华中科技大学数字电子技术基础试卷及参考答案

数字电子技术基础试卷( 本科) 及参考答案 试卷一及其参考答案 试卷一 一 、（ 20 分） 选择 填空 。 从 每个小 题的 四个 选项 中选 出一个 正确 答案 ， 并将 其 编号填 入 该题后 的括 号中 。 1 十进 制数 3.625 的 二进制 数和 8421BCD 码分 别为（ ） A 11.11 和11.001 B 11.101 和 0011.011000100101 C 11.01 和11.011000100101 D 11.101 和 11.101 2 下列 几种 说法 中错 误的是 （ ） A任 何逻辑 函数 都可 以 用卡诺 图表 示。 B 逻辑函 数的 卡诺 图是 唯一 的。 C 同一 个卡 诺图 化简 结果可 能 不是 唯一 的。 D 卡诺 图中 1 的个 数和 0 的个 数相同 。 3和 TTL 电 路相 比，CMOS 电 路最 突出 的优 点在 于（ ） A可 靠性 高 B 抗 干扰 能力强 C速 度快 D 功 耗低 4为 了把 串行 输入 的数 据 转换为 并行 输出 的数 据， 可以使 用（ ） A寄 存器 B 移位 寄存 器 C计 数器 D 存储器 5 单稳 态触 发器 的输 出脉冲 的 宽度 取决 于（ ） A触 发脉 冲的 宽度 B 触 发 脉冲的 幅度 C 电路 本身 的电 容、 电阻 的参数 D 电 源电 压 的数值 6为 了提 高多 谐振 荡器 频 率的稳 定性 ，最 有效 的方 法是（ ） A 提 高电 容、电 阻 的精度 B提高 电 源的 稳定 度 C采 用石 英晶 体振 荡器 C 保持 环境温 度 不变 7已 知时 钟脉 冲频 率为 f cp ， 欲 得到 频率为 0.2f cp 的矩 形波应 采用 （ ） A 五 进制 计数器 B五 位二 进 制计 数器 C单 稳态 触发 器 C 多 谐振 荡器 8 在图 1-8 用 555 定 时器 组成的 施密 特触 发电 路中 ，它的 回差 电压 等于 （ ） A 5V B 2V C 4V D 3V I +5V 8 4 1 5 6 2 3 555 （1 ） +4V 图 1-8 二 、（ 12 分 ） 已 知输 入信号 A 、B 、C 的波 形， 试 画出 图 2 所 示各 电路 输出 （L 1 、L 2 、L 3 ） 的波形 。设 触发 器的 初态 为 0。 A +5V A B C L 1 B C & & =1 1J 1K 1 A B C Q L 2 C1 S 0 Y W S 1 S 2 G D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 A B C 1 0 L 3 74HC151 图 2 三 、（ 10 分） 如图 3 所示， 为 检测 水箱 的液 位，在 A 、B 、C 、 三个 地方 安置了 三 个水 位检测 元件 ， 当 水面 低于 检测元 件时 ， 检 测元 件输 出低电 平， 水面 高于 检测 元件时 ， 检 测元 件 输 出高 电平。 试用 与非门 设 计一 个水 位状 态显 示电 路， 要求： 当水 面在 A 、B 之间 的正 常 状态时 ， 仅绿 灯 G 亮； 水面 在 B 、C 间或 A 以 上的 异常状 态时 ， 仅黄 Y 灯 亮； 水面 在 C 以 下 的 危险 状态 时， 仅红灯 R 亮。 A B C 图 3 四 、（ 12 分） 逻辑 电路 如图 4 所示， 试画出 Q 0 、Q 1 、Q 2 的波形 。设 各触 发器初 态为 0 。 1J 1K C1 Q 0 1J 1K C1 Q 1 1J 1K C1 Q 2 = 1 1 1 CP FF 0 FF 1 FF 2 CP 图 4 五 、（ 12 分） 已知 某同 步时 序 逻辑 电路 的时 序图 如图 5 所示 。 1列 出电 路的 状态 转换 真 值表， 写出 每个 触发 器的 驱动方 程和 状态 方程 2 试用 D 触 发器 和与 非 门实现 该时 序逻 辑电 路， 要求电 路最 简。 画出 逻辑 电路图 。 CP Q 0 Q 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Q 2 图 5 六 、（ 12 分 ） 用 移位 寄存器 74194 和逻 辑门 组成 的电 路 如图 6 所 示 。设 74194 的初 始状 态 Q 3Q 2Q 1Q 0=0001，试 画出 各 输出端 Q 3 、Q 2 、Q 1 、Q 0 和 L 的波 形。 S 0 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 D SR S 1 CP D SL D 3 D 2 D 1 D 0 CR 74194 1 1 CP 0 =1 & & 1 1 L CP 1 2 3 4 5 6 7 8 图 6 七、(10 分)电路 如图 7 所示 ， 图中 74HC153 为 4 选 1 数 据选 择器 。试 问当 MN 为各 种 不同输 入时 ，电 路分 别是 那几种 不同 进制 的计 数器 。 