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1、ch1逻辑代数基础逻辑代数基础1 1用逻辑代数的基本公式和常用公式将下列逻辑函数化为最简与或形式用逻辑代数的基本公式和常用公式将下列逻辑函数化为最简与或形式2 2写出图写出图1.1(a)(b)1(a)(b)中各逻辑图的逻辑函数式，中各逻辑图的逻辑函数式，并化简为最简与或式。并化简为最简与或式。(a)(a)(b)(b)3 3试画出只用与非门和反相器实现下列函数的逻辑图。试画出只用与非门和反相器实现下列函数的逻辑图。4 4用卡诺图化简法将下列函数化为最简与或形式。用卡诺图化简法将下列函数化为最简与或形式。YAB00011110CD 00 01 11 101111011111111001 D C4
2、4用卡诺图化简法将下列函数化为最简与或形式。用卡诺图化简法将下列函数化为最简与或形式。 YA01BC 00 01 11 1001101111YCD 00 01 11 101111101111001001AB000111105将下列函数化为最简与或函数式。将下列函数化为最简与或函数式。，给定约束条件，给定约束条件CD 00 01 11 10110100110AB00011110（2）Y（A，B，C，D）=(m3 3,m,m5 5,m,m6 6,m,m7 7,m,m1010) )，给定约束条件为，给定约束条件为m0+m1+m2+m4+m8=0。CD 00 01 11 1011101001000AB
3、00011110（3）Y（A，B，C，D）=(m2 2,m,m3 3,m,m7 7,m,m8 8,m,m1111,m,m1414) )，给定约束条件为，给定约束条件为m0+m5+m10+m15=0。CD 00 01 11 10111010001010AB00011110ch2门电路门电路T2导通，则b1处为2.1V。悬空为高电平，TTL高电平为3.4，CMOS为VDD。1 1试说明在下列情况下，用万用电表测量试说明在下列情况下，用万用电表测量图图2.1的的vi2端得到的电压各为多少？端得到的电压各为多少？（1）vi1悬空；悬空； （2）vi1接低电平（接低电平（0.2V）；）；（3）vi1接高
4、电平（接高电平（3.2V）；）；（4）vi1经经51电阻接地；电阻接地；（5）vi1经经10k电阻接地。电阻接地。 图中的与非门为图中的与非门为74系列的系列的TTL电路，万用电表使用电路，万用电表使用5V量程，量程，内阻为内阻为20k/V。 解解：+5VR2R1T2R3T1T5b1vi1V1.4V2.1V（1）vi1悬空悬空vi2=1.4V同理同理 （3）（）（5） vi2=0.2Vvi2=1.4V（2）（4）vi2=0V2 2说明图说明图2.2中各门电路的输出是什么状态（高电平、低中各门电路的输出是什么状态（高电平、低电平或高阻态）。已知这些门电路都是电平或高阻态）。已知这些门电路都是74
5、系列系列TTL电路。电路。 低电平低电平高电平高电平高电平高电平低电平低电平高阻态高阻态低电平低电平高高 电平电平低电平低电平 3. 3. 说明图说明图2.3 3中各门电路的输出是高电平还是低电平。中各门电路的输出是高电平还是低电平。已知它们都是已知它们都是CC4000系列的系列的CMOS电路。电路。 低电平低电平高电平高电平低电平低电平低电平低电平TTL电路经过电阻值大于1千欧的电阻接地则变为1，接VCC则不变；CMOS电路经过电阻值大于1千欧的电阻接地则不变，依然为0，接VDD则不变，因为无电流通过。4 4图图2.4中均为中均为74系列系列TTL门电路，试分析写出门电路，试分析写出Y1Y4
