第五章时序逻辑电路作业解答153

1、1 第五章第五章 时序逻辑电路时序逻辑电路 作作 业业 解解 答答 2014 年年 4 月月 22 日日 2 5-25-2 分析下图所示同步计数器电路。分析下图所示同步计数器电路。 CP Q2 1 1J1J C1C1 1K1K Q0 Q0 FF0 1J1J C1C1 1K1K Q1 Q1 FF1 1J1J C1C1 1K1K Q2 FF2 解解: 该电路采用该电路采用3级级JK触发器，下降沿触发。各级触发触发器，下降沿触发。各级触发 器受同一时钟器受同一时钟CP控制，是同步时序逻辑电路。控制，是同步时序逻辑电路。 3 驱动方程为：驱动方程为： 。1 , 020 KQJ n ; 011 n QK

2、J; 1 , 2012 KQQJ nn 状态方程由状态方程由 可得可得 nnnnn QQQQQ 0202 1 0 nnnn QQQQ 012 1 2 n ii n ii n i QKQJQ 1 nnnnnnn QQQQQQQ 011010 1 1 该电路没有输出，所以没有输出方程。该电路没有输出，所以没有输出方程。 4 列出状态列出状态 转移真值转移真值 表表: : 次次 态态初初 态态序序 号号 n Q3 n Q2 n Q1 1 3 n Q 1 2 n Q 1 1 n Q 偏离偏离 状态状态 0000100 1001010 0102110 1103001 0014000 10 1 010 0

3、11010 111000 5 画出状态转移图画出状态转移图: : n Q3 n Q2 n Q 1/Z 结论结论: 具有具有自启动性自启动性的同步的同步5进制进制计数器。计数器。 000 001 011 010 100 111 101 110 6 5-65-6 分析下图所示各计数器电路，列出状态转移表，分析下图所示各计数器电路，列出状态转移表， 说明该计数器的模值。说明该计数器的模值。 CP Q3 Q2 Q1 Q0 CP CT74163 LDCR CTT CTP CO D3 D2 D1 D0 (b) 1 1 CP Q3 Q2 Q1 Q0 CP CT74163 CRLD CTT CTP CO D3

4、 D2 D1 D0 (a) CP Q3 Q2 Q1 Q0 CP CT74161 LDCR CTT CTP CO D3 D2 D1 D0 (c) 1 7 解解: 由图可见由图可见 1 CP Q3 Q2 Q1 Q0 CP CT74163 CRLD CTT CTP CO D3 D2 D1 D0 (a) nnQ Q 13 LD 即当输出状态为即当输出状态为1010时时同步同步 置数重新回到置数重新回到0000。由此可。由此可 得状态转移表如右表。得状态转移表如右表。 序号序号Q3Q2Q1Q0 00000 10001 20010 30011 40100 50101 60110 70111 81000 9

5、 10 1 1 0 0 0 1 1 0 计数器的模值为计数器的模值为11。 8 解解: 由图可见由图可见 nn QQ 13 CR 即当输出状态为即当输出状态为1010时时同步同步 清零重新回到清零重新回到0000。由此可。由此可 得状态转移表如右表。得状态转移表如右表。 序号序号Q3Q2Q1Q0 00000 10001 20010 30011 40100 50101 60110 70111 81000 9 10 1 1 0 0 0 1 1 0 CP Q3 Q2 Q1 Q0 CP CT74163 LDCR CTT CTP CO D3 D2 D1 D0 (b) 1 计数器的模值为计数器的模值为11

6、。 9 解解: 由图可见由图可见 即当输出状态为即当输出状态为1010时时异步异步 置数重新回到置数重新回到0000。由此可。由此可 得状态转移表如右表。得状态转移表如右表。 计数器的模值为计数器的模值为10。 CP Q3 Q2 Q1 Q0 CP CT74161 LDCR CTT CTP CO D3 D2 D1 D0 (c) 1 nnQ Q 13 CR 序号序号Q3Q2Q1Q0 00000 10001 20010 30011 40100 50101 60110 70111 81000 91001 101010 1010为暂态为暂态 10 5-75-7 下图所示电路用两片集成同步下图所示电路用两

7、片集成同步4位二进制同步计数位二进制同步计数 器器CT74161构成的计数器构成的计数器，说明该计数器的分频比。，说明该计数器的分频比。 0 1 CP 1 CP CT74161 CRLD CTT CTP CO D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 Z CP CT74161 CRLD CTT CTP CO D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 解解: 由电路图可见两片集成电路各自独立构成了计数由电路图可见两片集成电路各自独立构成了计数 器，但两级计数器是异步连接的。器，但两级计数器是异步连接的。 11 0 1 CP 1 CP CT74161 CRLD CTT CTP CO

8、 D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 Z CP CT74161 CRLD CTT CTP CO D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 片的模值：片的模值：16- -4(0100) = 12 片的模值：片的模值：16- -8(1000) = 8 所以该电路的计数模值（分频比）：所以该电路的计数模值（分频比）：128 = 96 12 5-85-8 下图所示用集成下图所示用集成 二二-五五-十十 进制异步计数器进制异步计数器CT7490 构成的电路构成的电路，列出状态转移表，画出状态图和时序图列出状态转移表，画出状态图和时序图, 说明其计数模值。说明其计数模值。 CP (a

