數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計課后習(xí)題答案

將以下各式寫成按權(quán)展開式：〔352.6〕10=3×102+5×101+2×100+6×10-1〔101.101〕2=1×22+1×20+1×2-1+1×2-3〔54.6〕8=5×81+54×80+6×8-1〔13A.4F〕16=1×162+3×161+10×160+4×16-1+15×16-2按十進(jìn)制0~17的次序，列表填寫出相應(yīng)的二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)。解：略二進(jìn)制數(shù)00000000~11111111和0000000000~1111111111分別可以代表多少個數(shù)？解：分別代表28=256和210=1024個數(shù)。將以下個數(shù)分別轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)：〔1111101000〕2，〔1750〕8，〔3E8〕16解：〔1111101000〕2=〔1000〕10〔1750〕8=〔1000〕10〔3E8〕16=〔1000〕10將以下各數(shù)分別轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：〔210〕8，〔136〕10，〔88〕16解：結(jié)果都為：〔10001000〕2將以下個數(shù)分別轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)：〔111111〕2，〔63〕10，〔3F〕16解：結(jié)果都為〔77〕8將以下個數(shù)分別轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)：〔11111111〕2，〔377〕8，〔255〕10解：結(jié)果都為〔FF〕16轉(zhuǎn)換以下各數(shù)，要求轉(zhuǎn)換后保持原精度：解：〔1.125〕10=〔1.0010000000〕10——小數(shù)點(diǎn)后至少取10位〔001010110010〕2421BCD=〔11111100〕2〔0110.1010〕余3循環(huán)BCD碼=〔1.1110〕2用以下代碼表示〔123〕10，〔1011.01〕2：解：〔1〕8421BCD碼：〔123〕10=〔000100100011〕8421BCD〔1011.01〕2=〔11.25〕10=〔00010001.00100101〕8421BCD〔2〕余3BCD碼〔123〕10=〔010001010110〕余3BCD〔1011.01〕2=〔11.25〕10=〔01000100.01011000〕余3BCDA=〔1011010〕2，B=〔101111〕2，C=〔1010100〕2，D=〔110〕2按二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)律求A+B，A-B，C×D，C÷D，將A、B、C、D轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)后，求A+B，A-B，C×D，C÷D，并將結(jié)果與〔1〕進(jìn)行比擬。解：〔1〕A+B=〔10001001〕2=〔137〕10A-B=〔101011〕2=〔43〕10C×D=〔111111000〕2=〔504〕10C÷D=〔1110〕2=〔14〕10〔2〕A+B=〔90〕10+〔47〕10=〔137〕10A-B=〔90〕10-〔47〕10=〔43〕10C×D=〔84〕10×〔6〕10=〔504〕10C÷D=〔84〕10÷〔6〕10=〔14〕10兩種算法結(jié)果相同。試用8421BCD碼完成以下十進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算。解：〔1〕5+8=〔0101〕8421BCD+〔1000〕8421BCD=1101+0110=〔10110〕8421BCD=13〔2〕9+8=〔1001〕8421BCD+〔1000〕8421BCD=10001+0110=〔10111〕8421BCD=1758+27=〔01011000〕8421BCD+〔00100111〕8421BCD=01111111+0110=〔10000101〕8421BCD=85〔4〕9-3=〔1001〕8421BCD-〔0011〕8421BCD=〔0110〕8421BCD=6〔5〕87-25=〔10000111〕8421BCD-〔00100101〕8421BCD=〔01100010〕8421BCD=62〔6〕843-348=〔100001000011〕8421BCD-〔001101001000〕8421BCD=010011111011-01100110=〔010010010101〕8421BCD=495試導(dǎo)出1位余3BCD碼加法運(yùn)算的規(guī)那么。