数字电子技术基础课后答案 夏路易

./《数字电子技术基础教程》习题与参考答案〔2010．1第1章习题与参考答案[题1-1]将下列十进制数转换为二进制数、八进制数、十六进制数。〔125；〔243；〔356；〔478解：〔125=〔110012=〔318=〔1916〔243=〔1010112=〔538=〔2B16〔356=〔1110002=〔708=〔3816〔4〔10011102、〔1168、〔4E16[题1-2]将下列二进制数转换为十进制数。〔110110001；〔210101010；〔311110001；〔410001000解：〔110110001=177〔210101010=170〔311110001=241〔410001000=136[题1-3]将下列十六进制数转换为十进制数。〔1FF；〔23FF；〔3AB；〔413FF解：〔1〔FF16=255〔2〔3FF16=1023〔3〔AB16=171〔4〔13FF16=5119[题1-4]将下列十六进制数转换为二进制数。〔111；〔29C；〔3B1；〔4AF解：〔1〔1116=〔000100012〔2〔9C16=〔100111002〔3〔B116=〔101100012〔4〔AF16=〔101011112[题1-5]将下列二进制数转换为十进制数。〔11110.01；〔21010.11；〔31100.101；〔41001.0101解：〔1〔1110.012=14.25〔2〔1010.112=10.75〔3〔1001.01012=9.3125[题1-6]将下列十进制数转换为二进制数。〔120.7；〔210.2；〔35.8；〔4101.71解：〔120.7=〔10100.10112〔210.2=〔1010.00112〔35.8=〔101.11002〔4101.71=〔1100101.10112[题1-7]写出下列二进制数的反码与补码〔最高位为符号位。〔101101100；〔211001100；〔311101110；〔411110001解：〔101101100是正数,所以其反码、补码与原码相同,为01101100〔211001100反码为10110011,补码为10110100〔311101110反码为10010001,补码为10010010〔411110001反码为10001110,补码为10001111[题1-8]将下列自然二进制码转换成格雷码。000；001；010；011；100；101；110；111解：格雷码：000、001、011、010、110、111、101、100[题1-9]将下列十进制数转换成BCD码。25；〔234；〔378；〔4152解：〔125=〔00100101BCD〔234=〔00110100BCD〔378=〔01111000BCD〔4152=〔000101010010BCD[题1-10]试写出3位和4位二进制数的格雷码。解：4位数格雷码；0000、0001、0011、0010、0110、0111、0101、0100、1100、1101、1111、1010、1011、1001、1000、第2章习题与参考答案图题2-1解：图题2-2解：图题2-3解：图题2-4解：[题2-5]试设计一逻辑电路,其信号A可以控制信号B,使输出Y根据需要为Y=B或Y=。解：可采用异或门实现,,逻辑电路如下：[题2-6]某温度与压力检测装置在压力信号A或温度信号B中有一个出现高电平时,输出低电平的报警信号,试用门电路实现该检测装置。解：压力信号、温度信号与报警信号之间的关系为：,有如下逻辑图。[题2-7]某印刷裁纸机,只有操作工人的左右手同时按下开关A与B时,才能进行裁纸操作,试用逻辑门实现该控制。解：开关A、B与裁纸操作之间的关系为,逻辑图如下：[题2-8]某生产设备上有水压信号A与重量信号B,当两信号同时为低电平时,检测电路输出高电平信号报警,试用逻辑门实现该报警装置。解：水压信号A、重量信号B与报警信号之间的关系为,逻辑图如下：[题2-9]如果如下乘积项的值为1,试写出该乘积项中每个逻辑变量的取值。〔1AB；〔2；〔3；〔4解：〔1A=1,B=1〔2A=1、B=1、C=0〔3A=0,B=1,C=0〔4A=1,B=0或C=1[题2-10]如果如下和项的值为0,试写出该和项中每个逻辑变量的取值。〔1；〔2；〔3；〔4解：〔1A=0,B=0〔2A=0,B=1或C=1〔3A=1,B=0,C=1〔4A=0,B=1或C=0[题2-11]对于如下逻辑函数式中变量的所有取值,写出对应Y的值。〔1；〔2解：〔1ABCY00000010010001101001101111001111〔2当A取1时,输出Y为1,其他情况Y=0。[题2-12]试证明如下逻辑函数等式。〔1；〔2；〔3解：〔1左边右边〔2左边=右边〔3左边=[题2-13]对如下逻辑函数式实行摩根定理变换。〔1；〔2；〔3；〔4解：〔1〔2〔3〔4[题2-14]试用代数法化简如下逻辑函数式。〔1；〔2；〔3解：〔1=A〔2=C〔3=A[题2-15]试用代数法将如下逻辑函数式化简成最简与或式。〔1；〔2；〔3解：〔1〔2=〔3=[题2-16]试用代数法将如下逻辑函数式化简成最简与或式。〔1；〔2；〔3解：〔1=〔2=〔3=ABC[题2-17]将如下逻辑函数式转换成最小项之和形式。〔1；〔2；〔3；〔4解：〔1=〔2=〔3=〔4[题2-18]试用卡诺图化简如下逻辑函数式。〔1； 〔2；〔3； 〔4解：〔1〔2；〔3〔4[题2-19]试用卡诺图化简如下逻辑函数式。解：〔1；〔2；〔3[题2-20]试用卡诺图化简如下具有任意项的逻辑函数式。解：〔1；〔2；〔3[题2-21]将如下逻辑函数式画成真值表。解：〔1；ABCY100000010010001111000101011011111〔2；ABCY00000010010001111000101111001111〔3ABCY00000010010001111001101111001111[题2-22]将如下逻辑函数式画成真值表。解：〔1；ABCY00000010010101101000101111001111〔2ABCDY00001000100010000110010000101101101011101000010011101001011011000110101110011110[题2-23]写出图题2-23所示逻辑电路的逻辑函数式。图题2-23解：〔1〔2[题2-24]画出如下逻辑函数式的逻辑电路图。