数字电子技术-(佘新平-著)-华中科技大学出版社-课后答案

第一章 数制与编码 1 1 自测练习 1 1 1 模拟量 数字量 1 1 2 b 1 1 3 c 1 1 4 a 是数字量 b c d 是模拟量 1 2 自测练习 1 2 1 2 1 2 2 比特 bit 1 2 3 10 1 2 4 二进制 1 2 5 十进制 1 2 6 a 1 2 7 b 1 2 8 c 1 2 9 b 1 2 10 b 1 2 11 b 1 2 12 a 1 2 13 c 1 2 14 c 1 2 15 c 1 2 16 1001001 1 2 17 11 1 2 18 110010 1 2 19 1101 1 2 20 8 进制 1 2 21 a 1 2 22 0 1 2 3 4 5 6 7 1 2 23 十六进制 1 2 24 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 1 2 25 b 1 3 自测练习 1 3 1 122 1 3 2 675 52 1 3 3 011111110 01 1 3 4 52 1 3 5 1BD A8 1 3 6 1110101111 1110 1 3 7 3855 1 3 8 28 375 1 3 9 100010 11 1 3 10 135 625 1 3 11 570 1 1 3 12 120 5 1 3 13 2659 A 1 4 自测练习 1 4 1 BCD Binary coded decimal 二 十进制码 1 4 2 a 1 4 3 b 1 4 4 8421BCD 码 4221BCD 码 5421BCD 1 4 5 a 1 4 6 011001111001 1000 1 4 7 11111110 1 4 8 10101000 1 4 9 11111101 1 4 10 61 05 1 4 11 01011001 01110101 1 4 12 余 3 码 1 4 13 XS3 1 4 14 XS3 1 4 15 1000 1011 1 4 16 100110000011 1 4 17 52 1 4 18 11010 1 4 19 010111 1 4 20 b 1 4 21 ASCII 1 4 22 a 1 4 23 ASCII American Standard Code for Information Interchange 美国信息交换标准码 EBCDIC Extended Binary Coded Decimal Interchange Code 扩展二 十进制交换吗 1 4 24 1001011 1 4 25 ASCII 1 4 26 b 1 4 27 b 1 4 28 11011101 1 4 29 111 1 4 30 23 1 4 31 23 1 4 32 86 1 5 自测练习 1 5 1 略 1 5 2 11011101 1 5 3 01000101 1 5 4 11100110 补码形式 1 5 5 01111101 1 5 6 10001000 补码形式 1 5 7 11100010 补码形式 习题 1 1 a d 是数字量 b c 是模拟量 用数字表时 e 是数字量 用模拟表时 e 是模拟量 1 2 a 7 b 31 c 127 d 511 e 4095 1 3 a b c d 5 22104108 320410910 26108108 321102105100 21 1 4 a b c d 3 212121 984 12 12 4311212121 212 64212 12 12 12 1 1212 1 5 2220110327 15310210710110510 3210 1 221011 0112 02 12 12 02 12 210 18437 448 38 78 48 10 1 2163A 1C316 A16 116 C16 1 6 a 11110 b 100110 c 110010 d 1011 1 7 a 1001010110000 b 1001011111 1 8 110102 2610 1011 0112 11 37510 57 6438 71 81835937510 76 EB16 118 9179687510 1 9 1101010010012 65118 D4916 0 100112 0 468 0 9816 1011111 011012 137 328 5F 6816 1 10 168 1410 1728 12210 61 538 49 671875 126 748 86 937510 1 11 2A16 4210 1010102 528 B2F16 286310 1011001011112 54578 D3 E16 211 87510 11010011 11102 323 78 1C3 F916 451 9726562510 111000011 111110012 703 7628 1 12 a E b 2E c 1B3 d 349 1 13 a 22 b 110 c 1053 d 2063 1 14 a 4094 b 1386 c 49282 1 15 a 23 b 440 c 2777 1 16 198610 111110000102 00011001100001108421BCD 67 