CEP Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 TC CET CP PE D 3 D 2 D 1 D 0 CR 1 1 74LVC161 CP Y 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 E 1 E 2 E 3 A 2 A 1 A 0 74HC138 D 0 D 1 D 2 D 3 S 1 S 0 E M N 74HC153 L 图 7 八、(12 分) 由 555 定时 器组 成 的脉 冲电 路及 参数 如图 8 a 所示 。已 知v I 的电 压波形 如 图 b 所示 。试 对应v I 画出图 中v O1 、v O2 的波 形； +5V 8 4 1 7 6 2 3 5 555 （1 ） R 1 51 k 8 4 555 （2 ） 7 6 2 R 2 47k C 0.01 F 0.01 F 1 3 5 v I v O2 0.01 F v O1 （a ） I t/ms 0 4 5 10 15 20 25 (b) 图 8 试卷一参 考答案 一、选 择填 空 1B ； 2D ； 3D ； 4B ； 5C ； 6C ； 7A ； 8B 二、 1 L 、 2 L 和 3 L 的 波 形如图 A2 所示。 图 A2 三 、 真值 表如表 A3 所示， 各 逻辑 函数 的与 非- 与非 表达式 分别 为 R C Y A BC A BC = =+= G AB = 逻辑图 略。 表 A3 A B C R Y G 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 四、驱 动方 程：J 0=Q 2 K 0=1 ， J 1=1 K 1= Q 2 Q 0 ， J 2=1 K 2= 1 Q + Q 0 波 形 图如图 A4 。 图 A4 五、 1状 态转 换真 值表 如表 A5 所 示。 表 A5 激励方 程：D 2=Q 1 ，D 1=Q 0 ， 1 2 0 Q Q D = 状态方 程： n n Q Q 1 1 2 = + ， n n Q Q 0 1 1 = + ， n n n Q Q Q 1 2 1 0 = + 状 态 图如图 A5 所示 。 001 010 011 111 110 000 100 101 Q 2 Q 1 Q 0 图 A5 电路具 自启 动能 力 2电 路图 略。 六、各 输出 端 Q 3 、Q 2 、Q 1 、Q 0 和 L 的波 形如 图 A6 所示。 L Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 CP 图 A6 七、MN=00 8 进制 计数器 ，MN=01 9 进制 计数器 ， MN=10 14 进制 计数器 ，MN=11 15 进制 计数 器。 八、对 应v I 画出 图中v O1 、v O2 的 波形 如图 A8 所 示。 I /V t/ms 0 4 5 10 15 20 25 10/3 5/3 O1 t/ms O O2 t/ms O 图 A8 数字电子技术基础试卷( 本科) 及参考答案 试卷二及其参考答案 试卷二 一 、（ 18 分） 选择 填空 题 1. 用卡诺 图法化 简函数 F(ABCD)= m (0,2,3,4,6,11,12)+ d (8,9,10,13,14,15)得最 简与-或 式_ 。 A. BC B F + = B. C B D A F + + = C. C B D F + = D. A B CD F + + = 2. 逻辑 函数 F 1 、F 2 、F 3 的卡诺 图如 图1-2 所示 ，他 们 之间 的逻 辑关 系是 。 A F 3=F 1F 2 B F 3=F 1+F 2 C F 2=F 1F 3 D F 2=F 1+F 3 1 1 1 C F 1 00 01 11 10 0 1 AB 1 1 1 1 C F 2 00 01 11 10 0 1 AB 1 1 1 1 1 C F 3 00 01 11 10 0 1 AB 图 1-2 3. 八选 一数 据选 择器 74151 组成 的电 路如 图 1-3 所 示，则 输出 函数 为（ ）。 A B C CA BA L + + = B B C A C A B L + + = C B C CA A B L + + = D CB CA A B L + + = 0 1 L 74HC151 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 E S 2 S 1 S 0 Y C B A 图 1-3 4. 图1-4 所 示电 路中 ，能完 成 Q n+1 = n Q 逻辑功 能的 电路 是（ ） 1D Q Q C1 B 1J Q Q 1K A 1 1J Q Q 1K C1 C 0 1J Q Q 1K C1 0 0 D 图 1-4 5. D/A 转换 电路 如图 1-5 所示。 电路 的输 出电 压 0 等于（ ） A. 4.5V B. -4.5V C. 4.25V D. -8.25V V DD R F I OUT1 I OUT2 8V AD7533 + D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 D 8 D 9 O 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 图 1-5 6. 