〔1；〔2；〔3；〔4表题2-25ABCY0表题2-25ABCY00000011010001101001101111001111[题2-26]用与非门实现如下逻辑函数。〔1=〔2=〔3=[题2-27]用或非门实现题2-26中的逻辑函数。〔1=〔2=〔3=第3章习题与参考答案[题3-1]试画出74HC与74LS系列逻辑门电路的输出逻辑电平与输入逻辑电平示意图。解：74HC系列〔5V：74LS系列：[题3-2]某逻辑门的输入低电平信号围为3～12V,输入高电平围为3～12V。若该逻辑门的输入电压值为5V、8V、+5V、+8V,对于正逻辑约定,这些电压值各代表什么逻辑值？若是采用负逻辑约定,这些电压值各代表什么逻辑值？解：－5V、－8V代表逻辑0；+5V、+8V代表逻辑1若是复逻辑：－5V、－8V代表逻辑1；+5V、+8V代表逻辑0[题3-3]CMOS非门电路采用什么类型的MOS管？解：采用一个PMOS管和一个NMOS管。[题3-4]试确定图题3-4所示的MOS管中,哪些是导通的？哪些是截止的？图题3-4解：〔a通；〔b通；〔c通；〔d通[题3-5]试分析图题3-5所示MOS电路的逻辑功能,写出Y端的逻辑函数式,并画出逻辑图。图题3-5解：ABCDY00001000100010000110010010101001100011101000110010101001011011000110101110011110ABCDY00001000110010100111010010101101101011101000110011101011011011001110111110111110[题3-6]请查阅74HC04手册,确定该器件在4.5V电源时的高电平与低电平噪声容限。解：查手册74HC04,VCC=4.5V时：VIHmin=3.15V,VILmax=1.35V20μA负载电流时：VOHmin=4.4V,VOLmax=0.1VVNL=VILmax－VOLmax=1.35V－0.1V=1.25VVNH=VOHmin－VIHmin==4.4V－3.15V=1.25V4mA负载电流时：VOHmin=4.18V,VOLmax=0.26VVNL=VILmax－VOLmax=1.35V－0.26V=1.09VVNH=VOHmin－VIHmin==4.18V－3.15V=1.03V[题3-7]某门电路的输出电流值为负数,请确定该电流是拉电流还是灌电流。解：流出芯片的电流为负数,因此为拉电流。[题3-8]请查阅74HC04手册,确定该器件在拉电流4mA负载时,可否保持VOHmin>4V〔VCC=4.5V。解：可以保持VOH>4V,因为VOHmin=4.18V[题3-9]请查阅74HC04手册,确定该器件在灌电流4mA负载时,可否保持VOLmax<0.4V〔VCC=4.5V。解：可以保持VOL<0.4V,因为VOLmax=0.26V。解：若输出高电平为VCC-0.1V时,高电平扇出系数NH=IOHmax/IIH=0.02mA/1μA=20若扇出低电平为0.1V时,低电平扇出系数NL=IOLmax/IIL=0.02mA/1μA=20[题3-11]查阅商业温度围的74HC00芯片手册,回答如下问题：〔1电源电压围；〔2输出高电平电压围；〔3输出低电平电压围；〔4输入高电平电压围〔5输入低电平电压围；〔6该芯片的静态电源电流；〔7典型传播延迟时间；〔8扇出系数。解：〔1电源电压围2~6V〔2输出高电平围：当IOH≤20μA时：〔Vcc－0.1V~Vcc当Vcc=3V、|IOH|≤2.4mA时：2.34V~3V当Vcc=4.5V、|IOH|≤4mA时：3.84V~4.5V当Vcc=6V、|IOH|≤5.2mA时：5.34V~6V〔3输出低电平围：当IOL≤20μA时：GND+0.1V当Vcc=3V、|IOL|≤2.4mA时：0V~0.33V当Vcc=4.5V、|IOL|≤4mA时：0V~0.33V当Vcc=6V、|IOL|≤5.2mA时：0V~0.33V〔4输入高电平电压围当Vcc=2V时,1.5V~2V当Vcc=3V时,2.1V~3V当Vcc=4.5V时,3.15V~4.5V当Vcc=6V时,4.2V~6V〔5输入低电平电压围；当Vcc=2V时,0V~0.5V当Vcc=3V时,0V~0.9V当Vcc=4.5V时,0V~1.35V当Vcc=6V时,0V~1.8V〔6该芯片的静态电源电流；6V时：2μA/每封装〔7典型传播延迟时间；Vcc=2V时,tPHL=tPLH=75ns；Vcc=3V时,tPHL=tPLH=30ns；Vcc=4.5V时,tPHL=tPLH=15ns；Vcc=2V时,tPHL=tPLH=13ns；〔8扇出系数。如果保证输出电流小于20μA时输出高低电平,则由于输入漏电流为±1μA,因此有扇出系数为20。[题3-12]请叙述CMOS数字电路输入端不能悬空的原因。解：因为CMOS电路的输入端具有非常高的输入阻抗,容易受到干扰,一旦受到干扰后,会使输出电平发生转换,产生功耗,因此输入端不能悬空,应该连接确定的逻辑电平。[题3-13]去耦电容的安装位置与芯片电源引脚之间的距离有何关系？解：去耦电容的作用是消除芯片动作对电源电流的影响,或是消除电源电压波动对芯片的影响,因此越接近芯片的电源引脚越好。[题3-14]门电路有哪两个重要时间参数？各有何意义？解：一个是输出瞬变时间,门电路的输出从一个状态向另外一个状态转换需要的过渡时间。另外一个是传输延迟时间,是输入信号变化到输出信号变化之间需要的时间。[题3-15]某CMOS开漏输出门驱动发光二极管,若电源电压为5V,发光二极管电流为5mA,发光管压降为1.8V,试计算上拉电阻值。解：忽略开漏输出门的管压降,上拉电阻R≈〔5-1.8/5=0.64kΩ[题3-16]试判断图题3-16中哪个三极管是导通或是截止的。图题3-16解：〔a导通；〔b截止；〔c导通；〔d截止[题3-17]请查阅74LS00手册,确定该门的高电平与低电平噪声容限。解：查手册74LS00,VCC=5V时：VIHmin=2V,VILmax=0.8V-400μA拉电流时：VOHmin=2.7V；8mA灌电流时,VOLmax=0.5V低电平噪声容限：VNL=VILmax－VOLmax=0.8V－0.5V=0.3V高电平噪声容限：VNH=VOHmin－VIHmin==2.7V－2V=0.7V[题3-18]请回答TTL电路的灌电流能力强还是拉电流能力强？解：灌电流能力为8mA,拉电流能力为0.4mA,因此灌电流能力强。