31110 1000011 010012 01100111 0011000100018421BCD 1 183410 1 0010112 0001 00011000001101008421BCD 0 904710 0 1110012 0000 10010000010001118421BCD 1 17 1310 000100118421BCD 01000110XS3 1011Gray 6 2510 0110 001001018421BCD 1001 01011000 XS3 0101 01Gray 0 12510 0000 0001001001018421BCD 0 010001101000XS3 0 001 Gray 1 18 101102 11101 Gray 0101102 011101 Gray 1 19 110110112 0010000110018421BCD 45610 0100010101108421BCD 1748 0010011101008421BCD 2DA16 0111001100008421BCD 101100112421BCD 010100118421BCD 11000011XS3 100100008421BCD 1 20 0 0000 原 0 0000 反 0 0000 补 0 1001 原 0 1001 反 0 1001 补 11001 原 10110 反 10111 补 1 21 010100 原 010100 补 101011 原 110101 补 110010 原 101110 补 100001 原 111111 补 1 22 1310 00001101 补 11010 01101110 补 2510 11100111 补 90 10100110 补 1 23 01110000 补 11210 00011111 补 3110 11011001 补 3910 11001000 补 5610 1 24 1000011 1000001 1010101 1010100 1001001 1001111 1001110 0100001 0100000 1001000 1101001 1100111 1101000 0100000 1010110 1101111 1101100 1110100 1100001 1100111 1100101 1 25 0100010 1011000 0100000 0111101 0100000 0110010 0110101 0101111 1011001 0100010 1 26 BEN SMITH 1 27 00000110 10000110 1 28 01110110 10001110 第二章 逻辑门 2 1 自测练习 2 1 1 b 2 1 2 16 2 1 3 32 6 2 1 4 与 2 1 5 d 2 1 6 16 2 1 7 32 6 2 1 8 或 2 1 9 非 2 1 10 1 2 2 自测练习 2 2 1 FAB 2 2 2 b 2 2 3 高 2 2 4 32 2 2 5 16 5 2 2 6 1 2 2 7 串联 2 2 8 d 2 2 9 不相同 2 2 10 高 2 2 11 相同 2 2 12 a 2 2 13 c 2 2 14 奇 2 3 自测练习 2 3 1 OC 上拉电阻 2 3 2 0 1 高阻 2 3 3 b 2 3 4 c 2 3 5 FAB 高阻 2 3 6 不能 2 4 自测练习 2 4 1 TTL CMOS 2 4 2 Transisitor Transistor Logic 2 4 3 Complementary Metal Oxide Semicoductor 2 4 4 高级肖特基 TTL 低功耗和高级低功耗肖特基 TTL 2 4 5 高 强 小 2 4 6 c 2 4 7 b 2 4 8 c 2 4 9 大 2 4 10 强 2 4 11 a 2 4 12 a 2 4 13 b 2 4 14 高级肖特基 TTL 2 4 15 c 习题 2 1 与 或 与 2 2 与门 或门 与门 2 3 a F A B F AB b F A B C F ABC c F A B C D F ABCD 2 4 a 0 b 1 c 0 d 0 2 5 a 0 b 0 c 1 d 0 2 6 a 1 b 1 c 1 d 1 2 7 a 4 b 8 c 16 d 32 2 8 a 3 b 4 c 5 d 6 A B C F 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 2 9 a b A B C D F 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 2 10 YABAC 2 11 A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 2 12 2 13 F1 A B C F2 A BC A B C F1 F2 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 2 14 2 15 a 0 b 1 c 1 d 0 2 16 a 1 b 0 c 0 d 1 2 17 a 0 b 0 2 18 2 19 CDEF 2 20 