解：1位余3BCD碼加法運(yùn)算的規(guī)那么加法結(jié)果為合法余3BCD碼或非法余3BCD碼時，應(yīng)對結(jié)果減3修正[即減(0011)2]；相加過程中，產(chǎn)生向高位的進(jìn)位時，應(yīng)對產(chǎn)生進(jìn)位的代碼進(jìn)行“加33修正”[即加(00110011)2]。有A、B、C三個輸入信號，試列出以下問題的真值表，并寫出最小項(xiàng)表達(dá)式∑m〔〕?！?〕如果A、B、C均為0或其中一個信號為1時。輸出F=1，其余情況下F=0?！?〕假設(shè)A、B、C出現(xiàn)奇數(shù)個0時輸出為1，其余情況輸出為0。〔3〕假設(shè)A、B、C有兩個或兩個以上為1時，輸出為1，其余情況下，輸出為0。解：F1(A,B,C)=∑m〔0，1，2，4〕F2(A,B,C)=∑m〔0，3，5，6〕F3(A,B,C)=∑m〔3，5，6，7〕試用真值表證明以下等式：〔1〕AB+BC+AC=ABC+ABC〔2〕AB+BC+AC=ABBCAC證明：〔1〕ABCAB+BC+ACABCABC+ABC0000010100111001011101111000000100000101001110010111011110000001真值表相同，所以等式成立?！?〕略對以下函數(shù)，說明對輸入變量的哪些取值組合其輸出為1？〔1〕F〔A,B,C〕=AB+BC+AC〔2〕F〔A,B,C〕=(A+B+C)(A+B+C)〔3〕F〔A,B,C〕=(AB+BC+AC)AC解：此題可用真值表、化成最小項(xiàng)表達(dá)式、卡諾圖等多種方法求解?！?〕F輸出1的取值組合為：011、101、110、111?！?〕F輸出1的取值組合為：001、010、011、100、101、110?！?〕F輸出1的取值組合為：101。試直接寫出以下各式的反演式和對偶式。F(A,B,C,D,E)=[(AB+C)·D+E]·B(2)F(A,B,C,D,E)=AB+CD+BC+D+CE+B+E(3)F(A,B,C)=AB+CABC解：(1)F=[(A+B)·C+D]·E+BF'=[(A+B)·C+D]·E+B(2)F=(A+B)(C+D)·(B+C)·D·(C+E)·B·EF'=(A+B)(C+D)·(B+C)·D·(C+E)·B·E(3)F=(A+B)·C+A+B+CF'=(A+B)·C+A+B+C用公式證明以下等式：(1)AC+AB+BC+ACD=A+BCAB+AC+(B+C)D=AB+AC+DBCD+BCD+ACD+ABCD+ABCD+BCD+BCD=BC+BC+BDABC+BC+BCD+ABD=A+B+C+D證明：略ab+ab=ab,ab+ab=ab,證明：abc=abcabc=abc證明：略試證明：〔1〕假設(shè)ab+ab=0那么ax+by=ax+by〔2〕假設(shè)ab+ab=c，那么ac+ac=b證明：略將以下函數(shù)展開成最小項(xiàng)之和：F〔ABC〕=A+BCF〔ABCD〕=〔B+C〕D+(A+B)CF(ABC)=A+B+C+A+B+C解：〔1〕F〔ABC〕=∑m(3,4,5,6)(2)F〔ABCD〕=∑m(1,3,5,6,7,9,13,14,15)(3)F(ABC)=∑m(0,2,6)將題2.8中各題寫成最大項(xiàng)表達(dá)式，并將結(jié)果與2.8題結(jié)果進(jìn)行比擬。解：〔1〕F〔ABC〕=∏M(0,1,2)(2)F〔ABCD〕=∏M(2,4,8,10,11,12)(3)F〔ABC〕=∏M(1,3,4,5,7)試寫出以下各函數(shù)表達(dá)式F的F和F的最小項(xiàng)表達(dá)式。