[题3-19]试计算74LS系列门驱动74LS系列门时的扇出系数。解：查手册可知,IIH=20μA；IIL=－0.4mA因此有NH=IOHmax/IIHmax=400/20=20NL=IOLmax/IILmax=8/0.4=20[题3-20]当74LS系列门电路采用拉电流方式驱动流过5mA电流的发光二极管时,出现什么情况？若是采用74HC系列电路驱动,有什么不同吗？解：74LS下列电路的拉电流能力只有0.4mA,因此驱动发光二极管时,二极管亮度很小；而采用74HC系列电路时,有足够的驱动能力使发光二极管发光。[题3-21]连接5V电压的上拉电阻要保持15个74LS00输入为高电平,上拉电阻的最大阻值是多少？若按照计算的最大阻值,高电平噪声容限为多少？解：若使上拉高电平与74LS输出高电平VOHmin相同,则有Rmax=〔Vcc－VOHmin/〔15×IIHmax=〔5－2.7/〔15×20μA=7.66kΩ选为7.5kΩ。对于所选7.5kΩ电阻,有上拉高电平=5－〔7.5kΩ×〔15×20μA=2.75V,因此有噪声容限为0.75V。[题3-22]有源输出〔图腾柱与集电极开路〔OC输出之间有什么区别？解：OC门输出端只能输出低电平和开路状态,其输出级需要上拉电阻才能输出高电平,且上拉电源可以与芯片电源不同,因此常用于不同电源电压芯片之间实现信号电平变换,OC门输出端可以并联实现线与；有源输出可以输出低电平与高电平,两个有源输出端连接在一起时,若是一个输出端输出高电平,另外一个输出端输出低电平时,可引起较大电流损坏输出级。[题3-23]查阅商业温度围的74LS00芯片手册,回答如下问题：〔1电源电压围；〔2输出高电平电压围；〔3输出低电平电压围；〔4输入高电平电压围；〔5输入低电平电压围；〔6该芯片的电源电流；〔7典型传播延迟时间；〔8扇出系数。解：〔1电源电压围4.75~5.25V〔2输出高电平围：当|IOH|≤0.4mA时：2.7V~5V〔3输出低电平围：当IOL≤8mA时：0~0.5V〔4输入高电平电压围：2V~5V〔5输入低电平电压围；0~0.8V〔6该芯片的静态电源电流；5.5V时：ICCH=1.6mA/每封装5.5V时：ICCL=4.4mA/每封装〔7典型传播延迟时间；tPHL=10ns；tPLH=9ns；〔8扇出系数。高电平输入电流IIH=20μA,输出IOH为400μA,因此高电平扇出系数为20。低电平输入电流IIL=0.4mA,输出IOL为8mA,因此低电平输出心事为20。[题3-24]试确定图题3-24所示74LS门电路的输出状态〔设电源VCC为5V。图题3-24解：Y1=高电平；Y2=开路；Y3=高电平；Y4=高阻；Y5=高电平；Y6=高电平Y7=高电平；Y8=高阻；Y9=高电平；Y10=高电平[题3-25]试确定图题3-25所示74HC门电路的输出状态〔设电源VCC为5V。图题3-25解：Y1=高电平；Y2=低电平；Y3=低电平[题3-26]试确定图题3-26所示74LS门电路的输出负载是灌电流还是拉电流,并确定最大电流值。图题3-26解：〔1输出低电平,因此是灌电流负载,保证输出为0.5V时的最大电流值为8mA。〔2输出高电平,因此是拉电流负载,保证输出为2.7V时的最大电流值为0.4mA。[题3-27]写出图题3-27所示电路的逻辑函数式。若是每个门的IOL〔max=20mA,VOL〔max=0.25V,假设Y端连接10个TTL负载。试求电源电压是5V情况下的最小上拉电阻值。图题3-27解：逻辑函数式：若假设每个LSTTL低电平输入电流为0.4mA,则有：Rmin=〔Vcc-VOLmax/〔IOLmax－10×0.4=〔5V－0.25V/〔20mA-4mA≈0.3kΩ[题3-28]图题3-28所示的74LS电路中,若是VI1为下列情况时,VI2为多少？〔这里假设电压表阻为50k。〔1VI1悬空。〔2VI1接低电平〔0.3V。〔3VI1接高电平〔3.6V。〔4VI1经过68电阻接地。〔5VI1经过10k电阻接地。图题3-28解：设肖特基二极管压降为0.25V,晶体管发射结压降0.6V,则有〔1V12≈1V；〔2V12≈0.3V；〔3V12≈1V；〔4V12≈0V；〔5V12≈1V；[题3-29]试说明如下各种门电路中哪些输出端可以直接并联使用？〔1具有推拉输出〔图腾柱的TTL电路。〔2TTL电路OC门。〔3TTL电路三态门。〔4具有互补输出〔非门结构的CMOS电路。〔5CMOS电路OD门。〔6CMOS电路三态门。解：〔2〔3〔5〔6可以。第4章习题与参考答案[题4-1]写出图题4-1的输出逻辑函数式。图题4-1解：〔1〔2[题4-2]使用与门、或门实现如下的逻辑函数式。〔1 〔2 〔3解：[题4-3]〔1 〔2 〔3[题4-4]试写出图题4-4所示电路的逻辑函数式,列出真值表,并分析该电路的逻辑功能。图题4-4解：ABCY100000010010001111000101111011111此电路是三人表决电路,只要有两个人输入1,输出就是1。ABCDY200000000100010000110010000101001100011111000010010101001011111000110111110111110该电路在4个输入中有3个为1时,输出Y2为1。[题4-5]逻辑电路与其输入端的波形如图题4-5所示,试画出逻辑电路输出端Y的波形。图题4-5解：[题4-6]图题4-6所示的逻辑电路中,与非门为74LS00,或非门是74LS02,非门是74LS04。试分析该电路的最大传输延迟时间。图题4-6解：74LS00、74LS02和74LS04的最大tPHL和tPLH都是15ns,因为A信号经过4级门达到输出端X,因此最大传输延迟时间为4×15ns=60ns。[题4-7]图题4-7所示的是家用报警器装置,该装置具有6个开关,各开关动作如下：图题4-7人工报警开关M,该开关闭合时,报警信号ALARM=1,开始报警。报警使能开关EN,该开关闭合时,窗户、门和车库信号才能使ALARM=1。复位开关RST,该开关断开时,取消报警。窗户开关W,该开关平常处于闭合状态,一旦断开,使ALARM=1,开始报警。门开关D,该开关平常处于闭合状态,一旦断开,使ALARM=1,开始报警。车库开关G,该开关平常处于闭合状态,一旦断开,使ALARM=1,开始报警。〔1试写出图示电路的逻辑函数式。