9、) 00 Q0 R01R02S91S92 CT7490 CP1 Q1 Q2 Q3 CP2 解解: 由电路图中时钟的接法可由电路图中时钟的接法可 见，计数器按照见，计数器按照8421BCD 码计数，且码计数，且 1RR 120201 nn QQ时，时， 进行异步清零。进行异步清零。 所以状态转移表和所以状态转移表和状态图状态图如下页如下页 13 序号序号Q3Q2Q1Q0 00000 有有 效效 状状 态态 10001 20010 30011 40100 50101 暂暂 态态 状态转移表状态转移表 n Q3 n Q2 n Q1 n Q0 状态图状态图 000000010010 00110100

10、时序图如下页时序图如下页 14 CP 下降下降 沿沿 Q0 Q1 Q2 Q3 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 计数器的模值为计数器的模值为5。 15 0 0 CP Q0 R01R02S91S92 CT7490 CP1 Q1 Q2 Q3 CP2 (b) 解解: 由电路图中时钟的接法可由电路图中时钟的接法可 见，计数器按照见，计数器按照5421BCD 码计数，且码计数，且 1RR 030201 nn QQ 时，时， 进行异步清零。进行异步清零。 所以状态转移表和所以状态转移表和状态图状态图如下页如下页 时序图略时序图略

11、 16 序号序号Q0Q3Q2Q1 00000 有有 效效 状状 态态 10001 20010 30011 40100 51000 61001 71010 81011 91100 暂暂 态态 状态转移表状态转移表状态图状态图 n Q3 n Q2 n Q1 n Q0 000000010010 0011 0100 100010011010 1011 计数器的模值为计数器的模值为9。 17 (c) CP 00 Q0 R01R02S91S92 CT7490 CP1 Q1 Q2 Q3 CP2 解解: 由电路图中时钟的接法可由电路图中时钟的接法可 见，计数器按照见，计数器按照8421BCD 码计数，且码计数

12、，且 1SS 219291 nn QQ 时，时， 进行异步置进行异步置 9 。 所以状态转移表和所以状态转移表和状态图状态图如下页如下页 18 序号序号Q3Q2Q1Q0 01001 有有 效效 状状 态态 10000 20001 30010 40011 50100 60101 70110 暂暂 态态 状态转移表状态转移表状态图状态图 100100000001 0010 001101000101 n Q 3 n Q 2 n Q 1 n Q 0 时序图见下页时序图见下页 19 CP 下降下降 沿沿 Q0 Q1 Q2 Q3 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0

13、0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 计数器的模值为计数器的模值为7。 20 5-115-11 分析题图分析题图5-9所示由集成所示由集成 4 位二进制计数器位二进制计数器CT74 161 和集成和集成 2 线线 4 线译码器构成的电路；设时钟频线译码器构成的电路；设时钟频 率率 fCP=90kHz，说明译，说明译 码器的地址输入码器的地址输入 AB 分分 别为别为00，01，10，11时，时， CT74161的输出的输出 CO 的的 频率频率 f 各是多少？各是多少？ 1 CP f CP CT74161 CRLD CTT CTP CO D3 D2 D1 D0 Q

14、3 Q2 Q1 Q0 1 BIN/OCT ST A1 A0 Y3 Y2 Y1 Y0 A B 21 1 CP f CP CT74161 CRLD CTT CTP CO D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 BIN/OCT ST A1 A0 Y3 Y2 Y1 Y0 A B 解解: 此电路利用置数端来此电路利用置数端来 控制计数模值，且控制计数模值，且 。 COLD 当计数满值进位时，当计数满值进位时， CO 输出高电平，经非门输出高电平，经非门 处理输出低电平送入集成处理输出低电平送入集成 计数器的置数端，使计数计数器的置数端，使计数 器进行同步置数。置入数器进行同步置数。置入数 据

15、由据由2线线-4线译码器输出确线译码器输出确 定。定。 22 1110 01230123 YYYYDDDD当当AB=00时，时， 计数器的有效状态为计数器的有效状态为 11101111。 实现模实现模 2 计数。因此，计数。因此，fCO = 902 = 45 kHz。 1101 01230123 YYYYDDDD当当AB=01时，时， 计数器的有效状态为计数器的有效状态为 110111101111。 实现模实现模 3 计数。因此，计数。因此，fCO = 903 = 30 kHz。 23 1011 01230123 YYYYDDDD 当当AB=10时，时， 计数器的有效状态为计数器的有效状态为

16、10111100110111101111。 实现模实现模 5 计数。因此，计数。因此，fCO = 905 = 18 kHz。 0111 01230123 YYYYDDDD当当AB=11时，时， 计数器的有效状态为计数器的有效状态为 0111100010011010 10111100110111101111。 实现模实现模 9 计数。因此，计数。因此，fCO = 909 = 10 kHz。 24 5-125-12 用集成同步十进制计数器用集成同步十进制计数器CT74160 ，设计一个，设计一个 七七 进制计数器，列出状态转移表，画出逻辑图。进制计数器，列出状态转移表，画出逻辑图。 解：有多种方法

