4时序逻辑电路习题解答.docx

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4时序逻辑电路习题解答

自我测验题

1.图T4.1所示为由或非门构成的基本SR锁存器，输入S、人的约束条件是O

A.SR=OB・SR=1C・S+R=OD・S+R=l

图T4・l图T4.2

2・图T4.2所示为由与非门组成的基本

SR锁存器，为使锁存器处于“置1”状态，其

§&应为O

A・s^=00B・s^=01C・5^=10D・s^=11

3.SR锁存器电路如图T4.3所示，已知X、Y波形，判断0的波形应为A、B、C、D中的B。

假定锁存器的初始状态为0。

m莊□一

（a）（b）

图14.3

4.有一T触发器，在7=1时，加上时钟

脉冲，则触发器

A・保持原态B.置0C・置1D.翻转

&假设JK触发器的现态0=0,要求Q"+}=o,则应使o

A.J=X,K=0B.J=0,K=XC.J=l,

K=XD.J=K=1

6.电路如图T4・6所示。

实现护=莎+虫的

图T4.6

7・电路如图T4.7所示。

实现0—莎的电

路是o

A・B・

C・D・

图T4.7

8.电路如图T4.8所示。

输出端0所得波

形的频率为CP信号二分频的电路为。

A・

D・

9•将D触发器改造成T触发器，如图T4.9

所示电路中的虚线框内应是o

图T4.9

A.或非门B.与非门C•异或门D.同或门

10・触发器异步输入端的作用

是

A•清0B.置1C.接收时

钟脉冲D.清0或置1

11.米里型时序逻辑电路的输出

是O

A.只与输入有关

B.只与电路当前状态有关

C.与输入和电路当前状态均有关

D・与输入和电路当前状态均无关

摩尔型时序逻辑电路的输出

A・只与输入有关

B.只与电路当前状态有关

C.与输入和电路当前状态均有关

D.与输入和电路当前状态均无关

13.用"只触发器组成计数器，其最大计

数模为O

A・孔B・2〃C・沪

D・2n

14.一个5位的二进制加计数器，由00000

状态开始，经过75个时钟脉冲后，此计数器的状态为:

A・01011B・01100

C・01010D・00111

15.图T4.15所示为某计数器的时序图，

由此可判定该计数器为O

fflT4.15

16.电路如图T4.16所示，假设电路中各触发器的当前状态02QiQo为100,请问在时钟作用下，触发器下一状态QiQi0）为O

圧―I1

图T4.16

B.100

A.101

C・Oil

D.000

17.电路图T4.17所示。

设电路中各触发

器当前状态02Q100为110,请问时钟CP作

用下，触发器下一状态为

图T4.17

101

B・010

C.110

D・111

18.电路如图T4.18所示，74LS191

具有异步置数的逻辑功能的加减计数器，其

功能表如表T4.18所示。

已知电路的当前状

态03QiQi00为

1100,请问在时钟作用下,

电路的下一状态03QiQ100为

<3-

U/D@

3CO/BO

CT―Ac

74LS191

CPY

>CP

D|D：

图T4.18

A•1100B・1011

C.1101D・0000

19.下列功能的触发器中,

不能构

«T4.1874LS191功能表

LI）

DCPDqDiDiDj

0oQiQi@

XXdod\dids

dod\di

0tXXXX

加法计数

1tXXXX

减法计数

XXXXXX

保持

成移位寄存器。

A.SR触发器B・JK触发器C・D触发器d.t和r触发器。

20.图T4.20所示电路的功能为。

图T4.22

A.并行寄存器B.移位寄存器C.计数器D.序列信号发生器

21.4位移位寄存器，现态00010203为1100,经左移1位后其次态为o

A.0011或1011B.1000或1001

C.1011或1110D.0011或1111

22.现欲将一个数据串延时4个CP的时

间，则最简单的办法采用o

A.4位并行寄存器B.4

位移位寄存器

C.4进制计数器D.4

位加法器

4时序逻辑电路习题解答

存器了时钟

行数据，1kHz,为4位并行数据输出。

C・8Ps

位移位寄

A.8ms

D・4Ps

QQ24.t电盒级触虞翠构成的环形和扭环形计数器的计尊模食依次为”o

A・8和8B・6和3

和8D.3和6

B・4ms

C・6

1.由或非门构成的基本SR锁存器如图P4.1所示，已知输入端S、人的电压波形，试画出与之对应的Q和。

的波形。

SP4.1

解:

一「「一

sQ0

2.由与非门构成的基本SR锁存器如图

P4.2所示，已知输入端弘刀的电压波形，试

画出与之对应的Q和0的波形。

图P4・2

—

j—

•

—

3.已知双门锁存器如图P4.3所示，试写出该锁存器的特性方程。

解：

先写出电路特性表。

ABQn

en+l

ABQn

°n+l

000

100

001

101

010

110

011

111

卡诺图

4.写出图P4.4所示锁存器的特性方程解：

CP=0时；/?

d=Sd=o,en+1=2n

CP=1时；R叶庖,Sd二s,严兀叫

SdRd=°J

5・钟控SR锁存器符号如图P4・5（a）所

示，设初始状态为0,如果给定CP、S、人的波形如图P4.5（b）所示，试画出相应的输出0波形。

••••

IiIi

CPI

图P4.5

解:

（1）分析图P4.6（a）所示由CMOS

传输门构成的钟控D锁存器的工作原理。

图P4.6（a）

（2）分析图P4・6（b）所示主从D触发器的工作原理。

图P4.6（b）

（3）有如图P4・6（c）所示波形加在图P4.6（a）（b）所示的锁存器和触发器上，画出它们的输出波形。

设初始状态为0。

图P4.6（c）

解：

（1）图所示是用两个非门和两个传输门构成的钟控D锁存器。

当CP=1时，c=0.C=l,TG1导通，TG2断开，数据D直接送到Q和◎端，输出会随D的改变而改变。

但Gi、G2没有形成正反馈，不具备锁定功能，此时称电路处于接收数据状态；CP变为低电平0时,

C=l,C=0,TG1断开，TG2导通，GnG2形

成正反馈，构成双稳态电路。

由于Gi、G2输入端存在的分布电容对逻辑电平有短暂的保持作用，因此，电路输出状态将锁定在CP信号由1变0前瞬间D信号所确定的状态。

（2）由两个D锁存器构成的主从D触发器,

釆用上升沿触发方式，原理分析可参考4.2.1节有关内容。

（3）D锁存器输出波形图

—

-—

—

n厂

—

D触发器输出波形图

—

TLJ-

•

—1

■

7.图P4.7（a）所示的为由D锁存器和门电路组成的系统，锁存器和门电路的开关参数如下:

锁存器传输延时tPd（DQ）=15ns,tPd（cQ）=12ns,

建立时间tSu=20ns；保持时间tH=0nso

与门的传输延迟时间tPdAND=16ns,或门的传输延迟时间tPdOR=18ns,异或门的传输延迟时间tpdxoR=22nso

（1）求系统的数据输入建立时间tsgs；

（2）系统的时钟及数据输入1的波形如图

P4.7（b）所示。

假设数据输入2和数据输入3

均恒定为0,请画出Q的波形，并标明Q对于

时钟及数据输入1的延迟。

数据输入1

数据输入2

数据输入3控制输入时钟输入

（a）

时钟

数据输入1―1

50ns

HOns

10ns

•

80ns80ns

（b）

解：

⑴系统的数据输入建立时间tsusys=或门的传输延迟+异或门的传输延迟+锁存器的建立时间-与门的传输延迟=tpdOR+tpdXOR+tsu一tpdAND=18ns+22ns+20ns-16ns=44ns。

（2）

80ns.80ns

50ns

cp；

/15ns12ns、;