〔2〔3〔4试计算该电路的最大静态功耗,若用5V电压、800mA·h的电池供电,可以工作多长时间。各芯片静态电源电流如下：六非门74HC04的电源电流ICC=2A；四2输入与门74LS08的电源电流ICCH=4.8mA,ICCL=8.8mA。解：〔1图示电路的逻辑函数式为：〔2三种逻辑电路之间的噪声容限74HC04驱动74LS08,高电平噪声容限为4.9V－2V=2.9V；低电平噪声容限0.8V－0.26V=0.54V。74HCT的输入信号兼容TTL,因此LS08电路可以驱动HCT32电路,因此噪声容限计算如下：高电平噪声容限=2.4V-2V=0.4V；低电平噪声容限为0.8V-0.5V=0.3V。〔3输入开关与逻辑电路之间、逻辑电路与9013晶体管之间是否正常动作输入开关信号RST、D、G、W的与74HC04连接,由于HC系列电路的输入电阻很大,只需要1μA电流,因此开关信号的高电平近似为5V,低电平近似为0,因此高电平噪声容限为1.5V,低电平噪声容限为1.5V；输入开关信号EN与74LS08连接,74LS08低电平输入电流为0.4mA,因下拉电阻为1kΩ,因此输入低电平VIL为0.4V,因此低电平噪声容限为0.8V－0.4V=0.4V,高电平噪声容限为5V-2V=3V。输入开关信号M与74HCT32连接,由于74HCT32的输入电流为1μA,因此开关输入信号的高电平接近于5V,低电平接近于0V,因此高电平噪声容限为5V－2V=3V,低电平噪声容限为0.8－1=0.8V；HCT32的高电平驱动能力在4mA时,可保证输出高电平为4V,因此有9013三极管的基极电流为IB=〔VOHmax-VBE/R6=〔4V-0.7V/2.2kΩ=1.5mA。若9013的电流放大倍数为180倍,因此有临界饱和集电极电流IC=1.5mA×180=270mA,也就是IC小于270mA时,9013处于饱和区,大于270mA时9013处于放大区。若蜂鸣器SPK的工作电流为20mA,因此9013可以可靠饱和导通。〔4试计算该电路的最大静态功耗,若用5V电压、800mA·h的电池供电,可以工作多长时间。各芯片静态电源电流如下：74HC04的静态电流为2A。若是4个门都输出高电平,每个驱动74LS08的高电平输入电流为20A,共80A。ICC04=2A+4×20A=82A。74HCT32的静态电流为20A；每个引脚附加电源电流0.5mA,则附加电源电流6×0.5mA=3.02mA；报警时,74HCT32在输出高电平时,驱动三极管的基极电流为1.5mA。不报警时的电流：ICC32=20A+6×0.5mA=3.02mA报警时的电流：ICC32=20A+6×0.5mA+1.5mA=4.52mA74LS08的平均静态电流ICC08=〔ICCH+ICCL/2=〔4.8mA+8.8mA/2=6.8mA。报警动作时流过上下拉电阻的最大电流IR=6×〔5V/1kΩ=6mA。不报警动作时,3个上下拉电阻的电流IR=3×〔5V/1kΩ=3mA。报警动作时的蜂鸣器工作电流ISPK=20mA。蜂鸣器不报警动作时的电源电流ICC为：ICC=ICC04+ICC32+ICC08+IR=0.082mA+3.02mA+6.8mA+3mA≈12.9mA若是采用若用5V电压、800mA·h的电池供电,可以工作时间t=800/15.9≈61.5h。蜂鸣器动作时的电源电流ICC为：ICC=ICC04+ICC32+ICC08+IR+ISPK=0.082mA+4.52mA+6.8mA+6mA+20mA≈37.4mA若是蜂鸣器一直报警,5V电压、800mA·h的电池只能工作约800/37.4≈20h。若要增加运行时间,需要全部使用HC系列芯片,同时将上下拉电阻阻值增加到400kΩ,则蜂鸣器不动作时的电源电流为：ICC=ICC04+ICC32+ICC08+IR=6A+8A+14A+12.5A×3=0.066mA这里所用的HC电路的静态电流都是2A,每用一个引脚增加1A。3个上下拉电阻的电流为12.5A×3=37.5A。因此800mA·h的电池供电,可以工作时间t=800/0.066≈12121h,约为505天。[题4-8]试用74LS147、74LS04和74LS21组成一个0～9按键编码器,要求输出任一按键按下信号EN,并输出高电平有效的编码A3～A0。解：[题4-9]试用门电路设计4线-2线优先编码器,输入、输出信号都是高电平有效,要求任一按键按下时,GS为1,否则GS=0；还要求没有按键按下时,EO信号为1,否则为0。解：DCBAA1A0GSEO0000000100010010001X011001XX10101XXX1110得到：逻辑电路如下图所示。[题4-10]用3线-8线译码器74LS138和与非门实现如下多输出函数。解：==[题4-11]试用3线-8线译码器74LS138和门电路实现一位二进制全减器〔输入为被减数、减数与来自低位的借位；输出为差和向高位的借位。要求用按键输入减数、被减数和进位,发光二极管显示减法结果。解：被减数减数借位差借位MNBSUBC0000000111010110110110010101001100011111[题4-12]试用74LS147、74LS46、74LS04与共阳数码管等元件设计一个0～9按键输入,数码管显示按键数字值的电路。解：[题4-13]试用门电路设计一个2选1数据选择器。解：若是输入信号为A、B,选择信号为S,输出信号为Y,则有：用门电路实现如下：[题4-14]试用8选1数据选择器74LS151实现如下函数。解：=[题4-15]试用8选1数据选择器74LS151实现一个代码转换电路,输入为3位二进制代码,输出为3位格雷码。解：ABCXYZ000000001001010011011010100110101111110101111100[题4-16]试用8选1数据选择器74LS151实现4个开关控制一个灯的逻辑电路,要求改变任何一个开关的状态都能控制灯的状态〔由灭到亮,或反之。解：设D、C、B、A为四个开关,开关断开输出1,闭合输出0；Y表示灯,1表示亮。DCBAY00000000110010100110010010101001100011111000110010101001011111000110111110111110[题4-17]试分析图题4-17所示电路在S1、S0信号控制下,其输入A、B与输出Y之间的关系。图题4-17解：由图得到：S1S0Y00AB01A+B1011[题4-18]试采用门电路设计一个6线-1线数据选择器。