6、的逻辑式。的逻辑式。 5 5在在CMOS电路中有时采用图电路中有时采用图2.5 5(a)(d)所示的扩展功能用法，所示的扩展功能用法，试分析各图的逻辑功能，写出试分析各图的逻辑功能，写出Y1Y4的逻辑式。已知电源电压的逻辑式。已知电源电压V VDDDD=10V=10V，二极管的正向导通压降为，二极管的正向导通压降为0.7V。二极管组成的电路，共阳接电阻到正电源为与门；共阴接电阻到底或负电源为或门。ch3组合逻辑组合逻辑电路电路1 1图图3.1 1是对十进制数是对十进制数9求补的集成电路求补的集成电路CC14561的逻辑图，写出当的逻辑图，写出当COMP=1、Z=0和和COMP=0、Z=0时时Y
7、1、Y2 2、Y3 3、Y4 4的逻辑式，列出的逻辑式，列出COMP=1、Z=0时的真值表。时的真值表。 COMP=1、Z=0TG1,3,5导通，导通，TG2,4,6止止COMP=0、Z=0TG2,4,6导通，导通，TG1,3,5止止TG传输门。TG7导通 ，TG8导通 。A3控制TG7和TG8.2 2分析图分析图3.2 2电路，写出输出电路，写出输出Z的逻辑函数式并化简。的逻辑函数式并化简。74LS151为为8选选1数数据选择器。据选择器。化简：化简：3 3试用试用4选选1数据选择器产生逻辑函数数据选择器产生逻辑函数要求：将要求：将AB作为地址端输入。作为地址端输入。 令令 四选一数据选择器
8、四选一数据选择器YA1A0D0D1D2D3ZBCA14 4某医院有一、二、三、四号病室某医院有一、二、三、四号病室4间，每室设有呼叫按钮，同时在护士值班室内间，每室设有呼叫按钮，同时在护士值班室内对应地装有一号、二号、三号、四号对应地装有一号、二号、三号、四号4个指示灯。个指示灯。现要求当一号病室的按钮按下时，无论其他病室的按钮是否按下，只有一号灯亮。现要求当一号病室的按钮按下时，无论其他病室的按钮是否按下，只有一号灯亮。当一号病室的按钮没有按下而二号病室的按钮按下时，无论三、四号病室的按钮是否当一号病室的按钮没有按下而二号病室的按钮按下时，无论三、四号病室的按钮是否按下，只有二号灯亮。当一、
9、二号病室的按钮都未按下而三号病室的按钮按下时，无按下，只有二号灯亮。当一、二号病室的按钮都未按下而三号病室的按钮按下时，无论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮。只有在一、二、三号病室的按钮均未按论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮。只有在一、二、三号病室的按钮均未按下而按下四号病室的按钮时，四号灯才亮。试用优先编码器下而按下四号病室的按钮时，四号灯才亮。试用优先编码器74LS148附加附加2门以下门电门以下门电路设计满足上述控制要求的逻辑电路，给出控制四个指示灯状态的高、低电平信号。路设计满足上述控制要求的逻辑电路，给出控制四个指示灯状态的高、低电平信号。I0I1I2I3I4I5I6I7Y
10、S Y2 Y1 Y0 74LS148 S输入（开关）：输入（开关）：k1 k4 输出输出(灯泡）：灯泡）：F1 F4I3I5I6I7k4k3k2k1Y2 Y1 Y0F1F2F3F4k4k3k2k1YES5 5试画出用试画出用3线线-8线译码器线译码器74LS138和门电路产生如下多输出逻辑函数的和门电路产生如下多输出逻辑函数的逻辑图。逻辑图。A0 74LS138A1A2S1ABC1&Y2&Y3&Y16 6能否用一片能否用一片4位并行加法器位并行加法器74LS283将余将余3代码转换成代码转换成8421的二的二-十十进制代码？如果可能，应当如何连线？进制代码？如果可能，应当如何连线？74LS28
11、3A3A2A1A0B3B2B1B0CICOS3S2S1S0Y3 Y2 Y1 Y0D C B A 1 1 0 1 0Y3Y2Y1Y0和ABCD所代表的余三码始终相差1101ch4触发器触发器 1若主从若主从结构构RS触触发器各器各输入端的入端的电压波形如波形如图4.1中所中所给出，出，试画画出出Q、 端端对应的的电压波形。波形。设触触发器的初始状器的初始状态为Q=0。不定不定2已知主从已知主从结构构JK触触发器器输入端入端J、K和和CP的的电压波形如波形如图4.2所示，所示，试画出画出Q、 端端对应的的电压波形。波形。 图4.23已知已知维持阻塞持阻塞结构构D触触发器各器各输入端的入端的电压波形