17、。解：有多种方法。 利用置入控制端的置位法。利用置入控制端的置位法。 1 CP 1 CP CT74160 CRLD CTT CTP CO D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 1 11073 序号序号Q3Q2Q1Q0 00011 有有 效效 状状 态态 10100 20101 30110 40111 51000 61001 25 利用清零控制端的复位法。利用清零控制端的复位法。 序号序号Q3Q2Q1Q0 00000 有有 效效 状状 态态 10001 20010 30011 40100 50101 60110 暂态暂态0110 nn QQ 12 CR CP Q3 Q2 Q1

18、Q0 CP CT74160 LDCR CTT CTP CO D3 D2 D1 D0 1 26 5-135-13 用一片集成用一片集成 4 位二进制计数器位二进制计数器CT74161 和必要和必要 的的 门电路设计一个可变模值计数器，当门电路设计一个可变模值计数器，当A0时，实现时，实现 模模 8 ；当；当A1时，实现模时，实现模 6 。简要说明设计思路，画出。简要说明设计思路，画出 逻辑图。逻辑图。 解解: 利用置入控制端的置位法。利用置入控制端的置位法。 本题使用进位输出本题使用进位输出 端的输出信号经非门处端的输出信号经非门处 理后送入置数端来控制理后送入置数端来控制 计数模值。计数模值。

19、 1 CP 1 CP CT74161 CRLD CTT CTP CO D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 ？ 27 将上述两种情况比较可得将上述两种情况比较可得 当当A=1时，进行模时，进行模6计数，并入数据应为计数，并入数据应为 D3 D2 D1 D0 = ( 166 )10 = ( 1010 )8 ； D2 = D0 = 0 , D3 = 1 , D1 = A 。 因此可得电路图因此可得电路图 0 1 CP 1 CP CT74161 CRLD CTT CTP CO D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 A 当当A=0时，进行模时，进行模8计数，并入数据应为计数，并入数

20、据应为 D3 D2 D1 D0 = ( 168 )10 = ( 1000 )8 ； 28 5-14 5-14 用两片用两片CT74CT74160160芯片设计芯片设计M=36M=36计数器，画出电路图计数器，画出电路图, , 列出每片状态转移表，并简单说明设计思路。列出每片状态转移表，并简单说明设计思路。 分析：由于分析：由于CT74160为模为模1010计数器，要实现模计数器，要实现模3636计计 数器，必须用两片方可。在具体实现上，可用数器，必须用两片方可。在具体实现上，可用LDLD或或CRCR 来控制计数模值，两级之间来控制计数模值，两级之间CPCP可以可以同步同步也可以也可以异步异步，

21、 所以有多种方案可供选择。除了以下给出的两种设计所以有多种方案可供选择。除了以下给出的两种设计 方案，同学们还可自行设计出其他方案。方案，同学们还可自行设计出其他方案。 29 解解1 1：用：用LDLD来控制计数模值，两级计数模值分别为来控制计数模值，两级计数模值分别为4 4和和9 9 ( (或或6 6和和6)6)，级间异步，实现电路如下，级间异步，实现电路如下 CP Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CP CT74160 CRLD CTT CTP CO1 11100 Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CP CT74160 CRLD CTT CTP CO1 1000

22、1 F 两片各自状态转移表见下页。两片各自状态转移表见下页。 30 片片 序号序号Q3Q2Q1Q0 0 1 2 3 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 片片 序号序号Q3Q2Q1Q0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 31 解解2 2：用：用CRCR来控制计数模值，实现电路如下来控制计数模值，实现电路如下, ,其思路：其思路： 两片各自状态转移表见下页。两片各自状态转移表见下页。 1 & CP Q0 Q1 Q2 Q3 D0

23、 D1 D2 D3 CP CT74160 LDCR CTT CTP CO Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CP CT74160 LDCR CTT CTP CO 1 & F 采用采用8421BCD码，级间同步，计数范围为码，级间同步，计数范围为00000000 (十进制十进制00)00110101(十进制十进制35)，利用，利用00110110(十十 进制进制36)产生清零信号。产生清零信号。 32 片片 序号序号Q3Q2Q1Q0 0 1 2 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 片片 序号序号Q3Q2Q1Q0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

24、 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 33 5-15 5-15 用两片用两片CT74CT74163163芯片设计芯片设计M=53M=53计数器，画出电路图计数器，画出电路图, , 列出每片状态转移表，并简单说明设计思路。列出每片状态转移表，并简单说明设计思路。 解：解： (53)10(35)16 有效状态：有效状态：(00 34)16 ，无暂态。，无暂态。 反馈清零方程：反馈清零方程： 201 CRQQQ 1 CP Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CP C

25、T74163 LDCR CTT CTP CO Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CP CT74163 LDCR CTT CTP CO 1 & 34 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 片片状态转移表状态转移表 0 1 2 3 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 片片状态转移表状态转移表 35 5-165-16 试用两片试用两片CT74161 设计一个