CYABDF 2 21 10 2 22 40 2 23 当 TTL 反相器的输出为 3V 输出是高电平 红灯亮 当 TTL 反相器的输出为 0 2 V 时 输出是低电平 绿灯亮 2 24 当 TTL 反相器输出高电平时三极管会导通 LED 灯会点亮 当 TTL 反相器输出 低电平时三极管不会导通 LED 灯不会点亮 3 1 自测练习答案 1 逻辑函数 2 逻辑表达式 真值表 逻辑电路图 卡诺图和波形图 3 表 3 1 真值表 A B C 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 0 4 ACD BAC 5 略 3 2 自测练习答案 1 与 或 非 2 代入规则 反演规则 对偶规则 3 a 和 c 4 a 5 6 7 8 F 3 3 自测练习答案 1 A 2 AD 3 4 5 6 7 8 9 3 4 自测练习答案 1 标准与或表达式 标准或与表达式 2 1 3 4 最大项 5 4 5 6 7 12 13 14 15 6 7 8 9 A B C F 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 1 0 1 10 11 12 C 3 5 自测练习答案 1 1 2 3 格雷码 4 F 5 m6 6 M1 7 A AF 8 9 10 第三章练习答案 3 1 3 2 a 1 0 0 b 1 1 1 c 0 1 0 3 3 略 3 4 a CBC b F 3 5 a b 3 6 提示 列出真值表可知 1 不正确 2 不正确 3 正确 4 正确 3 7 a b ABC c F d e f AB g h F i F j 3 8 3 9 a b 3 10 函数 Y 和函数 Z 互补 即 Y 3 11 0 0 0 0 3 12 3 13 3 14 3 15 3 16 3 17 AB 习题 4 1 写出图所示电路的逻辑表达式 并说明电路实现哪种逻辑门的功能 ABABA 习题 4 1 图 解 该电路实现异或门的功能 4 2 分析图所示电路 写出输出函数 F 习题 4 2 图 解 4 3 已知图示电路及输入 A B 的波形 试画出相应的输出波形 F 不计门的延迟 习题 4 3 图 解 4 4 由与非门构成的某表决电路如图所示 其中 A B C D 表示 4 个人 L 1 时表示决 议 通过 1 试分析电路 说明决议通过的情况有几种 2 分析 A B C D 四个人中 谁的权利最大 C B A 习题 4 4 图 解 1 C 状态转换图 2 该电路是模 7 计数器 不具备自启动功能 7 4 8 进制加法计数器 7 5 状态图如下 7 6 1 nnnnnQKQQJQQKJKJ02012021100 1 nnQQZ02 200121210210211010nnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQ 状态转换图 该电路是一个六进制计数器 具有自启动功能 7 7 状态和输出响应序列分别为 AABCBBCB 和 00001001 7 8 解 提示 电路输入为 0 输入一个 1 连续输入两个 1 连续输入 110 及 1101 共 5 个不同状态 简化后有 4 个状态 状态图及状态表的求法可参照书中例题 在此略 触发器的状态方程和输出方程分别为 110101101010 nnnnnnnnnnQXQQQQQXQQXQQZXQQ 驱动方程为 1010010 nnnnJXQKQJXQKXQ 由此可画出电路图 7 9 解 该电路为异步二进制减计数器 00 11 10 01 00 7 10 Mealy 型原始状态表 现态 次态 输出 Z X 0 X 1 A B 0 C 0 B D 0 E 0 C J 0 K 0 D F 0 G 0 E H 0 I 0 F A 0 A 0 G A 0 A 0 H A 0 A 0 I A 0 A 1 J L 0 M 0 K N 0 P 0 L A 0 A 0 M A 1 A 1 N A 0 A 1 P A 0 A 1 7 11 提示 二进制数码串行加法器状态表 现态 yi 1 次态 输出 yi Si aibi 00 aibi 01 aibi 11 aibi 10 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 7 12 提示 状态分配后的状态图 一种方案 1 1 201201201201102001212220101120101110210012 KQQJQQKQQJQKJKQJQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQZnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nnnnn 或 或 如果采用 D 触发器 则 nnnnnnnnnnQQDQQQQQQDQQD0120101011020 电路图略 7 13 解 1 1 1 222101010122101 KQJKQJKQJQCPQCPCPCPQZnnnnnn 的下降沿有效即 下降沿有效 下降沿有效 nnnnnnnnnQCPQQCPQQQCPQQQ122121011100110 波形图如下 1 7 14 解 nQCPCPCPCP1210 