要求电路最简单。解：根据题意,有如下函数式：就是用3-6译码器、与门和或门组成6-1选择器,由于为不完全译码器,任意项m6和m7不出现,因此可以化简译码器逻辑函数。因此有下图：[题4-19]试写出图题4-19所示加法器的输出。图题4-19解：COS2S1S0=1100[题4-20]对于图题4-20所示波形作为输入的74LS85电路,试画出其输出端的波形。图题4-20解：[题4-21]对于图题4-21所示波形作为输入的电路,试画出其输出端的波形。解：图题4-21[题4-22]试设计一个BCD代码转换成格雷码的代码转换器。解：根据题意做真值表如下：DCBAWXYZ00000000000100010010001100110010010001100101011101100101011101001000110010011101用卡诺图化简：D+C因此有如下电路：[4-23]试设计一个检测电路,当4位二进制数为0、2、4、6、8、10、12、14时,检测电路输出为1。解：DCBAY00001000100010100110010010101001101011101000110010101011011011001110101110111110得到：因此有电路如下：[4-24]某公司3条装配线各需要100kW电力,采用两台发电动机供电,一台100kW,另外一台是200kW,3条装配线不同时开工,试设计一个发电动机控制器,可以按照需求启动发电动机以达到节电的目的。解：设C、B、A代表三条装配线,G100代表100kW发电机,G200代表200kW发电机。CBAG100G2000000000110010100110110010101011100111111有逻辑图如下：[题4-25]某单片机控制外部设备的电路如图题4-25所示,图中S1、S2是受控外部设备,单片机输出地址为A7～A0,试求出设备S1与S2的地址码。图题4-25解：S1地址为：A7A6A5A4A3A2A1A01000X001100X0001S2地址为：A7A6A5A4A3A2A1A01000X100100X0100[题4-26]试用4线-16线译码器74154、16选1数据选择器74150以及非门7404设计一个用6根线传输16线信号的电路〔需要查阅74154和74150数据手册,了解这两个芯片的功能。解：直接设计如下：[题4-27]试设计一个BCD输入的4位数码管扫描显示电路,输入信号为4位BCD码与4位低电平有效的扫描信号〔使用共阳数码管、BCD-7段译码器74LS247、双4选1数据选择器74LS153与三极管。[题4-28]某医院有4间病房,各个房间按患者病情严重程度不同分类,1号房间患者病情最重,4号房间病情最轻。试用74LS148设计一个患者呼叫装置,该装置按患者的病情严重程度呼叫大夫〔按下按钮相当于呼叫,就是若两个或两个以上的患者同时呼叫大夫,则只显示病情重患者的呼叫。要求采用数码管显示房间号,并用蜂鸣器提示。解：直接设计,逻辑电路如下。第5章习题与参考答案[题5-1]画出图题5-1所示的SR锁存器输出端Q、端的波形,输入端与的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-1解：[题5-2]画出图题5-2所示的SR锁存器输出端Q、端的波形,输入端S与R的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-2解：[题5-3]画出图题5-3所示的电平触发SR触发器输出端Q、端的波形,输入端S、R与CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-3解：[题5-4]画出图题5-4所示的电平触发D触发器输出Q端的波形,输入端D与CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-4解：[题5-5]画出图题5-5所示的边沿触发D触发器输出端Q端的波形,输入端D与CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-5解：[题5-6]画出图题5-6所示的边沿D触发器输出Q端的波形,CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-6解：[题5-7]试画出图题5-7所示电路输出端Q1、Q0端的波形,CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-7解：[题5-8]画出图题5-8所示的JK触发器输出Q端的波形,输入端J、K与CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-8解：[题5-9]画出图题5-9所示的正边沿触发JK触发器输出Q端的波形,输入端J、K与CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-9解：[题5-10]画出图题5-10所示的JK触发器输出端Q端的波形,CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-10解：[题5-11]画出图题5-11所示的脉冲JK触发器输出Q端的波形,输入端J、K与CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-11解：[题5-12]试画出图题5-12所示电路输出端Q1、Q0端的波形,CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-12解：[题5-13]试画出图题5-13所示T触发器输出Q端的波形,输入端CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-13[题5-14]试画出图题5-14所示各触发器输出Q端的波形,CLK、A和B的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-14解：对于Q1：对于Q2：对于Q3：[题5-15]试画出图题5-15所示各触发器输出Q端的波形,CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-15解：[题5-16]试画出图题5-