数电3篇6章习题解答

./第三篇第6章习题题3.6.1试用负边沿JK触发器和"与-或-非"门构成一个四位数码并行寄存和一个四位数码串行输入右移移位寄存器。解：解：令C是并行寄存数据和实现右向移位操作的控制端,其用JK触发器构成的框图如图所示：令C=1并行存数,C=0时为右移串入后,得出各组合电路的逻辑函数,现以1J3和1K3函数为例,列出真值表,求出函数式,其它式子也照此类推。输入输出CQ2D31J31K30000100101010100111010001101101100111110根据四个函数式画出的电路图如图所示：图题3.6.2是一个实现串行加法的电路图,被加数"11011"及加数"10111"已分别存入两个五位被加数和加数移位寄存器中。试分析并画出在六个时钟脉冲作用下全加器输出Si端、进位触发器Q端以及和数移位寄存器中左边第一位寄存单元的输出波形〔要求时间一一对应。解：在分析含时序电路,又有组合电路时,要十分注意两种电路的工作特点。时序电路的输出状态是由CP脉冲作用后稳定的,组合电路是一旦输入决定,输出也就明确了。串行相加的波形如图所示。和数最左一位和数最左一位进位触发器Q0000全加和Si中规模集成计数器74HC193功能表和引脚图分别如图表3.6.3和图题3.6.3所示,其中和分别为进位和借位输出,试问：〔1分析图<a><b><c>是几进制计数器？采用什么编码方式计数。〔2用Multisim软件绘出16个CP脉冲作用下之间的时序波形。表3.6.374HC193功能表输入输出1×××××××000000××01↑1××××四位二进制加法计数011↑××××四位二进制减法计数图题<b><c>图题解：〔a电路是用"反馈清除"法将计数器连接成加法计数,当计数器的状态计到Q3Q2Q1Q0=1000时,触发器容清"零",复位端恢复为高电平,计数器重新开始计数。所以电路是一个8进制加法计数器,采用421编码计数,其状态转换图为：〔b该电路是连接成减法模式,当有借位输出时,将数据输入端的数据置入计数器中,计数器又重新开始新一轮计数,状态转换图如图所示。是一个模8减法计数器,采用421编码计数。〔c是用"置数"法实现的减法计数。根据电路连接,当计数计到Q3Q2Q1Q0=1000时,计数器置数控制将0111数据置入,然后开始从0111状态做减法计数,其状态转换图为：可见也是421编码的减法计数器。已知集成计数器74HC193构成的电路如图题3.6.4所示,试问：〔1图题3.6.4构成几进制计数器？〔2用Multisim软件绘出100个CP脉冲作用下之间的时序波形。解：这是一个二级同步式的大容量计数器,低位计数用置数法实现,是一个11进制计数器；高位计数用清"零"法实现,当高位计到1000后,低位从0000到1011时,电路状态为01001011回到00000000,实现了一次循环,所以电路是一个100进制的加法计数器。已知集成计数器74HC193的功能表和引脚图分别如图表3.6.3和图题3.6.3所示,〔1利用反馈清零法设计一个8421BCD编码的十进制加计数器。〔2利用反馈置数法设计一个余3编码的十进制加计数器。〔3能否采用反馈清零法设计减法计数器？能否应用反馈置数法设计减法计数器？为什么？试设计一个8421BCD编码十进制减法计数器。解：〔1因为74HC193是异步清"零",又因S10=Q3Q2Q1Q0=1010,所以应该用1010状态将计数器置成0000,然后再重新开始计数。所以连接电路为：〔2反馈置数法也是异步实现的,因此将余3码的最小数Q3Q2Q1Q0=0011从数据输入端输入,将最大数Q3Q2Q1Q0=1100加1后作为置数控制,因此控制状态应该是Q3Q2Q1Q0=1101,即控置数控制逻辑关系为：连接的电路为：〔3对减法计数器,只能用反馈置数法实现,而不能用反馈清零法。因为减法是要从某一个数开始相减的,该数据只能预置入计数器中,反馈清零无法将某一数据置入。8421BCD的十进制减法计数器将最大数Q3Q2Q1Q0=1001从数据输入端置入,控制逻辑用Q3Q2Q1Q0=1111〔因为减到"0000"后再来一个CP脉冲计数器状态先出现1111,利用该状态将Q3Q2Q1Q0=1001置入,然后开始减法。所以控制逻辑有：连接的电路为：中规模集成四位二进制计数器〔74HC161的功能表和引脚图分别如表题3.6.6和图题3.6.6〔a所示；〔1试利用反馈清零法设计一个8421BCD编码的七进制加计数器。〔2试利用反馈置数法设计一个余3编码的七进制加计数器。〔3试用一片74HC161及图题2.4.26〔c电路设计成一个能自动完成加、减循环计数的计数器。即能从000加到111,再从111减到000循环〔注,111只允许出现一次,000要求出现2次。题表3.6.674HC161功能表×0×××××××0000↑10×××110×××××保持×11×0××××↑1111××××计数<a><b><c>图题解：<1>电路是异步清除,所以,当计数器计至0111时,应使=0,计数器清"0",然后重新开始计数。