下降沿有效 下降沿有效 下降沿有效 nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQCPQQQQQQCPQQQQKJQQQQKQJKQQ02021010120 1 1 状态图如下 该电路为七进制计数器 具有自启动功能 7 15 解 该电路有两个输入端和两个输出端 设两个输入端的输入变量分别为 A B 两 个 输出端的输出变量分别为 Y Z 其中 A 1 表示输入 1 分 A 0 表示无输入 B 1 表示输 入 2 分 B 0 表示无输入 Y 1 表示设备输出一盒火柴 Y 0 表示设备不输出一盒火柴 Z 1 表示设备退 1 分 Z 0 表示设备不退 1 分 根据题意 电路应有 3 个状态 S0 S1 S2 分别表示设备有 0 分 1 分和 2 分 则其状 态转换图如下 7 16 由已知状态图画出各个次态卡若图可得 011220 nnDQDQDQ 电路图略 第 8 章 存储器与可编程逻辑器件 8 1 存储器概述 自测练习 1 存储器中可以保存的最小数据单位是 a 位 b 字节 c 字 2 指出下列存储器各有多少个存储单元 多少根地址线和数据线 a 2K 8 位 b 256 2 位 c 1M 4 位 3 ROM 是 存储器 a 非易失性 b 易失性 c 读 写 d 以字节组织的 4 数据通过 存储在存储器中 a 读操作 b 启动操作 c 写操作 d 寻址操作 5 RAM 给定地址中存储的数据在 情况下会丢失 a 电源关闭 b 数据从该地址读出 c 在该地址写入数据 d 答案 a 和 c 6 具有 256 个地址的存储器有 地址线 a 条 b 条 c 8 条 d 16 条 7 可以存储 字节数据的存储容量是 a 位 b 位 c 位 d 位 答案 1 a 2 a 2048 8 11 b 512 8 c 1024 1024 4 20 3 a 4 c 5 d 6 c 7 b 8 2 随机存取存储器 RAM 自测练习 1 动态存储器 DRAM 存储单元是利用 存储信息的 静态存储器 SRAM 存储单元是利用 存储信息的 2 为了不丢失信息 DRAM 必须定期进行 操作 3 半导体存储器按读 写功能可分成 和 两大类 4 RAM 电路通常由 和 三部分组成 5 6116RAM 有 根地址线 根数据线 其存储容量为 位 答案 1 栅极电容 触发器 2 刷新 3 只读存储器 读 写存储器 4 地址译码 存储矩阵 读 写控制电路 5 11 8 2K 8 位 8 3 只读存储器 ROM 自测练习 1 ROM 可分为 和 几种类型 2 ROM 只读存储器的电路结构中包含 和 共三 个组成部分 3 若将存储器的地址输入作为 将数据输出作为 则存储器 可实现组合逻辑电路的功能 4 掩膜 ROM 可实现的逻辑函数表达式形式是 5 28256 型 EEPROM 有 根地址线 根数据线 其存储容量 为 位 是以字节数据存储信息的 6 EPROM 是利用 擦除数据的 EEPROM 是利用 擦除数据的 7 PROM EPROM EEPROM 分别代表 8 一个 PROM EPROM 能写入 许多 一 次程序 9 存储器 2732A 是一个 EPROM RAM 10 在微机中 4 种存储类型为 答案 1 ROM PROM EPROM EEPROM 2 存储矩阵 地址译码 输出控制电路 3 输入 输出 4 标准与或形式 最小项表达式 5 15 8 32K 8 6 紫外线 电 7 可编程的只读存储器 可擦可编程的只读存储器 电可擦可编程的只读存储器 8 一次 许多 9 EPROM 10 寄存器 高速缓存 主存 外存 8 4 快闪存储器 Flash Memory 自测练习 1 非易失性存储器有 a ROM 和 RAM b ROM 和闪存 c 闪存和 RAM 2 Flash Memory 的基本存储单元电路由 构成 它是利用 保 存信息 具有 性的特点 3 Flash Memory 28F256 有 和 两种操作方式 4 从功能上看 闪存是 存储器 从基本工作原理上看 闪存是 存储器 5 Flash28F256 有 根地址线 根数据线 其存储容量为 位 编程操作是按字节编程的 答案 1 b 2 一个浮栅 MOS 管 浮栅上的电荷 非易失 3 只读存储方式 读 写存储方式 4 RAM ROM 5 15 8 32K 8 8 5 存储器的扩展 自测练习 1 存储器的扩展有 和 两种方法 2 如果用 2K 16 位的存储器构成 16K 32 位的存储器 需要 片 a 4 b 8 c 16 3 用 4 片 256 4 位的存储器可构成容量为 位的存储器 4 若将 4 片 6116 RAM 扩展成容量为 4K 16 位的存储器 需要 根地址线 a 10 b 11 c 12 d 13 5 将多片 1K 4 位的存储器扩展成 8K 4 位的存储器是进行 扩展 若扩 展成 1K 16 位的存储器是进行 扩展 6 4256 的存储器有 根数据线 根地址线 若该存储器的起始地 址为 则最高地址为 欲将该存储器扩展为 81 K 的存储系统 需 要 4256 的存储器 个 答案 1 字扩展 位扩展 2 C 3 256 16 1K 4 4 C 5 字 位 6 4 8 FF 8 8 6 可编程阵列逻辑 PAL 自测练习 1 PAL 的常用输出结构有 和 4 种 2 