)为七进制计数器，且每当电路状态由 1001-1111时，给74LS 161(2)-个计数

12、脉冲。74LS 161(2)为九进制计数器，计数 状态由01111111循环。整个电路为63进制计数器，分频比为1:63 o6.16图P6-16电路是由两片同步十进制计 74160组成的计数器，试分析这是多时序逻辑电路练习题及答案数器15 /少进制的计数器，两片之间是几进制。74160的功能表见题610。图 P6-16解第（1）片74160接成十进制计数器，第（2）片74160接成了三进制计数器。第 1）片到第（2）片之间为十进制，两片中串联组成7190的二十进制计数器。6.17分析图P6-17给出的电路，说明这是多少进制的计数器，两片之间多少进制。74LS161的功能表见题6-10o图P6解

13、在出现观信号以前，两片74LS161均按十六进制计数。即第（1）片到第（2）片之间为十六进制。当第（1）片计为2,第（2）片计为5时产生LD0信 号，总的进制为5x16+2+1=83。故为八十三进制计数器。计数范围00000001010010 （83 进）。6.18用同步十进制计数芯片74160设计一个三百六十五进制的计数器。要求 各位间为十进制关系，允许附加必要的门电路。74160的功能表见题610表P6-10（即与74LS161相同，仅进制不同，当Q3Q2QiQo=1OO1时，OC=1,其他情况 OC=0） o解可用多种方法实现，这里给出其中之一，如图A6-18所示。图 A6-当计数到36

14、4 （即0011, 0110, 0100）时，ld。，再来CP脉冲时计数器全部置入 “0。”6.19试用两片异步二五十进制计数器74LS90组成二十四进制计数器,74LS90的功能表与表P6-14相同。 解如图A6-19所示。Q3 Q2 Qi QoCPi74L59O(1)CPORO ROZ S9i S 強CAQ3 Q2 Qi QoCP1 74LS9O CP0RoiEos S91 S图 A6-196.20 图P6-20所示电路是用二十进制优先编码器74LS147和同步十进制计数器74160组成的可控分频器，试说明当输入控制信号A、B、C、D、E、F、G、H、I分别为低电平时，由Y端输出的脉冲频率

15、各为多少。已知CP端输入脉冲的频率为10kHz o优 先编码器74LS147的功能表见表P6-20o 74160的功能表与题6-10中表P6-10相 同。图 P6-20表P6-20 74LS147的功能表时序逻辑电路练习题及答案输入输出Il k 13 I 4 I 5 I 61 7【8【9Y3Y2Y1Y01111 11 1111111XX XX XXX X00 110XXXX XXX 010 111X XXX XX01110 0 0X XXXx011110 0 1X XX X0111110 10X XX01111110 11XX110 0X110 10 111 11 1111110解74160为

16、同步置数,根据图P6-20,当74160的进位OC=1且再来CP时， Q3n+1Q2n+1Qln+1Q0n+1=Y3Y2YlY0如 A二0 时，Y3Y2Y1Y0二0001,当 OC=1,再来 CP 时，Q3n+iQ2-iQin+iQon+i=OOOl（状态 转换图如图A6-20所示），因此Y的频率fy是时钟CP频率fcp的1/9,用此方法分析可 得表620。接低电平的输入端ABCDEFGHI分频比（付/ fcp）1/91/81/71/61/51/41/31/20f y= kHz1.111.251.431.6722.53.33506.21试用同步十进制可逆计数器74LS190和二一-进制优先编码

17、器74LS147设 计一个工作在减法计数状态的可控分频器。要求在控制信号A、B、C、D、E、F、 G、H分别为 1 时分频比对应为 1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9。74LS190 的逻辑 图见教材中图6-3-25,它的功能表如635。可以附加必要的门电路。解可用CPo作为LD信号。因为在CP上升沿使Q3Q2Q1Q0。以后，在这个CP的低 电平期间，CPo将给出一个负脉冲。但由于74LS190的LD信号是异步置数信号，所以0000状态在计数过程中是作为 暂态出现的。如果为提高置数的可靠性，并产生足够宽度的进位输出脉冲，可以增设 由Gi、G2组成的触发器，由q端给出

