数电B习题PPT课件

1、3)状态转移表：第1页/共127页状态转移图：第2页/共127页4)逻辑功能： 实现串行二进制加法运算。X1X2为被加数和加数，Qn为低位来的进位，Qn+1表示向高位的进位。且电路每来一个CP，实现一次加法运算，即状态转换一次。例如X1=110110，X2=110100，则运算如下表所示：LSBMSB第3页/共127页6.2 试作出试作出101序列检测器的状态图。该同步电序列检测器的状态图。该同步电路有一根输入线路有一根输入线X，一根输出线，一根输出线Z，对应于输入，对应于输入序列序列101的最后一个的最后一个“1”，输出，输出Z=1，其余情况，其余情况下输出为下输出为“0”。(1) 101序

2、列可以重叠，例如：序列可以重叠，例如：(2) 101序列不可以重叠，例如：序列不可以重叠，例如：X：010101101 Z： 000101001 X：0101011010 Z：0001000010第4页/共127页(1) 解：解： 输入变量为输入变量为X、输出变量为、输出变量为Z；检测器检测器XCPZ题题6.2(1)的示意图的示意图S0：起始状态，准备检测。：起始状态，准备检测。S1：电路收到一个：电路收到一个1；S2：电路连续收到：电路连续收到10；S3：电路连续收到：电路连续收到101；准备重新检测；准备重新检测定义状态：定义状态：第5页/共127页题题6.2(1) 的原始状态转移图的原始

3、状态转移图状态状态X/Z检测序列检测序列101(可重叠可重叠)状态转移图状态转移图 S0：准备；：准备；S1：1；S2：10；S3：101；S0S1S2 S3 1/00/01/10/00/01/01/00/0第6页/共127页S（t）N（t）Z（t）X=0X=1X=0X=1S0S0S100S1S2S100S2S0S301S3S2S100S0S1S2 S3 1/00/01/10/00/01/01/00/0可导出原始状态转移表：可导出原始状态转移表： S1和和S3是等价状态，是等价状态，可以合并为一个状可以合并为一个状态。态。 第7页/共127页S（t）N（t）Z（t）X=0X=1X=0X=1S0

4、S0S100S1S2S100S2S0S301S3S2S100S1和和S3是等价状态，是等价状态，可以合并为一个状可以合并为一个状态。态。 S0S1S2 1/00/00/00/01/11/0 S0：准备；：准备；S1：收到：收到1；S2：10；第8页/共127页(2) 解：解： 输入变量为输入变量为X、输出变量为、输出变量为Z；检测器检测器XCPZ题题6.2(2)的示意图的示意图S0：起始状态，准备检测。：起始状态，准备检测。S1：电路收到一个：电路收到一个1；S2：电路连续收到：电路连续收到10；S3：电路连续收到：电路连续收到101；准备重新检测；准备重新检测第9页/共127页题题6.2(1

5、) 的原始状态转移图的原始状态转移图状态状态X/Z检测序列检测序列101(不可重叠不可重叠)状态转移图状态转移图 S0：准备；：准备；S1：1；S2：10；S3：101；S0S1S2 S3 1/00/01/10/00/01/01/00/0第10页/共127页S（t）N（t）Z（t）X=0X=1X=0X=1S0S0S100S1S2S100S2S0S301S3S0S100可导出原始状态转移表：可导出原始状态转移表： S0和和S3是等价状态，是等价状态，可以合并为一个状可以合并为一个状态。态。 S0S1S2 S3 1/00/01/10/00/01/01/00/0第11页/共127页S0和和S3是等价

6、状态，是等价状态，可以合并为一个状可以合并为一个状态。态。 S0S1S2 1/00/00/00/01/11/0 S0：连续收到：连续收到101；准备；准备；S1：1；S2：10；S（t）N（t）Z（t）X=0X=1X=0X=1S0S0S100S1S2S100S2S0S301S3S0S100第12页/共127页 110110CDABXXZ(t)0DD0BC0CB0AA00N(t)S(t)6.3 对下列原始状态表进行化简： 第13页/共127页解：1）列隐含表：ADBC2）再比较所有的等价类为：(A,D) ，(B,C)。ab第14页/共127页3）列最小化状态表为：第15页/共127页(b)解：1