8・有一上升沿触发的JK触发器如图P4.8

（a）所示，已知CP、J、K信号波形如图P4.8

（b）所示，画岀Q端的波形。

（设触发器的初始态为0）

-^LTWmJ-L

」J7T

Q。

图P4.9

【后画

解:

9.试画出如图P4.9所示时序电路在一系列CP信号作用下，00、01、02的输出电压波形。

设触发器的初始状态为e=0o

10.有一简单时序逻辑电路如图P4.10所示，试写出当c=0和C=1时，电路的状态方

程0U并说出各自实现的功能。

解：

当C=0时，J=X,K=X

严=JQH+卞Q”=XQn^XQn

为T触发器

当C=1时，J=Xkm

Q"+,=JQ"+KQ"=X为D触发器

：

11.用上升沿D触发器和门电路设计一个带使能EN的上升沿D触发器，要求当EV=O时，时钟脉冲加入后触发器也不转换；当QV=1时，当时钟加入后触发器正常工作，注：

触发器只允许在上升沿转换。

解：

当EN=O,Qn+l=Qn；当EN=1,Qn+l=D,贝！

）

03=丽0+EN万9令》=丽郎+EN万即可。

12.由JK触发器和D触发器构成的电路

如图P4.12（a）所示，各输入端波形如图P4.12

（b）,当各个触发器的初态为0时，试画出

00和01端的波形，并说明此电路的功能。

心—1II

图P4.12

解:

Q）

根据电路波形，它是一个单发脉冲发生器,

A可以为随机信号,每一个A信号的下降沿后;

Qi端输出一个脉宽周期的脉冲。

13.时序电路如图P4.13（a）所示。

给定

CP和A的波形如图P4.13（b）所示，画出0、

02、03的波形，假设初始状态为0。

（a）

图P4.13

解：

er*=cr,&=药，°賈=0页er1=q'；qi&.

14.分析图P4・14示电路，要求：

（1）写出JK触发器的状态方程;

⑵用X、Y、0作变量，写出P和0+1

的函数表达式;

（3）列出真值表，说明电路完成何种逻辑

功能。

XYq“

en+,p

XYQ'1

Q',+{P

000

100

001

101

010

110

Oil

111

解：

（1）Qn+I

=JQ"+~KQn=XYQ”+（X+Y）Qn=XY+XQ"+YQn

（2）

（3）串行加法器

15.试分析如图P4.15同步时序逻辑电路,

图P4.15

解：

（1）出驱动方程

A）=cF

Ko=心

并写出分析过程。

Jx=Qon陷=a”

丿2=Q）"Q”

0=E

（2）写出状态方程

胡-Q1耐+Q0，Q”=胞+Q0，Q宀血Q：

（3）列出状态转换真值表

QiQxnQo"

02，，+I。

严Q（严

Q1QinQo"

Q2曲Q严Q（严

000

001

100

000

001

010

101

Oil

010

Oil

110

010

Oil

100

111

001

（4）画出状态转换图

（5）自启动校验，能够自启动

（6）结论：

具有自启动能力的同步五进制加法计数器。

16.同步时序电路如图P4.16所示。

（1）试分析图中虚线框电路，画出00、

01、02波形,并说明虚线框内电路的逻辑功能。

（2）若把电路中的Y输出和置零端篇连接

在一起，试说明当X0X1X2为110时，整个电路的逻辑功能。

图P4.16

Xu人禺

W：

（I）写出每级触发器的状态方程

Q°"“=Q"Q”

分析后，其状态转换图为：

所以波形图为：

cp_rLr_L_r_Lr_LrL

QLJI

0,I

QIL

电路是一个同步五进制可以自启动的加法计数器

（2）Y=（X|现）+（X2㊉q）+Og®Q1）9

当X1X2X3=11O时,

Y=Qu+Q]+02，

当020100出现011状态时，耳=『=0使计数器的状态清0,故此种情况下，整个电路功能为一个三进制加法计数器。

17.试用D触发器设计一个同步五进制加法计数器，要求写出设计过程。

解：

（1）状态转换图

（2）状态真值表

Qi0"Qo"