18、与CP脉冲的低电平等宽的LD =0信号，并可由q端给出进 位输出脉冲。由图A6-21 （a）中74LS190减法计数器的状态转换图可知，若LD 0时置入Q3Q2Q1Q0=0100,则得到四进制减法计数器，输出进位信号与CP频率之比为1/4。又由仏需接入低电74LS147的功能表（见上题）可知，为使74LS147的输出反相后为0100,平17/时序逻辑电路练习题及答案信号，故|4应接输入信号C。依次类推即可得到下表(表A6-21 ): 衣 A6-21接低电平的输入端*2(A)13(B)h(C)5(D)16(E)17(F)8(G)19(H)/ fcp)1/21/31/41/51/61/71/81/

19、9于是得到如图A6-21 ( b)的电路图。图 P6-2221 /图 A6-21制计蠶牒-蠶个移位寄存器型计数器,试画出它的状态转换甌明这是几进*-lDQiIDQ2C10-C101Q3ID也町 YQ2Q3Di Q2Q3 Q2Q3 Q2Q3 Q2 Q3nlQiQ2111 D2 Qi,Q3ni D3 Q2状态转换图如图A6-22 ,这是一个五进制计数器，能够自启动。6.23试利用同步4位二进制计数器74LS161和4线线译码器74LS154设计 节拍脉冲发生器，要求从12个输出端顺序、循环地输出等宽的负脉冲。74LS154的 逻辑框图及说明见题3-9 , 74LS161的功能表见题6-10中表6-

20、10o解用置数法将74LS161接成十二进制计数器（计数从00001011循环）,并且把它的 Q3、Q2、Qi、Qo 对应接至 74LS154 的 A3、A2、Al、Ao,则 74LS154 的 丫。皿可顺序 产生低电平。丫。皿为拍脉冲发生器的输出端，如图A6-23所示。U I鼻图 A6-236.24设计一个序列信号发生器电路，使之在一系列CP信号作用下能周期性地 输出“ ooioiiour的序列信号。解可以用十进制计数器和8选1数据选择器组成这个序列信号发生器电路。若 将十进制计数器74160的输出状态Q3Q2QIQ。作为8选1数据选择器的输入，则可得到数 据选择器的输出Z与输入Q3Q2Q1

21、Q0之间关系的真值表。Q3Q2QiQoZ00000000100010100110010010101101100011111000110011图 A6-24 a）若取用8选1数据选择器74LS251 (见图A6-24 (叭，则它的输出逻辑式可写为YDo （A2 AlAo） D1（A2A1Ao） D2（A2A1Ao） D3（A2 Al Ao） D4（ A2A1A0） D5（A2A1Ao）D6（A2AiAo D7（A2AiAo）由真值表写出Z的逻辑式，并化成与上式对应的形式, 则得到 Z Q3（Q2Q1Qo） Q3（Q2Q1Qo） Q3（Q2Q1Qo） 0 （Q2Q1Q0）Q3 (Q2Q1Q0) Q

22、3(Q2Q1Qo) 0 (Q2Q1Q0) Q3 (Q2Q1Q0)令 A2二Q2, Ai二Qi, Ao二Qo, Do二Di二Q3 , D2=D4=Q5=Q7=qs, D3=D6=0,则数据选 择器的输出Y即所求之Z。所得到的电路如图A6-24 (a)所示。解法2因为周期性输出信号为十节拍，所以可用五位扭环形计数器及门电路构 成。设输出为Y,则状态转换图如图A6-24 (b)所示。输出 丫 Q5Q4 Q3Q2 Qi Q5 Q4Q3 Q2 Qi Q5Q4Q3Q2Q1Q5Q4Q3Q2Q1 Q5Q4Q3Q2QiQsQ4QsQ2Qi；利用约束条件，用卡诺图(如图A6-24 (c)所示)化简，得Y Q4Q3