F=ABCD+ACD+BCDF=AB+AB+BC解：〔1〕F=∑m(0,1,2,3,5,6,7,8,9,10,13,14)F'=∑m(1,2,5,6,7,8,9,10,12,13,14,15)(2)F=∑m(0,1,2,3,12,13)F'=∑m(2,3,12,13,14,15)試用公式法把以下各表達(dá)式化簡為最簡與或式〔1〕F=A+ABC+ABC+BC+B解：F=A+B(2)F=(A+B)(A+B+C)(A+C)(B+C+D)解：F'=AB+AC(3)F=AB+ABBC+BC解：F=AB+BC+AC或：F=AB+AC+BC(4)F=ACD+BC+BD+AB+AC+BC解：F=AD+C+B(5)F=AC+BC+B(AC+AC)解：F=AC+BC用卡諾圖把以下函數(shù)化簡為最簡與或式〔1〕F(A,B,C)=m(0,1,2,4,5,7)解：F=B+AC+AC圖略〔2〕F(A,B,C,D)=m(0,2,5,6,7,9,10,14,15)解：F=ABCD+ABD+ABD+BC+CD圖略〔3〕F(A,B,C,D)=m(0,1,4,7,9,10,13)+(2,5,8,12,15)解：F=C+BD+BD圖略〔4〕F(A,B,C,D)=m(7,13,15)且ABC=0,ABC=0,ABC=0解：F(A,B,C,D)=BD圖略(5)F(A,B,C,D)=ABC+ABC+ABCD+ABCD且ABCD不可同時為1或同時為0解：F(A,B,C,D)=BD+AC圖略〔6〕F(A,B,C,D)=M(5,7,13,15)解：F=B+D圖略〔7〕F(A,B,C,D)=M(1,3,9,10,14,15)解：F=AD+AB+CD+BC+ABCD圖略〔8〕F(A,B,C,D,E)=m(0,4,5,6,7,8,11,13,15,16,20,21,22,23,24,25,27,29,31)解：F=CDE+圖略用卡諾圖將以下函數(shù)化為最簡或與式〔1〕F(A,B,C)=m(0,1,2,4,5,7)解：F=(A+B+C)(A+B+C)圖略〔2〕F(A,B,C)=M(5,7,13,15)解：F=(B+D)圖略：F1(A,B,C)=m(1,2,3,5,7)+(0,6)，F(xiàn)2(A,B,C)=m(0,3,4,6)+(2,5)，求F=F1F2的最簡與或式解：F=A+B解：〔1〕推導(dǎo)輸出表達(dá)式〔略〕 (2)列真值表〔略〕〔3〕邏輯功能：當(dāng)M=0時，實(shí)現(xiàn)3位自然二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成3位循環(huán)碼。當(dāng)M=1時，實(shí)現(xiàn)3位循環(huán)碼轉(zhuǎn)換成3位自然二進(jìn)制碼。分析圖電路的邏輯功能。解：(1)從輸入端開始，逐級推導(dǎo)出函數(shù)表達(dá)式?！猜浴?2)列真值表?！猜浴?3)確定邏輯功能。假設(shè)變量A、B、C和函數(shù)F1、F2均表示一位二進(jìn)制數(shù)，那么，由真值表可知，該電路實(shí)現(xiàn)了一位全減器的功能。A、B、C、F1、F2分別表示被減數(shù)、減數(shù)、來自低位的借位、本位差、本位向高位的借位。解：實(shí)現(xiàn)1位全加器。設(shè)ABCD是一個8421BCD碼，試用最少與非門設(shè)計一個能判斷該8421BCD碼是否大于等于5的電路，該數(shù)大于等于5，F(xiàn)=1；否那么為0。解：邏輯電路如以下圖所示：試設(shè)計一個2位二進(jìn)制數(shù)乘法器電路。解：為了使電路盡量簡單，希望門數(shù)越少越好，本電路是四輸出函數(shù)，圈卡諾圈時要盡量選擇共有的卡諾圈以減少邏輯門的數(shù)量。電路圖略。試設(shè)計一個將8421BCD碼轉(zhuǎn)換成余3碼的電路。解：電路圖略。在雙軌輸入條件下用最少與非門設(shè)計以下組合電路：解：略在雙軌輸入信號下，用最少或非門設(shè)計題4.7的組合電路。解：將表達(dá)式化簡為最簡或與式：(1)F=(A+C)(A+B+C)=A+C+A+B+C(2)F=(C+D)(B+D)(A+B+C)=C+D+B+D+A+B+C(3)F=(A+C)(A+B+D)(A+B+D)=A+C+A+B+D+A+B+D(4)F=(A+B+C)(A+B+C)=A+B+C+A+B+C輸入波形A、B、C、D，如圖P4.4所示。采用與非門設(shè)計產(chǎn)生輸出波形如F的組合電路。解：F=AC+BC+CD電路圖略室對3種編碼控制，按緊急次序排列優(yōu)先權(quán)上下是：火警、急救、普通，分別編碼為11，10，01。試設(shè)計該編碼電路。解：略試將2/4譯碼器擴(kuò)展成4/16譯碼器解：A1A1ENY3A02/4Y2譯碼器Y1Y0A3A2ENA12/4(4)A0ENA12/4(4)A0Y0Y1Y2Y3ENA12/4(2)A0Y0Y1Y2Y3ENA12/4(1)A0Y0Y1Y2Y3A1A0ENA12/4(3)A0Y0Y1YENA12/4(3)A0Y0Y1Y2Y3Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y15試用74138設(shè)計一個多輸出組合網(wǎng)絡(luò)，它的輸入是4位二進(jìn)制碼ABCD，輸出為：F1：ABCD是4的倍數(shù)。F2：ABCD比2大。F3：ABCD在8～11之間。F4：ABCD不等于0。解：電路如以下圖所示：試將八選一MUX擴(kuò)展為六十四選一MUX。解：方法一：