7、）画隐含表：第16页/共127页2）再比较：AC,BD,EG,HF,之间互为等价隐含条件，所以分别等价。(A,C) ,(B,D) ,(E,G) ,(H,F)abef3)列最小化状态表：第17页/共127页6.4 试画出用MSI移存器74194构成8位串行并行码的转换电路（用3片74194或2片74194和一个D触发器）。解：1）用3片74194：第18页/共127页第19页/共127页2）用2片74194和一个D触发器状态转移表同上。第20页/共127页3）用2片74194和一个D触发器第21页/共127页4) 触发器输出作触发器输出作Q4第22页/共127页6.5试画出74194构成8位并行

8、串行码的转换电路第23页/共127页状态转移表：状态转移表：Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 M0 M1操操 作作启动启动 1 1准备并入准备并入CP1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D710准备右移准备右移CP2 1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 10准备右移准备右移CP3 1 1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 10准备右移准备右移CP4 1 1 1 0 D0 D1 D2 D3 D410准备右移准备右移CP5 1 1 1 1 0 D0 D1 D2 D3 10准备右移准备右移CP6 1 1 1 1 1 0 D0 D1 D21 0准备

9、右移准备右移CP7 1 1 1 1 1 1 0 D 0 D 1 1 0准备右移准备右移CP8 1 1 1 1 1 1 1 0 D 0 1 1准备并入准备并入第24页/共127页 Q7 Q6 Q5Q4Q3Q2Q1Q0准备并入准备并入1 10111111CP7准备右移准备右移1 0011111CP6准备右移准备右移1 001111CP5准备右移准备右移1 00111CP4准备右移准备右移1 0011CP3准备右移准备右移1 001CP2准备右移准备右移1 00CP1准备并入准备并入1 1启动启动下一操作下一操作M0 M1D0D4D2D3D5D1D6D0D4D2D3D5D1D0D4D2D3D1D0D

10、2D3D1D0D2D1D0D1D0方法二：触发器输出作方法二：触发器输出作Q4M1D0Q31D3D= M1Q3+M1D3第25页/共127页方法二：触发器输出作方法二：触发器输出作Q4启动启动M1 Q0 Q1 Q2 Q3M0 CRDSR 74194(1) DSL CP D0 D1 D2 D3 M1 Q0 Q1 Q2 Q3M0 CRDSR 74194(2) DSL CP D0 D1 D2 D3 DQC1 R Q11CRCPQ0 Q1Q2 Q3Q4Q5 Q6 Q7 Q80D0 D1 D2 1 1D31D4 D5D6 D7串行输出串行输出第26页/共127页 Q2nQ1n Q3n 00 01 11

11、10Q2nQ1n Q3n 00 01 11 10Q2nQ1n Q3n 00 01 11 100101101111111111第27页/共127页功能：具有自启动能力的的同步加法计数器。第28页/共127页6.8分析图分析图P6.8电路，画出其全状态转移图并说电路，画出其全状态转移图并说明能否自启动。明能否自启动。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:13-Apr-2002Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:1JC11K1

12、JC11K1JC11KCPQQQ123图 P 6.8 第29页/共127页解：(1)(1)分析电路结构 (2)写出四组方程 时钟方程 各触发器的激励方程 各触发器的次态方程 CPCP1 1 = CP = CP2 2 = CP = CP； CPCP3 3 = Q = Q1 1K K2 2 = 1 = 1 J J1 1 = 1 = 1 ；Q Q2 2n nK K3 3 = = J J3 3 = 1 = 1 ；Q Q3 3n nJ J2 2 = = ；Q Q2 2n nK K1 1 = = 第30页/共127页电路的输出方程 ：无Q Qn+1n+1= = Q Qn n + + Q Q1 13 3 3

13、 3 2 2 Q Qn nQ Qn+1n+1= = Q Qn n CPCP 2 2 3 3 2 2 Q Qn nQ Qn+1n+1= = Q Qn n + + CPCP1 1 1 1 2 2 Q Qn n(3)(3)作状态转移表、状态转移图 第31页/共127页次态方程卡诺图次态方程卡诺图 Q2nQ1n Q3n 00 01 11 10Q2nQ1n Q3n 00 01 11 10Q2nQ1n Q3n 00 01 11 1000110111111111Q3n+1 Q2n+1 Q1n+1 Q1n+1= Q1n+Q2nQ1nCP , Q2n+1= Q3n Q2nCP , Q3n+1= Q3n+Q2nQ