12、如波形如图4.3所示，所示，试画出画出Q、 端端对应的的电压波形。波形。4设图4.4中各中各触触发器的初始状器的初始状态皆皆为Q=0，试画出在画出在CP信信号号连续作用下各触作用下各触发器器输出端的出端的电压波形。波形。ch5时序时序逻辑逻辑电路电路1分析分析图5.1时序序电路的路的逻辑功能，写出功能，写出电路的路的驱动方程、状方程、状态方程和方程和输出方程，画出出方程，画出电路的状路的状态转换图，说明明电路功能和能否自启路功能和能否自启动。0 0 01 0 00 1 10 0 10 1 01 011 1 01 1 1五进制自启动计数器五进制自启动计数器2试分析分析图5.2时序序电路的路的逻辑
13、功能，功能，写出写出电路的路的驱动方程、状方程、状态方程和方程和输出出方程，画出方程，画出电路的状路的状态转换图。A为输入入逻辑变量。量。000110 1000 11 100010 001100驱动方程方程状状态方程方程输出方程出方程3在在图5.3电路中，若两个移位寄存器中的原始数据分路中，若两个移位寄存器中的原始数据分别为A3A2A1A0=1001，B3B2B1B0=0011，试问经过4个个CP信号作用以后信号作用以后两个寄存器中的数据如何？两个寄存器中的数据如何？这个个电路完成什么功能？路完成什么功能？串行四位全加器串行四位全加器经过4个个CP信号作用以后信号作用以后4分析分析图5.4给出
14、的出的计数器数器电路，画出路，画出电路的状路的状态转换图，说明明这是几是几进制制计数器。数器。异步置异步置9端端初初值为1001基本基本RS触触发器器构成十构成十进制制01100000000100100011010001011001暂态暂态七七进制制计数器数器5图5.5是可是可变进制制计数器。数器。试分析在分析在M=1和和M=0时各各为几几进制制计数器，分数器，分别画出它画出它们的状的状态转换图。M=10110000000010010001101000101100001111001六六进制制计数器数器M=00110000000010010001101000101100001111001八八进制
15、制计数器数器6试利用四位二利用四位二进制加法制加法计数器数器74LS161附加附加门电路，路，设计一个一个循循环计数状数状态为01011100计数器。画出数器。画出连接接电路路图和状和状态转换图。初初值可以是可以是01011100之一，假设之一，假设1100010101100111100010011011 Q0 Q1 Q2 Q3 C 74LS161 ETCP EP Rd D0 D1 D2 D3 LD &ch6半导体半导体存储器存储器1图6.1是一个是一个164位的位的ROM，A3A2A1A0为地址地址输入，入，D3D2D1D0的数据的数据输出。出。若将若将D3、D2、D1、D0视为A3、A2、
16、A1、A0的的逻辑函数，函数，试写出写出D3、D2、D1、D0的的逻辑函数式并化函数式并化简。2用用ROM设计一个一个组合合逻辑电路，用来路，用来产生下列一生下列一组逻辑函数函数列出列出ROM应有的数据表，画出存有的数据表，画出存储矩矩阵的点的点阵图。ch8可编程可编程逻辑逻辑器件器件1 由由JK触触发器和器和PLA构成的构成的时序序电路如路如图8.1所示，分析其功能（列出状所示，分析其功能（列出状态转换表、画出状表、画出状态转换图，描述其功能，并，描述其功能，并说明其能否自启明其能否自启动）。）。CP000 001011010110111状态转换表状态转换表1010 0 01 1111 00