23、 Q2Q1Q5Q1Q4Q1Q4Q3Q2Q1Q5Q1Q4 Qi 由此可得序列 信号发生器电路如图A6-24 (d)所示。时序逻辑电路练习题及答案6.25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 作用下按表P6-25规定的顺序转换状态。表中的1表示“亮”，0表示“灭”。要求电路 能自启动，并尽可能采用中规模集成电路芯片。表P625CP顺序红黄绿CP顺序红黄绿00004111110050012010601030017100解因为输岀为八个状态循环，所以用74LS161的低三位作为八进制计数器。 若以R、Y、G分别表示红、黄、绿三个输出，则可得计数器输出状态 Q2、Qi、Qo 与

24、 R、 Y、 G 关系的真值表：题6-25的真值表Q2Q1Q0RYGQ2Q1Q0RYG000000100111001100101001010010110010011001111100选两片双4选1数据选择器74LS153作通用函数发生器使用，产生R、Y、G。 由真值表写岀R、Y、G的逻辑式，并化成与数据选择器的输出逻辑式相对应的形式0 (Q1Q0) Q2(QiQo) 1(QiQo) O(QiQo)0 (Q1Q0) Q2(QiQo)R Q2(QiQo) Q2 (Q1Q0)Y Q2QiQo) 0 (QiQo)G Q2(QiQo) Q2(QiQo)电路图如图A6-25 o6.26 fflJK触发器和

25、门电路设计一个4位循环码计数器，它的状态转换表应如 表 P6-26 j9fzj o表 P6-26计数 顺序电路状态Q4Q3Q2Q1进位输出C计数 顺序电路状态Q4Q3Q2Q1进位输出c000000811000100010911010200110101111030010011111004011001210100501110131011060101014100107010001510001解1根据表P6-26画岀Q4q3q2qi的卡诺图如图A6-26 (a)及图A626 (b)、(c)、 (d)、(e)所示。2.用卡诺图化简，求状杰方稈。y 100 01 11 10试Q号00000i订:DU .丄

26、1-1J000000111Q4ni Q3nQ2nQinQ4n Q4nQ3n Q4nQin10Q4nQ2n Q3nQ2nQinQ4n Q3nQ2nQinQ4n图 A6-26(a)与特性方程Q4niJ 4Q4n K 4Q4比较，口J知驱动方程J4Q3Q2Q1 K4Q3Q2Q1Qm Q4nQ2nQlnQ n3 Q4nQ3n Q3nQ2 Q3nQ】n 与牛寺性 Q4nQ2nQlnQ3n Q4nQ2nQlnQ3n 方程Q3J3Q3 K3Q3比较，可知驱动方程J3 Q4Q2Q1, Ks Q4Q2Q1Q2111 QinQ2n Q4nQ3nQ2n Q4nQ3nQ2n Q4nQ3nQinQ2n Q4nQ3nQi

27、nQ2n(Qq Q3n) QinQ2n (Qa Q3n) QinQ2nn 1与特性方程Q2J2Q2K2Q2比较，可知驱动方程J2 (Q4 QsJQi, K 2 (Q4 QsJQiQlnl (Q4nQ3nQ2n Q4nQ3nQ2n Q4nQ3nQ2n Q4nQ3nQ2nQln(Q4nQ3nQ2n Q4nQ3nQ2n Q4nQ3nQ2n Q4nQ3nQ2n)QlQ4n Q3n Q211 JQr (Q Q3n Q2n)Qin汁 Qin 1J1Q1K1Q1 比较，可知驱动方程J1Q4Q3Q2/K1J1由表P6-26知，输出方程CQ4Q3Q2Q1根据驱动方程和输岀方程可画出逻辑电路图。(图略)6.27 用D触发器和门电路设计一个十一进制计数器，并检查设计的电路能否 启动。解法一：方程代入法1.确定触发器个数。需用4个D触发器。2.设十二进制计数器的状态转换图，