16所示触发器输出Q端的波形,CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-16解：[题5-17]试画出图题5-17所示电路中触发器输出Q1、Q2端的波形,CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-17解：[题5-18]试画出图题5-18所示电路中触发器输出Q1、Q2端的波形,CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-18解：[题5-19]试画出图题5-19所示电路中触发器输出Q1、Q2端的波形,输入端CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-19解：[题5-20]试画出图题5-20所示电路中触发器输出Q1、Q2端的波形,CLK的波形如图所示。〔设Q初始状态为0图题5-20解：[题5-21]试将D触发器转换成JK触发器。[题5-22]试将JK触发器转换成D触发器。两式对比有：第6章习题与参考答案[题6-1]用文字描述图题6-1所示的状态图,并说明是何种类型状态机。图题6-1解：状态A：如果输入为0,转移到状态A,输出0如果输入为1,转移到状态B,输出0状态B：如果输入为0,转移到状态A,输出0如果输入为1,转移到状态C,输出0状态C：如果输入为0,转移到状态A,输出0如果输入为1,转移到状态D,输出0状态D：如果输入为0,转移到状态A,输出0如果输入为1,转移到状态D,输出1该状态为梅里状态机。[题6-2]试写出图题6-2所示状态图的状态表。图题6-2解：〔1输入现态/输出次态S=0S0/SZ=0S1S=1S1/SZ=0S2S2/SZ=1S0〔2输入/输出现态次态S=1/M=0S0S1S=0/M=0S1S2S=1/M=0S2S3S=0/M=1S3S0[题6-3]试画出图题6-3所示的状态表的状态图。解：图题6-3[题6-4]试写出图题6-4所示电路的驱动方程、状态方程、输出方程与状态图,并按照所给波形画出输出端Y的波形。图题6-4解：左图：驱动方程：状态方程：输出方程：右图：驱动方程：状态方程：输出方程：由于状态方程=输出方程与左图一样,因此具有与左图相同的状态表、状态图与时序图。[题6-5]分析图题6-5所示的电路。写出驱动方程、状态方程、输出方程,画出状态表和状态图,并说明是何种状态机。图题6-5解FF0驱动方程：状态方程：FF1驱动方程：状态方程：输出方程：状态表如下：状态机如下：可以看出是摩尔状态机。[题6-6]分析图题6-6所示的电路。写出驱动方程、状态方程、输出方程,画出状态表和状态图,并说明是何种状态机。图题6-6解：驱动方程：状态方程：状态方程：输出方程：该状态机是摩尔状态机。[题6-7]分析图题6-7所示的电路。写出驱动方程、状态方程、输出方程,画出状态表和状态图,并说明是何种状态机。图题6-7解：FF0驱动方程：状态方程：FF1驱动方程：状态方程：输出方程：该状态为梅里状态机。状态表与状态图如下：题6-8~题6-14的分析方法与上述题目的分析方法相同,这里留给读者。[题6-15]图题6-15所示的是5位右移寄存器与输入信号DATA、时钟CLK的波形图,若寄存器初始状态为00000,试画出寄存器输出Q4~Q0的波形图。图题6-15解：[题6-16]图题6-16所示的是8位右移寄存器74HC164符号、输入信号DATA、时钟CLK的波形图,若寄存器初始状态为00000000,试画出寄存器输出QF~QA的波形图。图题6-16解：[题6-17]图题6-17所示的是8位右移寄存器74HC164与共阳数码管的连接图,其输入信号DATA、时钟CLK的波形图,若寄存器初始状态为00000000,试画出74HC164输出QF~QA的波形图,并说明数码管显示的数字是多少？图题6-17解：显示数字1[题6-18]图题6-18所示的是并入串出8位右移寄存器74HC165的连接图,以及输入信号CLKINH、移位/置数信号与时钟CLK的波形图,若74HC165并入数据为11100101,试画出74HC165输出Y的波形图。图题6-18解：[题6-19]试用上升沿D触发器构成异步3位二进制加法计数器,要求画出逻辑电路图,以及计数器输入时钟CLK与D触发器输出端Q2~Q0的波形图。[题6-20]同题6-16,将所设计计数器改为减法计数器。[题6-21]试用上升沿JK触发器构成异步3位二进制加法计数器,要求画出逻辑电路图,以及计数器输入时钟CLK与JK触发器输出端Q2~Q0的波形图。[题6-22]同题6-21,将所设计计数器改为减法计数器。[题6-23]试用上升沿JK触发器构成同步3位二进制加法计数器,要求画出逻辑电路图。解：[题6-24]图题6-24所示为异步4位二进制加法计数器74LS293组成的计数器电路,试说明该计数电路是多少进制计数器,并说明复位信号RESET的有效电平,图题6-24解：RESET有效电平为低电平。该计数器是13进制计数器。[题6-25]图题6-25所示为具有同步清除功能的同步四位二进制加法计数器74LS163组成的计数器电路,试说明该计数电路是多少进制。图题6-25解：该电路是异步清零6进制计数器。[题6-26]图题6-26所示为具有异步清除功能的同步四位二进制加法计数器74LS161组成的计数电路,试说明该计数电路是多少进制。图题6-26解：异步清零5进制计数器。[题6-27]图题6-27所示为具有同步预置功能的同步四位二进制加法计数器74LS161组成的计数电路,试说明该计数电路是多少进制。图题6-27解：该电路是同步置数6进制计数器。[题6-28]图题6-28所示为具有同步预置功能的同步四位二进制加法计数器74LS161组成的计数电路,试说明该计数电路是多少进制。图题6-28解：该计数器是同步置数12进制。置入数为3,数14时准备好置数条件,再加一个计数脉冲,置入数3。[题6-29]试判断图题6-29所示为电路为多少进制计数器,是同步电路还是异步电路。图题6-29解：上图：同步级连100进制计数器。下图：异步级连100进制计数器。[题6-30]试画出图题6-30所示电路的状态图,并画出时钟CLK作用下的Y端波形。图题6-30解：状态顺序为：6、7、8、E、F、0、6、7、8、E、F写成二进制为：0000011001111000111011110000,因此Y〔D端的波形如下。