字母 PAL 代表 3 PAL 与 PROM EPROM 之间的区别是 a PAL 的与阵列可充分利用 b PAL 可实现组合和时序逻辑电路 c PROM 和 EPROM 可实现任何形式的组合逻辑电路 4 具有一个可编程的与阵列和一个固定的或阵列的 PLD 为 a PROM b PLA c PAL 5 一个三态缓冲器的三种输出状态为 a 高电平 低电平 接地 b 高电平 低电平 高阻态 c 高电平 低电平 中间状态 6 查阅资料 确定下面各 PAL 器件的输入端个数 输出端个数及输出类型 a PAL12H6 b PAL20P8 c PAL16L8 答案 1 输出结构 可编程输入 输出结构 寄存器输出结构 异或输出结构 2 可编程阵列逻辑 3 B 4 C 5 B 6 a 12 6 高电平 b 20 8 可编程极性输出 c 16 8 低电平 8 7 通用阵列逻辑 GAL 自测练习 1 GAL 具有 a 一个可编程的与阵列 一个固定的或阵列和可编程输出逻辑 b 一个固定的与阵列和一个可编程的或阵列 c 一次性可编程与或阵列 d 可编程的与或阵列 2 GAL16V8 具有 种工作模式 3 GAL16V8 在简单模式工作下有 种不同的 OLMC 配置 在寄存器模式工作下有 种不同的 OLMC 配置 在复杂模式工作下有 种不同的 OLMC 配置 4 GAL16V8 具有 a 16 个专用输入和 8 个输出 b 8 个专用输入和 8 个输出 c 8 个专用输入和 8 个输入 输出 d 10 个专用输入和 8 个输出 5 如果一个 GAL16V8 需要 10 个输入 那么 其输出端的个数最多是 a 8 个 b 6 个 c 4 个 6 若用 GAL16V8 的一个输出端来实现组合逻辑函数 那么此函数可以是 与项 之和的表达式 a 16 个 b 8 个 c 10 个 7 与 或 非 异或逻辑运算的 ABEL 表示法分别为 8 逻辑表达式 FABABAB 用 ABEL 语言描述时 应写为 答案 1 A 2 3 3 3 2 2 4 B 专用输入 专用组合输出 复合输入 输出 I O 寄存器组合 I O 寄存器输出 5 C 6 8 7 B 8 9 A B A B A B 8 8 CPLD FPGA 和在系统编程技术简介 自测练习 1 PLD 器件的设计一般可分为 和 三个步骤以及 和 三个设计验证过程 2 ISP 表示 a 在系统编程的 b 集成系统编程的 c 集成硅片程序编制器 3 CPLD 表示 a 简单可编程逻辑阵列 b 可编程交互连接阵列 c 复杂可编程逻辑阵列 d 现场可编程逻辑阵列 4 FPGA 是 a 快速可编程门阵列 b 现场可编程门阵列 c 文档可编程门阵列 d 复杂可编程门阵列 5 FPGA 是采用 技术实现互连的 熔丝 CMOS EECMOS d SRAM 6 PLD 的开发需要有 的支持 a 硬件和相应的开发软件 b 硬件和专用的编程语言 c 开发软件 d 专用的编程语言 答案 1 设计输入 设计实现 编程 功能仿真 时序仿真 测试 2 a 3 c 4 b 5 d 6 a 习题 8 存储器有哪些分类 各有何特点 8 ROM 和 RAM 的主要区别是什么 它们各适用于哪些场合 8 静态存储器 SRAM 和动态存储器 DRAM 在电路结构和读写操作上有何不同 8 Flash Memory 有何特点和用途 它和其它存储器比较有什么不同 8 某台计算机系统的内存储器设置有 20 位的地址线 16 位的并行输入 输出端 试 计算它的最大存储容量 8 试用 4 片 2114 1024 4 位的 RAM 和 3 8 译码器组成 4096 4 位的存储器 8 试用 4 片 2114RAM 连接成 2K 8 位的存储器 8 PROM 实现的组合逻辑函数如图 P8 8 所示 1 分析电路功能 说明当 ABC 取何值时 函数 F1 F2 1 2 当 ABC 取何值时 函数 F1 F2 0 8 用 PROM 实现全加器 画出阵列图 确定 PROM 的容量 8 用 PROM 实现下列多输出函数 画出阵列图 F1 ABD F2 F3 F4 DCBCBACBABDADBDBADCADBADCBADCBADCADCABCDBACBAACD DB BD 8 PAL 器件的结构有什么特点 8 描述 PAL 与 PROM EPROM 之间的区别 8 任何一个组合逻辑电路都可以用一个 PAL 来实现吗 为什么 8 选用适当的 PAL 器件设计一个 3 位二进制可逆计数器 当 X 0 时 实现加法计 数 当 X 1 时 实现减法计数 8 为什么 GAL 能取代大多数的 PAL 器件 8 试用 GAL16V8 实现一个 8421 码十进制计数器 习题解答 8 1 存储器有哪些分类 各有何特点 基本题 第 1 2 3 4 节 答 半导体存储器可分类为 ROM RAM 和 Flash 存储器 ROM 属于非易失性存储器 断电后所存数据不丢失 ROM 又可分为 掩膜 ROM PROM EPROM 和 EEPROM 掩模 ROM 和 PROM 是一次性编程的 EPROM 和 EEPROM 是可以重复编程的 掩模 ROM PROM 和 EPROM 在正常工作时 所存数据是固定不变 的 只能读出 不能写入 只有 EEPROM 在正常工作时所存数据是可以读出 也可以写 入 RAM 也称为读 写存储器 