门n+]cn+1门n+l

V2VILfO

QiQi”Qo"

e”+】刀+1nn+I

02VILfo

000

001

100

000

001

010

101

XXX

010

Oil

110

XXX

011

100

111

XXX

（3）求状态方程

刖=00+00

<2（7*=Q^QS

（4）驱动方程

2=00，0=<2in㊉Qo"9%=QjQon

（5）逻辑图

（6）自启动检验。

18.设计三相步进电机控制器：

工作在三相单双六拍正转方式，即在CP作用下控制三个线圈A、B、C按以下方式轮流通电。

I—►A—►AB—►B—►BC—►C—►CA1

解：

将A、B、C分别由三个触发器（0、

01、00）的输出，则可画出状态转换图：

根据状态转换图列出状态真值表

（2）状态真值表

Qi0"Q/

Qin+iQ严Q拧

Q1QxnQo"

（?

2n+IQ严Co，，+，

000

XXX

100

110

001

101

100

010

011

110

010

011

001

111

XXX

（3）求状态方程

（Q^Q^）

（4）逻辑图

FFi

（4）仿真结果

、•・i~ri*r

inatS

•m

I-LIT

/・••••・••••・•・to:

hst2

H2.刚M

idSlO

附召……:

■

•

■

•

■

•

■

•

CTxn

■•

•

■

innW,、•

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19.表P4・19为循环BCD码的编码表，试

用JK触发器设讨

个循环BCD码十进制同步

加法计数器，并将其输出信号用与非门电路译

码后控制交通灯:

红灯R、绿灯G和黄灯Y。

要求一个工作循环为：

红灯亮30秒，黄灯亮

10秒，绿灯亮50秒，黄灯亮10秒。

要求写出

设计过程，并画出CP、R、G和Y的波形图。

写出设计过程并用QuartusII软件仿真。

表P4.19循环BCD码

十进制数

解：

（1）列出状态真值表

Qo”

03，，+1

0严

（2）求状态方程

叫0叫初

00011110O.noJ\00011110

①

（X

1）

（X

1）

（1

1）

（）

Q严=Q；Q；+000+000=00+（00+00）C?

（?

2，+,=Q；Q；+0000=00&Qi+00

or*=0&+00+型00=0QliQi+（0+0）0

（1

1）

豳、00011110

0知=药麵+0^0

=（药亦+0丽f）亦+（药莎+0厉郎）QS

（3）驱动方程

丿3=0,心=00+00

9k?

=q；

丿i=QiQl!

，©=Q；；Q£

丿o=页莎+0药0，Ko=药麵+第页0

（4）电路图

（5）自启动校验

从状态表可知,无效状态通过几个CP脉冲以后能够进入有效循环，所以能够自启动。

（6）译码电路设计

真值表

0。

表达式

曲\00

G@朗

r9玄应\00

⑴

1）

000

①

01匕

辺

01N

01X

11X

itLl

1）

11Q

100

1丿

10已

R=Q、Q\+（?

3（?

0G=02+030（）+。

3。

20・图P4.20为一个米里型序列检测器的

状态转换图。

用D触发器实现该电路，并用

QuartusII软件对该电路进行仿真，说明逻辑

功能。

（So、Si、S2的编码分别为00、01、11）

图P4.20

解：

（1）根据题意列出电路的状态表:

X0"QJ

Q严Q0,,+l

000

001

Oil

100

101

111

010

110

（2）状态方程:

乜ra\00

r\oo

1（）

z0Q,

x\oo

（1

x）

（1

1）

①

（1

1）

0丁=X京。

+XQx,Qj-XQ^XQ；,

z=XQi

（3）输出方程：

Z=X

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