YY7Y6Y1Y0D63D57D56D55D49D48D15D9D8D7D1D0A0A1A2A3A4A5001A2Y0A1Y1A0Y274138Y3E1Y4E2AY5E2BY6Y71ENA2A1A0D0D174151(8)YD2D3D4D5D6D7ENYY7Y6Y1Y0D63D57D56D55D49D48D15D9D8D7D1D0A0A1A2A3A4A5001A2Y0A1Y1A0Y274138Y3E1Y4E2AY5E2BY6Y71ENA2A1A0D0D174151(8)YD2D3D4D5D6D7ENA2A1A0D0D174151(7)YD2D3D4D5D6D7ENA2A1A0D0D174151(2)YD2D3D4D5D6D7ENA2A1A0D0D174151(1)YD2D3D4D5D6D7方法一電路圖方法二：YA3A4A5ENA2A1A0D0D174151(1)YD2D3D4D5D6D7Y7Y6Y1Y0D63D57D56D55D49D48D15D9D8D7D1D0A0A1A2ENA2A1A0D0D174151(8)YD2D3D4D5D6D7ENA2YA3A4A5ENA2A1A0D0D174151(1)YD2D3D4D5D6D7Y7Y6Y1Y0D63D57D56D55D49D48D15D9D8D7D1D0A0A1A2ENA2A1A0D0D174151(8)YD2D3D4D5D6D7ENA2A1A0D0D174151(7)YD2D3D4D5D6D7ENA2A1A0D0D174151(2)YD2D3D4D5D6D7ENA2A1A0D0D174151(1)YD2D3D4D5D6D7方法二電路圖試用74151實(shí)現(xiàn)以下函數(shù)：解：(1)電路圖如下所示：(2)F(A,B,C)=AB+AB+C解：ENENA2A1A0D0D174151YD2D3D4D5D6D7ABC01111101F(3)F(A,B,C,D)=ABC+BCD+ACD解：ENENA2A1A0D0D174151YD2D3D4D5D6D7ABC00D001DDF解：令A(yù)=A2、B=A1、C=A0那么：D0=D7=D,D1=D,D6=1,D2=D3=D4=D5=0。相應(yīng)的電路圖如以下圖所示：(5)F(A,S,C,D,E)=ABCD+ABCE+BCDE解：電路圖略。用?74153實(shí)現(xiàn)以下函數(shù)：解：電路圖如下：〔2〕F(A,B,C)=m(1,2,4,7)ENAENA1A0D0YD1D2D3ABCCCCF4.16試在圖的根底上增加一片7485，構(gòu)成25位數(shù)據(jù)比擬器。解：==A3A2A1A0B3B(A>B)i(A=B)i7485(A<B)iFA>BFA=BFA<BA20B20A24AB24B23B22B21=A3A2A1A0B3B(A>B)i(A=B)i7485(A<B)iFA>BFA=BFA<BA5B5A9AB9B8B7B6A3A2A1A0B3B(A>B)i(A=B)i7485(A<B)iFA>BFA=BFA<B0=A3A2A1A0B3B(A>B)i(A=B)i7485(A<B)iFA>BFA=BFA<BA0B0A4AB4B3B2B1=A3A2A1A0B3B(A>B)i(A=B)i7485(A<B)iFA>BFA=BFA<BA10B10A14AB14B13B12B11=A3A2A1A0B3B(A>B)i(A=B)i7485(A<B)iFA>BFA=BFA<BA15B15A19AB19B18B17B16FA>BFA=BFA<B設(shè)A=A3A2A1A0,B=B3B2B1B0均為8421BCD碼。試用74283設(shè)計一個A、B的求和電路。〔可用附加器件〕解：設(shè)COS3S2S1S0為A、B的二進(jìn)制和，那么當(dāng)CO=1或S3S2S1S0>1001時，須加0110修正項(xiàng)進(jìn)行調(diào)整，計算結(jié)果為C4C300S0S1S2S3A3A2A1COA0S3CI74283S2B3S1B2S0B1B01B0B1B2B3A0A1A2A3A3A2A00S0S1S2S3A3A2A1COA0S3CI74283S2B3S1B2S0B1B01B0B1B2B3A0A1A2A3A3A2A1COA0S3CI74283S2B3S1B2S0B1B0C4C3C2C1C0用74283將8421BCD碼轉(zhuǎn)換為余3BCD碼。