下图中a[..]是计数器输出。[题6-31]试分析图题6-31所示电路的功能。图题6-31解：该电路具有移位寄存器功能。〔图中a1~a4是计数器输出[题6-32]试用74LS161采用反馈置数法组成十一进制计数器。解：当计数到10时,再来计数脉冲上升沿,置数0。[题6-33]试用74LS160采用反馈清零法组成七进制计数器。解：当计数到7时,产生异步清零,因此数字7只出现一瞬间。[题6-34]试用2片74LS161采用整体反馈清零法组成128进制计数器。解：采用同步连接方式,当计数到16*8=128时,产生反馈清零动作。[题6-35]试用2片74LS161采用整体反馈置数法组成128进制计数器。解：当计数到高位为7时,准备置数动作,当低位进位RCO为1时,高位时钟的上升沿到达后,高位置数0,而低位从F返回0。[题6-36]试用2片74LS160组成六十进制计数器。解：该计数器计数到59时,再来一个计数脉冲上升沿,则低位返回零,高位置数0。[题6-37]试用2片74LS161组成十二进制计数器,要求计数值为1～12。解：当计数到12时,再来一个计数脉冲上升沿,计数器低位置1,高位置0。[题6-38]*试用D触发器构成3位格雷码计数器。解：第1步,画状态表。Q2Q1Q0000001011010110111101100第2步画出驱动表第3步写出驱动方程〔D触发器的状态方程就是驱动方程第4步画逻辑图第5步在MAXplusII软件或QUARTUSII软件的仿真结果。[题6-39]*用D触发器构成5进制计数器。该例可用题6-38所用的步骤做。[题6-40]试用4个D触发器组成自启动4进制环行计数器。解：分析题意,得到状态表如下：Q3Q2Q1Q0D0D0改为说明000100100100100000010001000000110101011001111001101010111100110111101111000001111111100000000000可进入0001可进入1001-0001可进入1010、0100可进入1001,0010可进入1110-1100-1000可进入0010可进入0100可进入0110-1100-1000可进入1000可进入1010-0100可进入1100-1000可进入1110-1100-1000可知驱动函数D0如下：电路图如下；采用MAXplusII软件仿真结果如下：[题6-41]试用4个D触发器组成自启动6进制扭环行计数器。可以按照题6-40的步骤解题6-41。[题6-42]用JK触发器构成5进制计数器。该例可用题6-38所用的步骤做。[题6-43]试用74LS160组成30进制计数、译码、显示电路,要求采用共阳数码管。解：直接设计,如下图所示：[题6-44]一个地下车库可以停放99辆车,在入口处和出口处分别安装有车辆传感器用于检测车辆的进入和驶出,试设计一个车库车数量显示装置,该装置可以显示车库停放车的数量。〔当检测到车辆时,传感器输出幅值为+5V的脉冲信号。〔建议采用同步十进制双时钟加减计数器74LS192或是可预置数同步4位加减十进制计数器74LS190解：直接设计,如下图所示。[题6-45]如图图题6-45所示,车辆速度检测装置有两个分离距离为10m的车辆传感器,当车辆经过第1个传感器时,该传感器输出高电平脉冲,这时计数器开始计数；当车辆经过第2个传感器时,该传感器输出高电平脉冲,计数器停止计数；若是计数时钟周期T为0.1s,则计数器计数个数N乘以时钟周期就是时间,由于两传感器之间距离已知,则车速V=10m/〔N*T。试设计该装置,要求用数码管显示计数器计数值。〔可参考图题6-45图题6-45解：由题意得到状态图：由状态图得到状态表与次态卡诺图如下：由次态卡诺图得到如下状态方程与输出方程：采用MAXplusII仿真电路与结果如下：最后电路如下：[题6-46]试设计一个电灯控制器,当按钮A按下后〔低电平有效,电灯亮10s后灭〔计数到10s信号高电平有效。〔提示：该控制器框图可参考图题6-46。图题6-46解：该题的状态图如下：[题6-47]试设计一个控制2电机的控制器。要求电机1运转10s后,电机1停止,电机2工作；电机2工作5s后,电机2停止,电机1启动,不断循环；按钮A按下后,控制器开始运行。〔提示：该控制器框图如图题6-47所示。图题6-47解：该题的参考状态机如下：[题6-48]用D或JK触发器实现数字微分电路,要求在按钮A按下〔低电平时,输出脉宽小于等于状态机时钟CLK一个周期的低电平脉冲信号。解：该题的参考状态机如下图所示：[题6-49]试设计一个电灯控制器,当按钮A按下后〔低电平有效,电灯亮5s后灭；若是按钮在灯亮5s期间,再按下按钮A,则灯长亮不灭；若这时按下按钮A,则灯灭。〔提示：该控制器框图可参考图题6-49。图题6-49可参考例题6-25步骤解此题。第7章习题与参考答案[题7-1]ROM存储器是如何分类的？解：1．不可写入数据的只读存储器〔1二极管ROM〔2掩模存储器〔MROM,MaskROM2．可写入数据的存储器〔1一次编程存储器〔PROM,ProgrammableROM〔2可擦除存储器〔EPROM,ErasableProgrammableROM〔3电擦除存储器〔E2PROM,ElectricalErasableProgrammableROM〔4快闪存储器〔FLASHROM[题7-2]什么是存储器的字长？什么是存储器的字数？解：每个地址所存数据的位数为存储器的字长,每个存储器的地址数为存储器的字数。[题7-3]ROM存储器的地址线、数据线、与的作用是什么？解：地址线用于寻找数据地址；数据线用于传输数据；为芯片选择信号,低电平有效；输出使能控制信号,低电平有效。[题7-4]掩模存储器MROM有哪两种主要结构？解：NAND与NOR结构。[题7-5]什么是地址译码器？解：将地址线转换成存储器地址的译码器。[题7-6]UVPROM有什么特点？E2PROM有什么特点？解：UVPROM采用紫外线擦除数据,电方法写入数据；E2PROM采用电方法擦除与写入数据。[题7-7]存储器的地址线与地址数之间什么关系？解：地址线数为N则地址数为2N。[题7-8]EPROM存储器27256在地址有效后,经过多长时间后数据有效？解：tACC=90~200ns之间。[题7-9]E2PROM存储器AT28C64B的软件保护功能有什么作用？解：软件保护功能用于防止杂乱引脚信号引起的存储器误擦除与写入动作[题7-10]试用74LS160、74LS138、74LS04和二极管ROM矩阵组成一个4彩灯控制电路。