是易失性存储器 断电后所存数据全部丢失 在正常工作 时可以随时读出 也可以随时写入 因而使用灵活 读写方便 RAM 分静态 SRAM 和 动态 DRAM 存储器 它们的不同的特点是 DRAM 需要刷新电路保存数据 而 SRAM 图 P8 8 A B C F1 F2 W0 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 不需要 Flash 闪存是理想的大容量 非易失性和可读可写的存储器 且存储速度较快 读写方 便 所存数据在没有电源的情况下可以无限定地保存下来 8 2 ROM 和 RAM 的主要区别是什么 它们各适用于哪些场合 基本题 第 1 2 3 节 答 ROM 和 RAM 的主要区别是 ROM 属于非易失性存储器 断电后所存数据不丢 失 而 RAM 是易失性存储器 断电后所存数据全部丢失 ROM 通常用来存放不需要经常修改的程序或数据 如计算机系统中的 BIOS 程序 系 统监控程序 显示器字符发生器中的点阵代码等 静态 RAM 存储电路由于 MOS 管较多 集成度不高 但不需要刷新电路 外部控制 逻辑电路简单 且存取速度比动态 RAM 快 因而通常用作微型计算机系统中的高速缓存 Cache 动态 RAM 与静态 RAM 相比 其基本存储单元所用的 MOS 管少 存储密度高 功耗 低 但存取速度比静态 RAM 慢 需要定时刷新 但由于 DRAM 的高存储密度 低功耗及 价格便宜等突出优点 使之非常适用于在需要大容量的系统中用作主存储器 现代计算机 均采用各种类型的 DRAM 作为可读写主存 8 静态存储器 SRAM 和动态存储器 DRAM 在电路结构和读写操作上有何不同 基本题 第 2 3 节 答 SRAM 和 DRAM 在电路结构上的不同是 DRAM 电路中有刷新电路 而 SRAM 没有 这是因为 DRAM 电路是利用栅极电容保存信息的 而电容存在漏电效应 为保证信 息不因漏电丢失 所以必须定期对电路进行刷新 SRAM 和 DRAM 的读 写操作由 CS 片选信号 WE 读 写信号 和 OE 输出允许信号 控制 当 CS 0 时 RAM 为正常工作状态 若 WE 1 则执行读操作 存储单元里的数据 将送到输入 输出端上 若 WE 0 则执行写操作 加到输入 输出端上的数据将写入存储单 元 当 CS 1 时 RAM 的输入 输出端呈高阻状态 即不能对 RAM 进行读 写操作 所不 同 的是对于动态存储器 DRAM 的每一次的读 写操作实质上是对单管动态存储电路信息的一 次恢复或增强 8 4 说明 Flash Memory 有何特点和用途 它和其它存储器比较有什么不同 基本题 第 4 节 答 Flash Memory 是一种具有较高存储容量 较低价格 可在线擦除与编程的新一代 读写存储器 从基本工作原理上看 闪存属于 ROM 型存储器 但由于它又可以随时改写 其中的信息 所以从功能上看 它又相当于随机存储器 RAM 从这个意义上说 传统的 ROM 与 RAM 的界限和区别在闪存上已不明显 它的这些独特性能使其广泛应用于包括嵌 入式系统 仪器仪表 汽车器件以及数码影音产品中 Flash Memory 和其它存储器比较其不同点可通过下表体现 内存类型 非易失性 高密度 一个晶体管单元 系统内部写能力 闪存 是 是 是 是 SRAM 不是 不是 不是 是 DRAM 不是 是 是 是 ROM 是 是 是 不是 EPROM 是 是 是 不是 EEPROM 是 不是 不是 是 8 5 某台计算机系统的内存储器设置有 20 位的地址线 16 位的并行输入 输出端 试计 算它的最大存储容量 基本题 第 1 节 答 它的最大存储容量为 220 16 位 1M 16 位 8 6 试用 4 片 2114 1024 4 位的 RAM 和 3 8 译码器组成 4096 4 位的存储器 解 将 4 片 2114 扩展成 4096 4 位的存储器 只须字扩展 位不变 地址线为 12 个 其中低 10 位作为 2114 的地址输入 由于译码器要求采用 3 8 译码器 故译码器的地址输 入端只有两位 A10A11 高位设置为 0 另外的 3 个控制信号应如图所示 综合题 第 5 节 8 7 试用 4 片 2114 RAM 连接成 2K 8 位的存储器 综合题 第 5 节 解 将 4 片 2114 扩展成 2K 8 位的存储器 字位均需扩展 即先进行位扩展 再进 行字扩展 位扩展时 将 4 片 2114 分成 2 组 每组 2 片 2 片 2114 的地址线 WR CS 均连在一起 数据输入 输出线并行作为输入 输出线 再将 2 组进行字扩展 扩展时 地 址线的低 10 位与 2 组的地址线相连 高位地址接其中一组的片选 再经一非门接另一组的 片选 所有的 2114 的 WR 接在一起 2 组的数据输入 输出线对应连在一起作为扩展后的 数据输入 输出线 8 PROM 实现的组合逻辑函数如图 P8 8 所示 综合题 第 3 节 分析 1 说明当 ABC 取何值时 函数 F1 F2 1 2 当 ABC 取何值时 函数 F1 F2 0 图 P8 8 A B C W0 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 1 A0 A 1 A9 A10 F1 F2 I O0 