用 1K4 位的 DRAM 设计 4K8 位的存储器的系统需要的芯片数和地址线的根数是 （ ） A. 16 片，10 根 B. 8 片，10 根 C. 8 片，12 根 D. 16 片，12 根 7.某 逻辑 门的 输入端 A 、B 和输 出端 F 的 波形图 1-7 所 示，F 与 A 、B 的逻 辑关 系 是： A. 与非 ； B. 同或 ； C. 异 或； D. 或。 A B F 图 1-7 二 、（ 12 分） 逻辑 电路 如图 2 a、b 、c 所 示。 试对应 图 d 所示 输入 波形 ，分 别画出 输出 端 L 1 、 、L 2 和 L 3 的波 形。( 设触发 器的 初态 为 0) 1 B A C L 1 & =1 1 1D C1 Q C A =1 & B L 2 （a ） (b) 1 1 EN C L 3 1 & EN A B & EN 1 1 A B C (c ) (d) 图 2 三 、（ 12 分） 发由 全加 器FA 、2-4 线译 码器 和门 电路组 成 的逻 辑电 路如图 3 a 所示。 试在图b 中 填写 输出 逻辑 函数 L 的卡 诺图 （不 用化 简） 。 CO C i S i a b C i1 FA & 1 Y 0 Y 1 Y 2 Y 3 E A 0 A 1 d c CI & & L d a b c L (a) (b) 图 3 四 、（ 12 分） 用最 少的 与非 门设计 一个 组合 逻辑 电路 ， 实现 以下 逻辑 功能： 00 0 1 = X X 时 AB Y = ， 01 0 1 = X X 时 B A Y + = ； 10 0 1 = X X 时 B A Y = ； 11 0 1 = X X 时， 输出 为任意 态。 1.在图 4 中填 写逻 辑函数Y 的卡 诺图 2.写 出逻 辑表 达式 3.画出 逻辑 电路 B X 1 X 0 A Y 图 4 五 、（ 15 分） 分析 如图 5 所示时 序逻 辑电 路。 （设 触 发器的 初态 均 为 0） 1 写出 各触 发器 的时 钟方程 、 驱动 方程 、状 态方 程； 2画 出完 整的 状态 图， 判 断电路 是否 具能 自启 动； 3画 出在 CP 作用 下的 Q 0 、Q 1 及 Q 3 的波 形。 1J 1K 1J 1K 1J 1K & 1 CP Q 0 Q 1 Q 2 C1 C1 C1 CP 图 5 六 、（ 15 分） 试用 正边 沿 D 触发 器设 计一 个同 步时序 电 路， 其状 态转 换图 如图 6 所示 。 1 列出 状态 表； 2 写出 各触 发器 的激 励方程 和 输出 方程 ； 3说 明电 路功 能。 00 01 1/0 1/1 1/0 0/0 0/0 10 0/0 1/1 11 0/0 图 6 七 、（ 16 分 ）由 555 定时器 、3-8 线译 码器 74HC138 和 4 位二进 制加 法器74HC161 组成 的 时 序信 号产 生电 路如图7 所 示。 1. 试问 555 定时 器组 成的是 什 么功 能电 路？ 计算 v o1 输出信 号的 周期 ； 2. 试问74LVC161 组成 什么 功 能电路 ？列 出其 状态 表； 3. 画出图 中 vo1 、Q 3 、Q 2 、Q 1 、Q 0 及 L 的波 形。 +5V CET Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 TC CEP CP PE D 3 D 2 D 1 D 0 CR 74LVC161 1 1 1 1 1 1 0 1k 1k 0.1 F Y 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 E 1 E 2 E 3 A 2 A 1 A 0 74HC138 & L C 7 6 2 1 3 5 8 4 v O1 0.01 F R 2 555 R 1 图 7 试卷二参 考答案 一、选 择填 空 1C 2 B 3 C 4 B 5 B 6 C 7 B 二 、 输出端 L 1 、L 2 和 L 3 的波 形 如图 A2 所 示。 图 A2 三、输 出逻 辑函 数 L 的卡诺 图 如图A3 所示 。 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 d a b c L 图 A3 四、1. 逻 辑函数 Y 的 卡诺图 如图A4 所 示。 2 10 10 00 Y X X A AB AX AB X X A AB AX AB = += ， 3.电 路图 略 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 B X 1 X 0 A Y 图 A4 五、 1时 钟方 程： CP CP CP = = 2 0 0 1 Q CP = 激励方 程： 1 0 2 0 = = K Q J ， ； 1 1 1 1 = = K J ， ； 1 2 0 1 2 = = K Q Q J ， 状态方 程： 0 0 0 0 2 1 0 cp Q cp Q Q Q n n n n + = + ， 1 1 1 1 1 1 cp Q cp Q Q n n n + = + ， 2 2 2 2 1 0 1 2 cp Q cp Q Q Q Q n n n n n + = + 2电 路的 状态 图如 图A5-2 所示 。