各个彩灯〔发光二极管亮灭如表题7-11所示。表题7-10彩灯亮灭表地址数据A2A1A0D0D1D2D30000011110010010201001013011101041000111510100006110010171111010解：D0=m3+m7D1=m0+m2+m4+m6D2=m0+m1+m3+m4+m7D1=m0+m2+m4+m6所设计电路图如下：[题7-11]用ROM实现如下逻辑函数〔采用74LS138作为地址译码器[题7-12]常见随机存储器是如何分类的？解：1．易失数据的随机存储器〔1静态随机存储器〔SRAM,StaticRandomAccessMemory〔2动态随机存储器〔DRAM,DynamicRandomAccessMemory2．非易失数据RAM存储器〔NVRAM,NonvolatileRAM〔1SRAM+后备电池〔BAKBAT〔2SRAM+E2PROM[题7-13]静态随机存储器与动态随机存储器之间的最大区别是什么？解：静态随机存储器的存储单元由双稳态触发器构成,只要有电源,所存数据不会丢失；动态随机存储器的存储单元由电容构成,由于电容放电,所存电荷随时间推移消失,因此经过一段时间后,要重新充电〔刷新。因此即使有电源,如果不刷新,也会丢失数据。[题7-14]非易失随机存储器与一般随机存储器的区别是什么？解：非易失存储器在掉电后不丢失数据,一般存储器掉电后要丢失数据。[题7-15]某存储器具有64个地址,每个地址保存8位数据,则该存储器的容量是多少？解：存储容量为64×8=512bit[题7-16]某字长为8的存储器容量为512KB,该存储器的地址线有多少根？解：该存储器的地址数为512K,所以地址线根数为19根。[题7-17]试用2片2048x4位的存储器组成2048x8位存储器,请画出逻辑图。解：按照题意有如下逻辑图。[题7-18]试用4片1Kx8位的存储器组成4Kx8位存储器,请画出逻辑图〔地址译码采用74LS138。[题7-19]试用十六进制数写出如下存储器的最高地址。〔12Kx4〔232Kx8〔3512Kx16〔41Mx8解：〔17FF〔27FFF〔37FFFF〔4FFFFF[题7-20]某单片机具有16根地址线,请回答该单片机的寻址围是多少？解：0~65535或是0~FFFF。第10章习题与参考答案[题10-1]在图题10-1所示的电路中,已知R1=10k,R2=30k,其中CMOS非门电路的电源电压VCC=6V。①计算该电路的正向阈值电压VT+、负向阈值电压VT－和回差电压ΔVT。②画出该电路的传输特性曲线。③画出图示波形输入下的输出电压VO波形。图题10-1解：计算正向与负向阈值。画传输特性：输出VO的波形：[题10-2]图题10-2所示的是施密特触发器74LS14与其输入端电压Vi的波形,试画出输出电压VO的波形与传输特性。图题10-2[题10-3]CMOS门组成的微分型单稳态触发器如图题10-3所示。若电阻R=1k,电容C=0.1F,试计算该电路的暂稳态时间。图题10-3解：暂稳态时间为：[题10-4]CMOS门组成的积分型单稳态触发器如图题10-4所示。若电阻R=1k,电容C=0.1F,试计算该电路的暂稳态时间。图题10-4解：暂稳态时间为：[题10-5]由门电路7406、74HC14组成的积分型单稳态触发器如图题10-5所示。若电阻R=10k、电容C=0.1F,试计算该电路的暂稳态时间。图题10-5解：若是取VCC=5V,VT+=3.5V,则暂稳态时间：[题10-6]用74HC14组成的积分型单稳态触发器、按钮、三极管、继电器等元器件设计一个延时灯开关,要求按钮按下后,灯亮60s后灭。请画出该开关的包括元件参数的电路图。解：电路设计如下：暂稳态时间：[题10-7]试用74121组成一个单稳态电路,在74121的B端连接的按钮按下后产生的上升沿触发74121,使74121的Q端输出宽度为100ms的高电平脉冲。请选择74121外接电阻与电容的值,并画出该延时电路的电路图。解：电路图如下：若输出100ms的脉冲,若是取REXT=39kΩ,则可以计算出[题10-8]CMOS非门74HC04组成的多谐振荡器如图题10-8所示,试计算输出VO的方波周期T。图题10-8解：振荡周期T计算如下：图题10-9解：取5V时的74HC14的VT+=3V,VT-为2V,则有周期计算如下：[题10-10]试画出74HC04组成的石英晶体振荡器的电路图,石英晶体的振荡频率为7.3728MHz。解：[题10-11]用定时器555组成单稳态电路,要求按钮按下后,定时器555暂稳态时间为1s。试选择电阻与电容参数,并画出电路图。解：由于,取R=91kΩ,因此有因此有电路图如下：[题10-12]用定时器555组成多谐振荡器,要求输出电压VO的方波周期为1ms,试选择电阻与电容的数值,并画出电路图。解：周期T计算如下：取C1=0.1μF,R2=5.1kΩ则有：[题10-13]用定时器555和JK触发器74LS76组成4000Hz与2000Hz的时钟源电路。解：频率为4000Hz,周期T=0.25ms计算如下：取C1=0.01μF,R2=15kΩ则有：取R1=6.2kΩ第11章习题与参考答案图题11-1解：输出电压为：图题11-2解：[题11-3]图题11-3所示的是权电阻D/A转换器与其输入数字信号列表,若数字1代表5V,数字0代表0V,试计算D/A转换器输出电压VO。DD3D2D1D0VO0001－0.625V0011－0.625V－1.25V=1.8750100－2.5V0101－0.625V－2.5V=3.125V0110－2.5V－1.25=3.750111－0.625V－2.5V－1.25=4.375V10005V图题11-3[题11-4]试计算图题11-4所示电路的输出电压VO。图题11-4解：由图可知,D3~D0=0101因此输出电压为：[11-5]8位输出电压型R/2R电阻网络D/A转换器的参考电压为5V,若数字输入为10011001,该转换器输出电压VO是多少？解：[题11-6]试计算图题11-6所示电路的输出电压VO。图题11-6解：[题11-7]试分析图题11-7所示电路的工作原理。若是输入电压VIN=7.5V,D3～D0是多少？图题11-7解：D3=1时,,D3=0时,VO=0。D2=1时,,D2=0时,VO=0。D1=1时,,D1=0