17、 0 10 1 01 01 1000 1 1六进制自启动计数器六进制自启动计数器2 试用如用如图8.2所示的所示的PLA器件器件设计一保密一保密锁逻辑电路。在此路。在此电路中，路中，保密保密锁上有上有A、B、C三个按三个按钮。当三个按扭同。当三个按扭同时按下按下时，或，或A、B两个同两个同时按下按下时，或按下，或按下A、B中的任一位按中的任一位按钮时，锁就能被打开；而不符合上就能被打开；而不符合上列列组合状合状态时，将使，将使电铃发出出报警响声。要求写出必要的警响声。要求写出必要的设计步步骤，并，并画出包括画出包括PLA阵列列图的的逻辑图。 0000 00010 10101 0 0110 11
18、001 01010 11101 01111 0ch7数字数字系统系统的的分析分析与与设计设计1画出用两片画出用两片4级-16线译码器器74LS154组成成5线-32线译码器的接器的接线图。图7.1是是74LS154的的逻辑框框图，图中的中的、是两个控制端（亦称片是两个控制端（亦称片选端），端），译码器工作器工作时应使使同同时为低低电平。当平。当输入信号入信号A3A2A1A0为00001111这16种状种状态时，输出端从出端从依次依次给出低出低电平平输出信号。出信号。12试分析分析图7.2计数器数器电路的分路的分频比（即比（即Y与与CP的的频率之比）。率之比）。异步级联异步级联个位个位十位十位同
19、步置数同步置数个位初值个位初值十位初值十位初值M=79=63,即为即为63进制计数器进制计数器7进制进制9进制进制Y与与CP的的频率之比率之比3图7.3所示所示电路是用二路是用二-十十进制制优先先编码器器74LS147和同步十和同步十进制制计数器数器74160组成的可控分成的可控分频器，器，试说明当明当输入控制信号入控制信号A、B、C、D、E、F、G、H、I分分别为低低电平平时由由Y端端输出的脉冲出的脉冲频率各率各为多少。多少。已知已知CP端端输入脉冲的入脉冲的频率率为10kHz。 地 址 输 入数 据 输 出A3A2A1A0D3D2D1D000001111000100000010001100
20、1101000100010101011010011010010111100010001111100111001010000110110010110000011101010011100111111100004图7.4是用是用164位位ROM和同步和同步十六十六进制加法制加法计数器数器74LS161组成的成的脉冲分脉冲分频电路，路，ROM的数据表如表的数据表如表7.1所示。所示。试画出在画出在CP信号信号连续作用作用下下D3、D2、D1和和D0输出的出的电压波形，波形，并分并分别说明它明它们和和CP信号信号频率之比率之比 D3、D2、D1和和D0和和CP信号信号频率之比率之比ch9脉冲脉冲波形波形
21、的的产生产生与与整形整形1在在图9.1(a)所示的施密特触所示的施密特触发器器电路中，已知路中，已知R1=10k，R2=30k。G1和和G2为CMOS反相器，反相器，VDD=15V。（1）试计算算电路的正向路的正向阈值电压VT+、负向向阈值电压VT-和回差和回差电压VT。（2）若将）若将图9.1(b)给出的出的电压信号加到信号加到图9.1（a）电路的路的输入端，入端，试画出画出输出出电压的波形。的波形。2在在图9.2用用555定定时器接成的施密特触器接成的施密特触发器器电路中，路中，试求：求：（1）当）当VCC=12V，而且没有外接控制，而且没有外接控制电压时，VT+、VT-及及VT值。（2）