电 路具 有自 启动 功能。 000 111 011 110 010 101 001 100 Q 2 Q 1 Q 0 图 A5-2 3 波形 图如 图A5-3 所 示。 CP Q 0 Q 1 Q 2 图 A5-3 六、 1电 路状 态表 如表 A6 所示 。 表 A6 n n Q Q 0 1 Z Q Q n n / 1 0 1 1 + + X=0 X=1 0 0 0 0 / 0 0 1 / 0 0 1 0 1 / 0 1 0 / 0 1 0 1 0 / 0 0 0 / 1 1 1 1 1 / 0 0 1 / 1 2激 励方 程： X Q Q X Q D n n n 0 1 1 1 + = ， n n n n n Q Q X Q Q X Q D 0 1 0 1 0 0 + + = 输出方 程： X Q Z n 1 = 3 电路 为可 控三 进制 计数器 七、 1555 定时 器组 成多 谐振荡 器 。 s 210 7 . 0 ) ( 7 . 0 2 2 1 pL pH = + + = + = C R C R R t t T 274LVC161 组 成五 进制计 数 器， 电路 状态 表如表 A7 所示 3vo1 、Q 3 、Q 2 、Q 1 、Q 0 及 L 的 波形 如图 A7 组 成。 L 1 o1 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 图 A7 表 A7 n n n n Q Q Q Q 0 1 2 3 1 0 1 + 1 1 2 1 3 + + + n n n n Q Q Q Q 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 数字电子技术基础试卷( 本科) 及参考答案 试卷三及其参考答案 试卷三 一 、（ 16 分） 1 （12 分） 逻辑 电路 如图 1-1 a 、b、c 、d 所示 。试对 应 图 e 所 示输 入波 形，分 别 画出 输 出端 L 1 、L 2 、L 3 和 L 4 的 波形。 （触 发器 的初 态为 0 ） A B C A B TG （a ） 1 1 1 A L 2 B 1 1 C B 1 & EN 1 A L 3 （e ） （c ） （b ） L 1 10k 1J C1 Q A B L 4 1K 1 (d) R 1 1 图 1-1 2（ 4 分 ）用 代数 法化 简： C B A C B A C B A F + + + + = 1 ) D C A D C (A B C) (A F + = 2 二 、（ 10 分） 已知 逻辑 函数 ： 1 2 2 1 F F F BCD C B CD A D C B A (A,B,C,D) F D C B A D B A C A AB (A,B,C,D) F = + + + = + + + = 画出逻 辑函 数 F 1 、F 2 和 F 的卡 诺图 ；用 最少 的与非 门 实现 逻辑 函数 F，画出 逻 辑图 。 三 、（ 8 分） 分析图 3 所示 逻辑电 路， 写出 输出 端的 逻辑函 数表 达式 ，列 出真 值表， 说 明电路 能实 现什 么逻 辑功 能。 1 =1 A B & & 1 L 1 C =1 L 2 图 3 四 、（ 12 分 ）用 数据 选择 器组成 的多 功能 组合 逻辑 电路如 图 4 所示 。图 中 G 1 、G 0 为功 能选择 输入 信号 ，X 、Z 为 输入逻 辑变 量，F 为输 出 逻辑函 数。 分析 该电 路在 不同的 选择 信 号时， 可获 得哪 几种 逻辑 功能， 请将 结果 填入 表 4 中。 Z 1 0 1 F 74HC151 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 E S 2 S 1 S 0 Y X G 1 G 0 图 4 表 4 G1 G 0 F 功 能 五 、（ 12 分 ）设 计一 个组合 逻 辑电 路。 电路 输入 DCBA 为 8421BCD 码， 当输入 代 码所 对 应 的十 进制 数能被 4 整除 时 ，输出 L 为 1，其 他情 况为 0。 1用 或非 门实 现。 2用 3 线-8 线 译码器 74HC138 和 逻辑 门实 现。 （0 可 被任 何数 整除 ，要 求有设 计过 程， 最后 画出 电路图 ） 六 、（ 14 分） 分析 如图 6 所示时 序逻 辑电 路 1 写出各 触发 器的 激励 方程 、输出 方程 2 写出各 触发 器的 状态 方程 3 列出电 路的 状态 表并 画出 状态图 4 说明电 路的 逻辑 功能 。 图 6 七 、（ 16 分 ）用 边沿 JK 触发器和 最少 的逻 辑门 设计 一个同 步可 控 2 位二 进制减 法 计数 器 。 当控 制信号 X=0 时， 电路状 态不 变； 当 X=1 时， 在 时钟 脉冲 作用 下进 行减 1 计数 。