I O1 I O2 I O3 I O4 解 根据 PROM 的点阵图可写出输出函数 F1 m0 m1 m3 m5 F2 m3 m5 m6 m7 可知 1 当 ABC 011 或 ABC 101 时 F1 F2 1 2 当 ABC 010 或 ABC 100 时 F1 F2 0 8 9 用 PROM 实现全加器 画出阵列图 确定 PROM 的容量 综合题 第 1 3 节 解 列全加器真值表如下 Ai Bi C i 1 Si C i 1 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 根据真值表可得输出函数 Si m1 m2 m4 m7 C i 1 m3 m5 m6 m7 其点阵图如下 PROM 的容量为 8 2 位 8 10 用 PROM 实现下列多输出函数 画出阵列图 综合题 第 3 节 F1 DCB CBA CBA BDA ABD F2 DB DBA DCA DBA DCBA F3 DCBA DCA DCAB CDBA CBA F4 ACD DB BD 解 由于 PROM 实现的逻辑函数的形式为最小项形式 首先将输出函数转化成最小项形式 即有 F1 DCB CBA CBA BDA ABD m 0 2 3 7 10 11 14 15 F2 DB DBA DCA DBA DCBA m 0 2 4 6 9 10 11 12 14 F3 DCBA DCA DCAB CDBA CBA m 1 5 10 11 12 W0 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 F4 ACD DB BD m 0 2 5 7 8 10 11 13 15 故可选用 16 4 位的 PROM 如图习题 8 10 点阵图所示 8 11 PAL 器件的结构有什么特点 基本题 第 6 节 答 PAL 器件的结构由可编程的与阵列 固定的或阵列和可编程的输出逻辑电路三部 分组成 其输出逻辑可分为多种输出及反馈电路 因而构成了各种型号的 PAL 器件 根据 PAL 器件的输出结构和反馈电路的不同 可将它们大致分成专用输出结构 可编程输入 输出结构 寄存器输出结构 异或输出结构等几种类型 在实际应用中 可根据具体的要 求不同 选用不同的输出结构的 PAL 器件 8 12 描述 PAL 与 PROM EPROM 之间的区别 综合题 第 3 6 节 答 区别是 PROM 和 EPROM 由固定的与阵列和可编程的或阵列构成 而 PAL 是由 可编程的与阵列 固定的或阵列和可编程输出逻辑电路三部分组成 因此 PROM 和 EPROM 只能实现组合逻辑电路 而 PAL 由于有可编程的输出逻辑电路 不仅可以实现组合逻辑电 路 而且可以实现时序逻辑电路 8 13 任何一个组合逻辑电路都可以用一个 PAL 来实现吗 为什么 基本题 第 6 节 答 不可以 一个 PAL 的输入变量是一定的 所以 PAL 的应用受输入变量的限制 8 14 选用适当的 PAL 器件设计一个 3 位二进制可逆计数器 当 X 0 时 实现加法计数 当 X 1 时 实现减法计数 综合题 第 6 节 解 3 位二进制可逆计数器是一个时序逻辑电路 且有 3 个输出 故选用 PAL16R4 较 合适 根据要求 3 位二进制可逆计数器的状态表如下 W0 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W8 W9 W10 W11 W12 W 13 W14 W15DDCCBBAA 习题 8 10 点阵图 X Q2Q1Q0 Q2 n 1Q1 n 1Q0 n 1 X Q2Q1Q0 Q2n 1Q1n 1Q0 n 1 0 000 001 1 000 111 0 001 010 1 111 110 0 010 011 1 110 101 0 011 100 1 101 100 0 100 101 1 100 011 0 101 110 1 011 010 0 110 111 1 010 001 0 111 000 1 001 000 由状态表可得次态方程 Q2 n 1 012012020122QQQX QQQX QXQ QQQ 1QQX Q1 n 1 012010101QQQX QQX QQX QQX Q0 n 1 0Q 由于 PAL16R4 的输出端设置为反相三态缓冲器 故次态方程应取反 则有 D2 2Q n 1 0112010101QXQ QXQ QQX QQX QQX D1 1Q n 1 0120120201212QQQX QQXQ QQX QQQ QQX D0 0Q n 1 Q0 其电路图如习题 8 14 电路图所示 8 15 为什么 GAL 能取代大多数的 PAL 器件 基本题 第 7 节 答 这是因为 GAL 的输出结构配置了输出逻辑宏单元 OLMC Output Logic Macro Cell 用户可以通过编程选择输出结构 它既可以编程为组合逻辑电路输出 又可以编程 为寄存器输出 既可以输出低电平有效 又可以输出高电平有效等等 这样 GAL 器件就 可以在功能上通过编程代替 PAL 的各种输出结构 8 16 试用 GAL16V8 实现一个 8421 码十进制计数器 综合题 第 7 节 解 8421 码十进制计数器的状态表如下所示 Q3Q2Q1Q0 Q3n 