14、3nQ1 ,1111第32页/共127页序号序号 Q3 Q2 Q101234000011001110101偏离偏离状态状态010001100101111101状态转移表状态转移表 Q2nQ1n Q3n 00 01 11 10Q2nQ1n Q3n 00 01 11 10Q2nQ1n Q3n 00 01 11 1000110111111111Q3n+1 Q2n+1 Q1n+1 1111第33页/共127页Q3Q2Q1图P6.8P6.8的状态转移图000偏离状态有效循环011001110101010100111(4)(4)电路的逻辑功能描述 逻辑功能：逻辑功能：该电路是一个该电路是一个M=5的具有自

15、启动性的异的具有自启动性的异步计数器步计数器 第34页/共127页解解:所设计电路应为所设计电路应为Mealy型。有输入控制信型。有输入控制信 号号X。1)列状态转移表：列状态转移表：第35页/共127页1)列状态转移表偏离态输出按任意项处理。第36页/共127页2) 求激励方程：求激励方程：第37页/共127页第38页/共127页第39页/共127页第40页/共127页 本题未求具有自启动性，所以可不检查自启动性，但必须有预置端，使计数器能进入有效循环。3）画电路图：第41页/共127页6.116.11试用JKFFJKFF设计符合图6.116.11波形，并且具备自启动性的同步计数电路。解：1

16、）根据波形列状态转移表 第42页/共127页解：1）根据波形列状态转移表 2) 根据状态转移表知：有6个有效状态和2个偏离态，偏离态的输出先按任意项处理，由此可得次态方程卡诺图为：第43页/共127页 在上面卡诺圈的圈法下，检查自启动性：偏离态001的次态为110，偏离态111的次态是101，两个偏离态都能进入有效循环，因此,以此圈法设计的电路具有自启动性。第44页/共127页3) 电路图和状态转移图略。第45页/共127页解: (1) 异步二进制加法计数器第46页/共127页四位异步二进制加法计数器的波形：第47页/共127页(2)在(1)的基础上用复“0”法构成M=12的加法 计数器。反馈

17、函数：第48页/共127页M=12的加法计数器的波形：第49页/共127页解：（1）异步二进制减法计数器 第50页/共127页四位异步二进制减法计数器 ：第51页/共127页（2）在（1）的基础上用复“0”法构成M=13 的异步计数器。反馈函数：16-13=3=(0011)2第52页/共127页M=13的异步计数器的波形：第53页/共127页习题6.14 用DFF和适当门电路实现题图P4.14的输出波形Z。提示:先用DFF构成M=5的计数器再用Q3 Q2 Q1和CP设计一组合网络实现输出波形。解：分析 题图P4.14的输出波形Z第54页/共127页2）列真值表第55页/共127页第56页/共1

18、27页第57页/共127页6.15 试用DFF和与非门实现图6.15“待设计电路”。要求发光二极管前3s亮，后2s暗，如此周期性重复。解：即产生序列信号11100。用移存型序列信号发生器实现，状态转移表为：第58页/共127页检查自启动性：000001 , 010101011 ,三个偏离态都能进入有效循环，所以具有自启动性。 D1的卡诺图为：第59页/共127页6.16 试写出图6.16中各电路的状态转移表。第60页/共127页习题6.17 写出图P6.17电路的状态转移表及模长M=？。Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 解： 0 0 1 1 0 1 0 00 1 1 11 0 0 01

19、0 1 11 1 0 01 1 1 1M = 8第61页/共127页6.18 试分析图P6.18电路能实现M=？的分频。解：CP1=CP ，CP2=Q3（1）第62页/共127页分析：M= 78 + 4=60 (方法一)第63页/共127页分析：方法二讨论: 1片由011110001000时, ,对2片产生一个进位信号。所以,总模长:M=78+4=56+4=608+4=56+4=60。第64页/共127页讨论: 1片每1个脉冲对2片产生一个进位信号。所以,总模长=(4C)16,即:M=416+12=64+12=7616+12=64+12=76。第65页/共127页6.19试用74161设计循环