要 求计数 器有 一个输 出信号 Z， 当产 生借 位时 Z 为 1 ，其 他 情况 Z 为 0 。 八 、（ 12 分） 时序 信号 产生 电 路如图 8 所示 ，CP 为 1kHz 正方 波。 1 说明 74161 和 非门 组成电 路 的逻 辑功 能； 2 对应 CP 输入 波形 ，画 出电路 中 O1 、 O2 的电 压 波形。 3 计算 O2 的输 出脉 宽 t W ； 4 试问 O2 的频 率与 CP 的频率 比是 多少 ？ 5如 改变 74161 数据 输入， 使 D 3D 2D 1D 0=1000，试问 O2 与 CP 的频 率比 又是 多少？ R 2 V CC 8 4 7 6 2 3 5 555 C 2 1 0.01 F 1 1 CP 1 0 0 1 CET CEP CP CR D 3 CT PE 74HC161 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 1 1 v O1 v O2 51k 0.01F R d C d 500pF 110k D 2 D 1 D 0 CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 图 8 试卷三参 考答案 一、 1 各电 路输 出端 的波 形如图 A1 所示 。 A B C L 1 L 2 L 3 L 4 高阻 图 A1 2 1 1 = F ， D B AC C A F 2 + + = 二、逻辑 函数 F 1 、F 2 和 F 的卡诺 图如 图 A2 所 示。 图 A2 化 简 并变 换逻 辑函数 F 得 C B A D B A CD C B A D B A CD F = + + = 逻辑图 略 三、 C B A BC A AB L 1 + + = ， C B A L = 2 真 值 表如表 A3 所示 。电路 实 现全 加器 功能 。 表 A3 A B C L1 L2 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 四、分 析电 路可 得 G 1 、G 0 为 不同 取值 时的 逻辑 功能如 表 A4 所 示。 表 A4 G1 G0 F 功能 0 0 F=X+Z 或逻辑 1 0 F= Z X 与逻辑 1 0 Z X Z X F + = 异或逻辑 1 1 XZ Z X F + = 同或逻辑 五、1 真 值表 略， 用卡 诺 图化简 得最 简的 或非 表达 式为 B A L + = 或 非 门实 现的 电路 图如图 A5-1 所示 2 变换函 数 L 的表 达式 得 4 0 Y Y A B C A B C B A L = + = = 用 74HC138 实 现的 电路 如图 A5-2 所示。 1 L A B 74HC138 Y 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 E 3 E 2 E 1 A 2 A 1 A 0 & L A B C 1 0 0 图 5-1 图 5-2 六、 1激 励方 程： ) ( 1 2 2 1 1 A Q Q D Q D n n n = = 输出方 程： 12 12 nn nn Y AQ Q AQ Q = + 2状 态方 程： ) ( 1 2 1 2 1 1 1 A Q Q Q Q Q n n n n n = = + + 3状 态表 如表 A6 所示。状 态 图如图 A6 所示 。 10 01 Q 2 Q 1 00 11 A/Y 0/0 0/0 0/0 0/1 0/1 1/0 1/0 1/1 1/1 图 A6 4电 路为 可逆 计数 器。A=0 时为加 法器 ；A=1 时为减 法 器；Y 端为 加法 器的进 位 输出 端和 减法器 的借 位输 出端 。 七 、 状态 图如图 A7 所示。 状 态表 如表 A7 所 示。 0/0 1/0 00 01 1/1 1/0 11 10 1/0 0/0 0/0 0/0 Q 1 Q 0 X/Y 表 A6 n n Q Q 0 1 Y Q Q n n / 1 0 1 1 + + A=0 A=1 0 0 0 1 / 0 1 1 / 0 0 1 1 0 / 0 0 0 / 0 1 0 1 1 / 0 0 1 / 0 1 1 0 0 / 1 1 0 / 1 图 A7 表 A7 n n Q Q 1 2 Z Q Q n n / 1 1 1 2 + + X=0 X=1 0 0 0 0 / 1 1 1 / 1 0 1 0 1 / 0 0 0 / 0 1 0 1 0 / 0 0 1 / 0 1 1 1 1 / 0 1 0 / 0 激励方 程为 ： = = X Q K Q X J n n 0 1 0 1 = = X K X J 0 0 输出方 程为 ： X Q Q Z n n 0 1 = 逻辑图 及自 启动 检查 略。 八、1 74HC161 和 非门组 成四进 制计 数器 2 O1 和 O2 的 波形 如图 A8 所 示。 