所以电路图为：<2>余3码的7进制加法计数时的状态转换图如下：所以,状态转换中的最小数0011应该从数据输入端加入,而最大数1001作置数控制,因为74LS161是同步置数,因此,一旦出现1001状态时,应该把0011置入到计数器中,等下一个CP脉冲加入后后,计数器重新开始计数。所以连接的电路图如图所示：<3>由于74LS161只能作加法计数,要实现000→111→000加法/减循环计数时,其输出只能取自图3.6．6<c>电路,计数器输出再经图2.6．6<c>电路作变换后输出,变换电路真值表如下：已知集成计数器74HC193的功能表和引脚图分别如题表3.6.3和图题3.6.3所示,〔1若要设计一个100进制8421BCD编码的加法计数器需要几片74HC193？各片应设计成几进制计数器？〔2试用片间同步级联法设计80进制8421BCD编码的加法计数器；〔3试用片间异步级联法设计80进制8421BCD编码的加法计数器；解：〔1要二片74HC193集成计数器,每片连接成8421BCD码的加法计数器。由于74HC193是4位二进进计数器,因此二个10进制加法可以采用"反馈复位"法或者置数法实现。二片之间可以是同步方式,也可以是异步方式实现。图示电路是采用异步法实现的8421BCD编码的100进制加法计数。〔2同步式80进制加法计数器,这时拾位计数器连接成8进制。个位仍然是8421BCD码的10进制加法计数器。〔3异步级联的8421BCD编码的80进进加法计数器。在以上连接时,要注意74HC193是异步清零和异步置数的。题3.6.8已知集成计数器74HC193的功能表和引脚图分别如题表3.6.3和图题3.6.3所示,〔1若要设计一个36进制8421BCD编码的加法计数器需要几片74HC193？各片应设计成几进制计数器？〔2试用片间同步级联法设计36进制8421BCD编码的加法计数器；〔3试用片间异步级联法设计36进制8421BCD编码的减法计数器；解：〔1由于是8421BCD编码,所以应该采用个位是十进制,而拾位是3进,但是当个位在第4次10进时,只能计到0101时,下一个CP脉冲将两个计数器都清"0",然后重新开始新一轮计数〔即二片74HC193集成电路。〔2同步式的36进制计数器当个位还未计满1001以前,拾位不应加CP脉冲,只有当个位计满1001后,下一个脉冲拾位计数器翻转成0001,而拾位计数器清"0",然后重新计数。只有当拾位计到0011,个位计到0101后,下个CP到后计数器全部清除〔因是异步清"0",这里利用了一个0110无效态。所以有上述电路图。〔3异步式36进制计数器题3.6.9试用中规模集成计数器74HC161设计"01111001"序列脉冲发生器,试问：〔1该序列脉冲发生器共有几个状态？需要几片74HC161？〔2以74HC161为核心配合少量门电路设计该序列脉冲发生器。解：〔174HC161是一片16进制〔即4位二进制加法计数器,输出16个状态可以形成16位的序列脉冲,因此要形成"01111001"只要一片74HC161即可。它只要8个状态,因此连接成一个8进制计数器就可以了。〔2参考教材图3．6．41和图3．6．42,试分析GAL16V8器件最大可实现模为几的二进制计数器?为什么?解：最大可以实现模等于256的计数器。原因是一片GAL器件部最多只有8个寄存器。参考教材图3．6．42,试分析GAL16V8器件最多可直接实现几个逻辑变量输入的逻辑函数?最多可实现几个输出?解：GAL器件的I/O口可以设置,GAL16V8有8只专用输入引脚,2只特殊输入引脚,8个I/O引脚。最多可直接实现17个逻辑变量输入的逻辑函数。最多可实现8个逻辑变量的输出。题3.6.12〔上机题设计一个可变模数减法计数器,要求当S1S0=00时,模为4；S1S0=01时,模为7；S1S0=10时,模为10；S1S0=11时,模为16。要求：〔1用VHDL语言描述该电路的逻辑功能；〔2给出逻辑功能的仿真波形图。解：VHDL描述的参考源文件：LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;USEieee.std_logic_unsigned.all;ENTITYCNT_varIS PORT < s1,s0,clk:IN STD_LOGIC; q:inout STD_LOGIC_VECTOR<3downto0>:="0000" >;ENDCNT_var;ARCHITECTUREbehaveOFCNT_varISBEGIN PROCESS<clk> BEGIN IF<clk'EVENTANDclk='1'>THEN IF<s1='0'ANDs0='0'>THEN IF<q="0000">THENq<="0011"; ELSEq<=q-'1';ENDIF;ELSIF<s1='0'ANDs0='1'>THEN IF<q="0000">THENq<="0110"; ELSEq<=q-'1'; ENDIF; ELSIF<s1='1'ANDs0='0'>THEN IF<q="0000">THENq<="1001"; ELSEq<=q-'1'; E