20、顺序为0,1,2,3,4,5,10,11,12,13,14,15,0,1的模长为12的计数电路。解： 思路：当计数计到5时，让其置数为10。反馈状态为0101。为了使其具有自启动性，将 Q3， Q1接入与非门。第66页/共127页6.20 试用74161设计能按8421BCD译码显示的059计数的60分频电路。解：思路：先将两片74161分别接成M=10和M=6的形式，再让两者级联，实现M=6 10=60。第67页/共127页7416174161采用异步置“0”0”法实现M=60M=60的计数器第68页/共127页7416174161采用同步置“0”0”法实现M=60M=60的计数器第69页/

21、共127页6.21 试用TFF实现符合下述编码表的电路。 第70页/共127页第71页/共127页列各激励函数卡诺图：T3=Q1Q0 T2=Q1Q0+Q3 Q2第72页/共127页 T1=Q0 T0=Q1+Q2 Q0+ Q3Q2第73页/共127页6.22 试分析图6.22（a）（b）2个计数器的分频比为多少？解：（a）J= Q3，K=Q3。状态转移表： M=12第74页/共127页123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:13-Apr-2002Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYan

22、gHengXinMyDesign.ddbDrawn By:TPLQ74161QCCD3210QQQD3210DDDCRCPTPLQ74161QCCD3210QQQD3210DDDCRCP(1)(2)11110001CPZ6.22 试分析图试分析图P6.22(b)计数器的分频比为多少？计数器的分频比为多少？第75页/共127页（b） （方法一） M=MM=M1 1M M2 2=63=63方法二：方法二：观察电路，可发现电路连接是按置最小数方式实现观察电路，可发现电路连接是按置最小数方式实现M M1 1和和M M2 2计数计数器的模长。其中，器的模长。其中，7416174161的模长的模长N=16

23、N=16， M M1 1=N-=N-最小数最小数=16-9=7=16-9=7， M M2 2=N-=N-最小数最小数=16-7=9=16-7=9。 M=MM=M1 1M M2 2=7=79=639=63第76页/共127页 LD1Q4Q5Q6Q7CPQ0Q1Q2Q3第77页/共127页6.23 试说明图6.23电路的模值为多少，并画出74160（）的Q0、Q1、Q2、Q3端，74160（）的Q0和 RD端的波形，至少画出一个周期。M=15解：RD=Q0(II)Q0(I)Q2(I)第78页/共127页6.24 试写出图6.24中各电路的状态编码表及模长。暂态第79页/共127页第80页/共127

24、页6.25 试用7490设计用8421BCD编码的模7计数器。（1）用R01、R02作反馈端；（2）用S91、S92作反馈端。解：（1） 第81页/共127页（2） 第82页/共127页6.26 试用7490设计用5421BCD编码的模7计数器。（1）用R01、R02作反馈端；（2）用S91、S92作反馈端。解： （1）第83页/共127页（2）第84页/共127页6.27 写出图6.27分频电路的模长解：M1=6，M2=8 电路的模长应为6和8的最小公倍数24，即M=24。6.28 写出图6.28的模长及第一个状态和最后一个状态。解：M1=7，M2=8 电路的模长应为7和8的最小公倍数56，

25、即M=56。第85页/共127页6.29 图6.29是串入、并入串出8位移存器74165的逻辑符号。试用74165设计一个并行串行转换电路，它连续不断地将并行输入的8位数据转换成串行输出，即当一组数据串行输出完毕时，立即装入一组新的数据。所用器件不限，试设计出完整的电路。解：S/L=1 右移。S/L=0 置数。第86页/共127页6.30 电路如图6.30所示，试写出其编码表及模长并说明理由。解：M=10，因为反馈状态为1100，在8421BCD码中不会出现。所以模长仍为10。第87页/共127页6.31 现用信号为f1=100Hz的矩形波，试用两块7490将该信号变换成f0=2Hz的方波。解