o1 CP o2 图 A8 3 O2 的 输出 脉宽 t W 1.1RC=1.2ms 4 02 v 的 频率为 CP 频率的 四 分之 一 5当=D 3D 2D 1D 0=1000 时， 02 v 的频 率为 CP 频率 的八 分 之一 数字电子技术基础试卷( 本科) 及参考答案 试卷四及其参考答案 试卷四 一、选 择， 填空 题（16 分） 1卡 诺图 如图 1-1 所示， 电路描 述的 逻辑 表达 式 F = 。 A D C D A D B + + B C A C B B A + + C BC+AD+BD D AB CD AB + 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 D A B C F 图 1-1 2 在下 列逻 辑部 件中 ，不属 于 组合 逻辑 部件 的是 。 A译 码器 B编 码器 C全 加器 D寄 存器 3 八路 数据 选择 器， 其地址 输 入端 （选 择控 制端 ）有 个。 A 8 个 B 2 个 C 3 个 D 4 个 4 为将 D 触发 器转 换为 T 触发 器， 图 9.4.2 所 示电路 的 虚线 框内 应是 。 A或 非门 B与 非门 C异 或门 D同 或门 D T CP Q 图 1-2 5 一位 十进 制计 数器 至少需 要 个触 发器 。 A 3 B 4 C 5 D 10 6 有一 A/D 转换 器， 其 输入和 输出 有理 想的 线性 关系。 当分 别输 入 0V 和 5V 电压 时， 输 出的数 字量 为 00H 和 FFH ， 可 求得 当输入 2V 电压时 ， 电路 输出 的数 字量 为 A 80H B 67H C 66H D 5FH 7容 量是 512K8 的 存储 器共有 A 512 根 地址 线，8 根数据 线 B 19 根地 址 线，8 根数 据线 C 17 根地 址线 ，8 根数 据线 D 8 根地址 线 ，19 根 数据 线。 8 在双 积分 A/D 转 换器中 ， 输入 电压 在取 样时间 T 1 内的 平均 值 V I 与参 考电压 V REF 应满足 的条件 是_。 A |V I| |V REF| B |V I| |V REF| C |V I|=|V REF| D无 任何 要求 二 、（ 12 分 ）电 路及 其输 入信号 A.B.C 的 波形 分别如 图 2 所 示。 试画 出各 的 输出波 形。 （设 触发器 初态 为 0 ） A B L 1 A 1 C EN 1 B C EN L 2 = & C =1 A B & C & R +V CC L 3 1J 1K C1 Q B A 1 A B C 图 2 三 、（ 12 分） 由可 编程 逻辑 阵 列构 成的 组合 逻辑 电路 如图 3 所示 。 1写 出 L 1 、L 2 的 逻辑 函数表 达 式； 2 列出 输入 输出 的真 值表； 3 说明 电路 的逻 辑功 能。 A B C L 1 L 2 (MSB) (LSB) 图 3 四、(12 分) 某组 合逻 辑电 路的输 入、 输出 信号 的波 形如 图 4 所示 。 1写 出电 路的 逻辑 函数 表 达式； 2 用卡 诺图 化简 逻辑 函数； 3用 8 选 1 数据 选择 器 74HC151 实 现该 逻辑 函数。 输出 A B C D Z 输入 （MSB ） （LSB ） 图 4 五 、（ 16 分） 分析 如图 5 a 所示时 序逻 辑电 路。 （设 触 发器的 初态 均 为 0） 1 写出 驱动 方程 、输 出方程 ； 2 列出 状态 表； 3对 应图 b 所示 输入 波形， 画出 Q 0 、Q 1 及输 出 Z 的 波形。 & & C1 1J 1K & & C1 1J 1K FF 0 FF 1 Q 0 Q 0 Q 1 Q 1 Z 1 & 1 X CP CP X (a) （b） 图 5 六 、（ 16 分） 试用 负边 沿 D 触发 器设 计一 同步 时序逻 辑 电路 ，其 状态 图如图 6 所 示。 1 列出 状态 表； 2 写出 激励 方程 和输 出方程 ； 3画 出逻 辑电 路。 00 01 11 10 0/1 1/1 1/1 0/1 0/1 1/0 1/1 0/1 X/Z Q 1 Q 0 图 6 七 、（ 16 分） 波形 产生 电路 如图 7 所示 。 1 试问 555 定时 器组 成的是 什 么功 能电 路？ 计算 v o1 输出信 号的 周期 和占 空比 ； 2 试问 74LVC161 组成 的 是什么 功能 电路 ？列 出其 状态表 ； 3 画出 输出 电压 v o 的波 形 ，并标 出波 形图 上各 点的 电压值 。 4 计算 v o 周 期。 V REF V DD R F I OUT1 I OUT2 D 9 D 8 D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0 GND - + v o +10V AD7533 8V +5V CET Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 TC CEP CP PE D 3 D 2 D 1 D 0 CR 74LVC161 1 1 1 1 0 0 1 10k 68k 0.01 F C 7 6 2 1 3 5 8 4 v O1 0.01 F R 2 555 R 1 图 7 试卷四参 考答案 一、1 D 2D 3 C 4D 5B 6C 7B 8 B 二、分 析电 路可 画出 各逻 辑电路 的输 出波 形如 图 A2 所 示。 