22、当）当VCC=9V、外接控制、外接控制电压VCO=5V时，VT+、VT-、VT各各为多少？多少？（1）（2）3在在图9.3用用555定定时器器组成的多成的多谐振振荡器器电路中，路中， 若若R1=R2=5.1k，C=0.01F，VCC=12V，试计算算电路的振路的振荡频率率。0tuouC0tVCC /32VCC /3T1T2输出方波的输出方波的周期周期 T的计算的计算:T = T1 + T2 = 0.7 ( R1 + 2R2 ) C 4图9.4是用两个是用两个555定定时器接器接成的延成的延迟报警器。当开关警器。当开关S断开后，断开后，经过一定的延一定的延迟时间后后扬声器开始声器开始发出声音。如
23、果在延出声音。如果在延迟时间内内S重重新新闭合，合，扬声器不会声器不会发出声音。在出声音。在图中中给定的参数下，定的参数下，试求延求延迟时间的具体数的具体数值和和扬声器声器发出声音的出声音的频率。率。图中的中的G1是是CMOS反相器，反相器，输出的高、低出的高、低电平分平分别为VOH12V，VOL0V。施密特触施密特触发器器S断，断，C充电，充到充电，充到VT+=2VCC/3,G1门为高，振荡器工作。门为高，振荡器工作。延延迟时间为：扬声器声器发出声音的出声音的频率率ch10数模数模与与模数模数转换转换1在四位在四位权电阻网阻网络D/A转换器中，若取器中，若取VREF=5V，试求当求当输入数字
24、量入数字量为d3d2d1d0=0101时输出出电压的大小。的大小。2若若A/D转换器（包括取器（包括取样-保持保持电路）路）输入模入模拟电压信号的最信号的最高高变化化频率率为10kHz，试说明取明取样频率的下限是多少？完成一次率的下限是多少？完成一次A/D转换所用所用时间的上限是多少？的上限是多少？地 址 输 入数 据 输 出A3A2A1A0D3D2D1D0000000000001000100100011001101110100111101011111011001110111001110000001100100001010000110110011110001011101011111101001
25、111110113试分析分析图10.1电路的工作原理，画出路的工作原理，画出输出出电压0的波形的波形图。CB7520是是10位倒位倒T型型电阻网阻网络DAC。表。表10.1给出了出了RAM的的16个地址个地址单元中所存的元中所存的数据。高数据。高6位地址位地址A9A4始始终为0，在表中没有列出。，在表中没有列出。RAM的的输出数据只用出数据只用了低了低4位，作位，作为CB7520的的输入。因入。因RAM的高的高4位数据没有使用，故表中也未位数据没有使用，故表中也未列出。列出。 表表10.1 图10.1中中RAM的数据表的数据表 3 试分析如图所示电路的工作原理，画出输出电压试分析如图所示电路的
26、工作原理，画出输出电压uo的波形图。的波形图。CB7520是是10位倒位倒T型电阻网络型电阻网络DAC。下表给出了。下表给出了RAM的的16个地址个地址单元中所存的数据。高单元中所存的数据。高6位地址位地址A9A4始终为始终为0，在表中没有列出。，在表中没有列出。RAM的输出数据只用了低的输出数据只用了低4位，作为位，作为CB7520的输入。因的输入。因RAM的的高高4位数据没有使用，故表中也未列出。位数据没有使用，故表中也未列出。地 址 输 入数 据 输 出A3A2A1A0D3D2D1D000000000000100010010001100110111010011110101111101100111011100111000000110010000101000011011001111000101110101111110100111111011RAM的数据表十进制十进制74LS160工作在计数状态，将工作在计数状态，将RAM中中 A9A0=00000000000000001001地址单元中的数据地址单元中的数据依次读出。依次读出。CB7520高高4位位d9d8d7d6每位为每位为1时，产生时，产生的电压模仪量分别为的电压模仪量分别为4v,2v,1v,0.5v。解：解：输出电压输出电压