26、：M1=5（8421BCD） M2=10（5421BCD）第88页/共127页或第89页/共127页6.32 试用一片7490和一个JKFF构成M=12的分频电路。并要求该电路的第一状态为0001。解：思路：本题的第一状态为“0001”，没有“0000”状态，而对于7490芯片来说它只能清零和置“9”，不能置“0001”状态；一位JKFF可以构成M=2的计数器，并可以清“0”和置“1”。为了获得“0001”的第一状态，必须将JKFF放在前面，7490芯片放在后面，然后将两者异步级联构成M=20的计数器，取13的二进制码（01101）2为反馈状态。当二进制码为（01101）2时，JKFF被置成“

27、1”，7490被置成“0000”状态。其转移表为：第90页/共127页第91页/共127页6.33 在上题中，若要求其输出为8421BCD译码显示时，即计数状态为01，02，11，12编码。试再用一片7490和一个JKFF实现电路。解：状态转移表为： 其中Q4用来显示十位，Q3Q2Q1Q0用来显示个位。从状态转移表中可以看出Q4Q3Q2Q1位5421BCD码，因此将7490接成5421BCD码的形式。Q4Q3Q2Q1Q0的反馈状态为10011。第92页/共127页第93页/共127页6.34 试用一片7490和一片八选一数据选择器74151实现图6.14输出波形Z。解：第94页/共127页第9

28、5页/共127页6.35 用用DFF设计移存型序列信号发生器，要求设计移存型序列信号发生器，要求产生的序列信号为产生的序列信号为 (1) 11110000；解：解： 求触发器的级数求触发器的级数1loglog22MnM得得 n = 3 。列状态转移表列状态转移表M=8，由，由111111模数模数状态转移路线状态转移路线Q1Q2Q3M=1第96页/共127页Q4 Q3 Q2 Q1状态转移路线状态转移路线模数模数D1 1 1 1 10 1 1 1 00 1 1 0 00 1 0 0 00 0 0 0 01 0 0 0 11 0 0 1 11 0 1 1 11 1 1 1 1M=8取取n=4，列状态

29、转移表及相应，列状态转移表及相应D1的值。的值。第97页/共127页求激励函数求激励函数D1Q4Q3Q2Q1 010000111011110010110100D1D1 = Q4123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:13-Apr-2002Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:1DC1S1DC1S1DC1SQQQ123CP1DC1SQ4画电路图画电路图电路不能自启动电路不能自启动第98页/共127页D0=Q3 + Q2Q1检测

30、自启动：00100101101101110110110110100101010010010010考虑自启动性必须对函数进行修改第99页/共127页（2）状态转移表为：第100页/共127页第101页/共127页第102页/共127页6.36 试用DFF设计一个序列信号发生器。使该电路产生序列信号1110100。解：状态转移表为：第103页/共127页第104页/共127页6.37 试用JKFF设计循环长度M=12的序列信号发生器。解：该题要求设计一个已知序列长度的序列信号发生器，可以用修改最长线性序列的方法得到：取n=4，M=2n-1=15的最长线性序列：111100010011010，将其左

31、移3（15-12=3）位， 再与本身相异或： 第105页/共127页 异或结果中寻找“1”后面接n-1个0的码，对应到原始序列得到的码为0001，所以反馈状态为 Q4 Q3 Q2 Q1。修改反馈函数为： 此时产生的序列为：111100011010（跳过了原序列0001后面的001的3位） 第106页/共127页第107页/共127页6.38 分析图6.38电路，试写出其编码表及模长。因此M=10。第108页/共127页6.39试写出图6.39的74194输出端的编码表及数据选择器输出端F处的序列信号。F处的序列为：0100001011。第109页/共127页习题6.40 写出图P6.40中74

32、161输出端的状态编码及74151输出端产生的序列信号。解： 1)求计数器的模长M=102)求74151的数据端 D0= D1=1 ； D2= D5= D6= D7=0 ； D3= Q0 ； D4=Q0 。第110页/共127页3) 列真值表4) 求序列码 F=1111000110第111页/共127页6.41 试写出图P6.14中74194输出Q0 处的序列信号。解：Q0=010111010011000，01第112页/共127页6.42 用74194设计序列发生器产生序列信号: (1) 1110010,; (2)101101,。解：1110010， 1110010DSR=Q Q2Q Q1 1+ Q+ Q2 2Q1+ QQ1+ Q1 1Q Q0 0检查自启动检查自启动:000:000001001第113页/共127页第114页/共127页（2）101101，DSR=Q0+Q1=Q1Q0检查自启动:000