A B C L 1 L 2 Q L 3 图 A2 三、 1 C A A ABC C B A C B A C B A L = + + + = 1 L 2=AB+BC+AC 2 电路 的真 值表 如表 A3 所示。 表 A3 A B C L1 L 2 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 3为 1 位全 加器。A 、B 分别为 加数 和被 加数，C 为低位 进位 信号。L 1 为本 位和，L 3 为向 高 位的进 位。 四、1 A DCB A B DC A B DC A CB D A B C D A B C D Z + + + + + = 2用 卡诺 图化 简得 Z CB CBA = + 3 ) 6 , 4 , 5 ( ) ( = m A B C Z 、 、 逻 辑 图如图 A4 所示 。 0 1 Z 74HC151 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 E S 2 S 1 S 0 Y A C B 0 图 A4 五、 1驱 动方 程： X Q K X Q J n n 1 0 1 0 = = ， X Q K X Q J n n 0 1 0 1 = = 输出方 程： n n n Q Q XQ Z 1 0 1 + = 2状 态表 如表 A5 所 示。 表 A5 n n Q Q 0 1 Z Q Q n n / 1 0 1 1 + + X=0 X=1 0 0 0 0 / 0 0 1 / 0 0 1 1 1 / 0 0 1 / 0 1 0 0 0 / 0 1 0 / 1 1 1 1 1 / 1 1 0 / 1 3Q 0 、Q 1 及 Z 的波 形如图 A5 所示 。 图 A5 六、 1状 态表 如表 A6 所 示。 表 A6 n n Q Q 0 1 Z Q Q n n / 1 0 1 1 + + X=0 X=1 0 0 0 0 / 1 0 1 / 1 0 1 1 0 / 1 1 1 / 1 1 0 0 0 / 1 0 1 / 0 1 1 1 0 / 1 1 1 / 1 2 激励 方程 10 0 n DQ D X = = 输出 方程 0 1 n n ZQ Q X =+ 3逻 辑 图略 七、 1555 定时 器组 成多 谐振荡 器 O1 的周 期为 ：T=0.7 ms 1 ) 2 ( 2 1 + R R 占空比 为： % 53 2 2 1 2 1 = + + = R R R R q 274LVC161 组 成四 进制计 数 器， 其状 态表 入如表 A7 所 示。 表 A7 n n n n Q Q Q Q 0 1 2 3 1 0 1 1 1 2 1 3 + + + + n n n n Q Q Q Q 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 3 O1 、 O 的波 形如 图 A7 所示。 图 A7 4 O 的周 期 T=4T 1=4ms 。 试卷五及其参考答案 试卷五 六 、（ 11 分） 8 3 线译 码器 74138 功能 表如表 6-1 所 示，八 选 一数 据选 择器 74151 功能 表 如表 6-2 所示。 试用 一 片 74138 和一片 74151 实现 两个 3 位二 进制数 A 、 B 的比较 。 要求 ： A=B 时， 输出 F=1；否 则 ，输 出 F=0。在 图 6 基础 上画出 连线 图， 并标 出使 电路正 常工 作时 有用信 号的 电平 。 表 6-1 74138 功能表 输 入 输 出 G1 * G C B A 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 Y 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 * B 2 2A G G G + = 表 6-2 74151 功能表 输 入 互补输 出 选 通 选 择 输 入 Y W E S 2 S 1 S 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 D 图 6 七 、（ 12 分） 异步 清零 同步 置 数的同 步二 进制 计数 器 74161 的功 能表 如表 7所 示 。由 74161 和 边沿 JK 触发器 组成 的可 编程计 数器 如 图 7 所 示，该 电 路改 变预 置数 ABCDE 即可 改变 可 编计数 器的 模。 1 试说 明模 的变 化范 围； 2 已知 时钟 信号 CP 的频 率为 f o ，当 ABCDE=10100 时， 推导 输出 信号 Q 4 的频 率 表达 式。 