1Q2 n 1Q1 n 1Q0 n 1 C Q3Q2Q1Q0 Q3n 1Q2n 1Q1 n 1Q0 n 1 C 0000 0001 0 1000 1001 0 0001 0010 0 1001 0000 1 0010 0011 0 1010 dddd d 0011 0100 0 1011 dddd d 0100 0101 0 1100 dddd d 0101 0110 0 1101 dddd d 0110 0111 0 1110 dddd d 0111 1000 0 1111 dddd d 根据状态表可得次态方程 Q3n 1 012013QQQ QQQ Q2 n 1 01201212QQQ QQQ QQ Q1 n 1 01301QQQ QQ Q0 n 1 0Q 进位输出函数 C Q3Q0 考虑计数器的实用性 增加了清零 送数功能 修改后的状态方程为 Q3n 1 012013QQQ QQQ CLR LD3 Q2 n 1 01201212QQQ QQQ QQ CLR LD2 Q1 n 1 01301QQQ QQ CLR LD1 Q0 n 1 0QCLR LD0 进位输出函数 C Q3Q0 CLR 上式中 CLR 为清零信号 LD 为置数信号 适用于 FM 软件规范的用户源文件如下 GAL16V8 DECIMAL COUNTER WU AND SHE COUNT CLK CLR LD3 LD2 LD1 LD0 NC NC NC GND OE NC NC NC Q0 Q1 Q2 Q3 C VCC EQUATIONS Q3 Q3 Q1 Q0 CLR Q2 Q1 Q0 CLR LD3 Q2 Q2 Q1 CLR Q2 Q1 Q0 CLR Q2 Q1 Q0 LD2 Q1 Q1 Q0 CLR Q3 Q1 Q0 LD1 Q0 Q0 CLR LD0 C Q3 Q0 CLR C OE VCC DESRIPTION 实现 8421 码十进制计数器的引脚配置如习题 8 16 引脚配置所示 其具体的实现过程 请参考相应的 GAL 应用资料 1 20 2 19 3 18 4 17 5 16 6 15 7 14 8 13 9 12 10 11 VCCC Q3 Q2 Q1 Q0 NCNCNCOECLKCLRLD3LD2LD1 LD0NCNCNCGNDGAL16V8 习题 8 16 引脚配置 习题 8 14 电路图 2Q1Q0Q 19 18 17 16 15 14 13 1211 Q2 Q1 Q0 OED Q Q D Q Q D Q Q D Q Q 9 1 概述 自测练习 1 将数字量转换成模拟量的电路称为 数模转换器 简称 DAC 2 将模拟量转换成数字量的电路称为 模数转换器 简称 ADC 3 传感器传送过来的信号要经过 模数转换器 转换为数字信号才能被 数字系统所识别 数字系统发出的信号要经过 数模转换器 转换为模 拟信号才能被执行机构所识别 9 2 D A 转换器 自测练习 1 D A 转换器的转换特性 是指其输出 模拟量 模拟量 数字量 和输入 数字 量 模拟量 数字量 之间的转换关系 2 如果 D A 转换器输入为 n 位二进制数 Dn 1Dn 2 D1D0 Kv 为其电压转换比例系数 则输出模拟电压为 2222 00112211o ddddKvnnnnv 3 常见的 D A 转换器有二进制权电阻网络 D A 转换器 倒 T 型电阻网络 D A 转换器 权 电流型 D A 转换器 权电容网络 D A 转换器 以及开关树型 D A 转换器等几种类型 4 如分辨率用 D A 转换器的最小输出电压 VLSB 与最大输出电压 VFSR 的比值来表示 则 8 位 D A 转换器的分辨率为 1218 5 已知 转换电路中 当输入数字量为 10000000 时 输出电压为 6 4V 则当输入为 01010000 时 其输出电压为 4V 9 3 A D 转换器 自测练习 1 A D 转换器的转换过程通过采样 保持 量化和编码四个步骤完成 2 A D 转换器采样过程中要满足采样定理 即采样频率 的一半大于 输入信号 的最大频率 3 A D 转换器量化误差的大小与 量化的方法 和 编码位数 有关 4 A D 转换器按照工作原理的不同可分为 直接 A D 转换器和 间接 A D 转换器 5 如果将一个最大幅值为 5 1V 的模拟信号转换为数字信号 要求模拟信号每变化 20mV 能使数字信号最低位 LSB 发生变化 那么应选用 8 位的 A D 转换器 6 已知 A D 转换器的分辨率为 8 位 其输入模拟电压范围为 0 5V 则当输出数字量为 10000001 时 对应的输入模拟电压为 2 53V 习题 9 1 某 D A 转换器的电阻网络如图所示 若 VREF 10V 电阻 R 10 k 试问输出电压 vO 应为多少伏 习题 9 1 图 解 VVvREFO33 1 1212 258 9 2 八位权电阻 D A 转换器电路如图所示 输入 D D7D6 D0 相应的权电阻 R7 R0 27 R6 R0 26 R1 R0 21 已知 R0 10M RF 50k VREF 10V 1 求 vO 的输出范围 2 求输入 D 10010110 时的输出电压 习题 9 2 图 解 1 iiiiiifREFOSSRRVv 7070022012 R7 R6 8R 4R 2R R 4R 8R 8R VREF V