表 7 74161 功能表 清零 预置 使能 时钟 预置数据输入 输出 D R LD EP ET CP A B C D QA QB QC QD L L L L L H L A B C D A B C D H H L 保 持 H H L 保 持 H H H H 计 数 图 7 试卷五参 考答案 五、 1（ 1 ）单 稳态 触发 器， T 触发 器 （2 ）电 压传 输特 性，TTL 反相器，CMOS 反 相器 2 330 R 275 3F 的波形见 图 A5 图A5 六、Y i=D i ，F= W ，S 2S 1S 0=a 2a 1a 0 CBA=b 2b 1b 0 ，G 1=5V ， A 2 G = B 2 G =0V E =0V 七、 1 32 0 N 2 22 o Q4 f f = 试 卷六及其参考答案 七 、（ 15 分） 1将 逻辑 函数 ABCD C B A D B A D C Y + + + = 化为 与非 与非形 式； 2 写出 CD C B A Y + + = ) ( 的最小 项表 达式 ； 3解 释“TTL ”的意 思，TTL 反相器 与基 本 BJT 反相 器 最大 区别 是什 么？ 4将 下列 十进 制数 转换 为 二进制 和二十进制 BCD 码； （1）20 （2 ）168 5A/D 转换 器的 精度 有什 么意义 ？一 个 n 位 A/D 转 换器可 以达 到的 精度 为多 少？ 八 、（ 12 分） 设计 一个 2 位相同 数值 比较 器， 当两 数相等 时， 输出 L=0 ，否则 为 1 。可 以用任 何门 电路 实现 。 九 、（ 12 分） 用 74161 设 计下列 计数 器， 试分 别用 反馈清 零法 和反 馈置 数法 构成 15 进制 计数 器； 2168 进制 计数 器。 十 、（ 12 分） 集成 数据 选择 器 74151 输 出端 Y 的逻辑 表 达式 为 = = 7 0 i i i D m Y 式中 m i 是 CBA 的最小 项 。 1将 74151 按图 10 a 电路连 接 ，各 输入 端波 形如图 10 b 所示 ，画 出输 出端 Y 的波形 。 2用 74151 实现 逻辑 功能 C AB C B A BC A Y + + = E C B A 1 1 1 EN S 2 S 1 S 0 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 A 0 A 2 74HC151 Y Y Y 1 A B C E A 0 A 2 （a ） （b ） 图 10 十一、 （12 分） 按时 序逻 辑电路 的一 般分 析方 法， 分析 图 111 所示 电路 ： 1 写出 各触 发器 的状 态方程 ； 2 列出 状态 表、 画出 状态图 和 时序 图； 3分 析该 电路 的功 能。 提示 ：可 设初态 Q 2Q 1Q 0=000 。 & CP 1D Q 0 Z 1 FF 0 Z 0 Z 2 FF 2 FF 1 Q 2 Q 1 Q 0 Q 2 Q 1 1D 1D C1 C1 C1 图 11 试卷六参 考答案 七、 1 ABCD C B A D B A D C Y = 2 将函 数式 写成 CD AC AB Y + + = 填入卡 诺 图， 如图 A7 所示 ， 根 据卡 诺图写 出最 小项 表达式 = ) 15 , 14 , 13 , 12 , 11 , 10 , 7 , 3 ( m Y D B A Y C 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 AB AC CD 图 A7 3TTL 表示 双极 型晶 体管 构成的 逻辑 门电 路。 基本 的 BJT 反相 器受 基区 内存储 电 荷和 负载电容的影响，开关速度不高。TTL 反 相器的输入级和输出级都可以提高开关速度， 并 提高带 负载 能力 。 4（ 1 ） 二进 制为 10100 ，8421BCD 码 100000 （2）二 进制 为 10101000 ，8421BCD 码 101101000 5A/D 转换 器的 精度 用来 说明转 换的 精确 程度 ，常 用分辨 率和 转换 误差 来描 述转换 精 度。一 个 n 位 A/D 转 换器的 精 度为 满量 程的 1/2 n 。 八、 ) ( ) ( 0 0 1 1 B A B A L + = ，电路 图（ 略） 。 九、 1反 馈清 零法 构成 5 进制计 数 器如图 A9 a 所示 。计 数状态 为 000100 五 种状态 。 2反 馈置 数法 构成 168 进制 计 数器 如图 A9 b 所示 ，计数 为 0101100111111111 ， 即从 89256 共 168 个状 态。 CP CET CEP CR PE TC Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 CP 74161 1 1 & D 0 D 1 D 2 D 3 (a) CP CET CEP CR PE TC Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 CP 74161(0) 0 0 1 1 1 1 1 CET CEP CR PE TC Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 CP 74161(1) 1 0 1 0 D 0 D 1 D 2 D 3 D