解：電路圖如右所示：用74283將8421BCD碼轉(zhuǎn)換為5421BCD碼。解：設(shè)A=A3A2A1A0，B=B3B2B1B0是兩個4位二進(jìn)制數(shù)。試用7485和74157〔四二選一MUX分析如以下圖所示的組合網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)ABCD從0100向1101變化時和ABCD從1000向1101變化時，是否會出現(xiàn)冒險？試用增加多余項(xiàng)和取樣脈沖的方法來防止冒險現(xiàn)象。解：1.當(dāng)ABCD從0100向1101變化時：電路中存在功能冒險。2.當(dāng)ABCD從1000向1101變化時：電路中不存在功能冒險。再判斷是否有邏輯冒險：AC=10時，存在0型邏輯冒險。3．增加多余項(xiàng)的方法消除邏輯冒險：4．加取樣脈沖法防止冒險：根本觸發(fā)器的邏輯符號與輸入波形如圖P5.1所示。試作出Q、Q的波形。圖P5.2電路，在開關(guān)S由A點(diǎn)撥到B點(diǎn)，再由B點(diǎn)撥回A點(diǎn)過程中，A、B兩點(diǎn)電壓波形如圖中所示。試作出Q和Q端的波形。分析圖P5.3的邏輯功能：列出真值表，導(dǎo)出特征方程并說明SD、RD的有效電平。解：(1)列真值表如下下略對于圖P5.4電路，試導(dǎo)出其特征方程并說明對A、B的取值有無約束條件。解：(1)列真值表如下下略試寫出圖P5.5觸發(fā)器電路的特征方程。CP=0時，CP=0時，Qn+1=Qn試寫出圖P5.6各觸發(fā)器電路的特征方程?！瞓〕～〔h〕略維阻D觸發(fā)器的CP和D信號如下圖，設(shè)觸發(fā)器Q端的初態(tài)為“0”，試作Q端波形。圖圖P5.8維阻D觸發(fā)器構(gòu)成的電路如圖P5.8所示，試作Q端波形。解：特征方程為：，Q端波形如圖P5.8所示。畫出圖中Q端的波形。設(shè)初態(tài)為“0”。解：Q端波形如圖P5.10所示。畫出圖電路Q端的波形。設(shè)初態(tài)為“0”。解：Q端波形如圖P5.11所示。1、Q2的波形。Q端波形如圖P5.12所示。畫出圖P5.13電路中Q1和Q2的波形。試作出圖中Q端和Z端的波形。設(shè)Q的初態(tài)為“0”。解：Q、Z端波形如圖P5.14所示。畫出圖P5.15電路中Q端的波形。解：Q端波形如圖P5.15所示。A、QB的波形。解：Q端波形如圖P5.16所示。1、Q2的波形。解：Q端波形如圖P5.17所示。1和Q2的波形〔設(shè)Q1和Q2的初態(tài)均為“0”〕，并說明Q1和Q2對于CP2各為多少分頻。解：Q端波形如圖P5.18所示。Q1和Q2對于CP2都是4分頻，即電路如圖P5.19，試作出Q端的波形。設(shè)Q的初態(tài)為“0”。解：Q端波形如圖P5.19所示。輸入uI、輸出uO波形分別如圖P5.20所示，試用兩個D觸發(fā)器將該輸入波形uI轉(zhuǎn)換成輸出波形uO。解：實(shí)現(xiàn)電路如圖P5.20所示。試分別用公式法和列表圖解法將主從SR觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成JK觸發(fā)器。解：略6.1試分析以下圖所示電路。解：1〕分析電路結(jié)構(gòu)：略2〕求觸發(fā)器鼓勵函數(shù)：略3)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表：略4)邏輯功能：實(shí)現(xiàn)串行二進(jìn)制加法運(yùn)算。X1X2為被加數(shù)和加數(shù)，Qn為低位來的進(jìn)位，Qn+1表示向高位的進(jìn)位。且電路每來一個CP，實(shí)現(xiàn)一次加法運(yùn)算，即狀態(tài)轉(zhuǎn)換一次。例如X1=110110，X2=110100，那么運(yùn)算如下表所示：LSBMSB節(jié)拍脈沖CPCP1CP2CP3CP4CP5CP6CP7被加數(shù)X10110110加數(shù)X20010110低位進(jìn)位Qn0001011高位進(jìn)位Qn+10010110本位和Z01010116.2試作出101序列檢測器得狀態(tài)圖，該同步電路由一根輸入線X，一根輸出線Z，對應(yīng)與輸入序列的101的最后一個“1”，輸出Z=1。其余情況下輸出為“0”。101序列可以重疊，例如：X：010101101Z：000101001101序列不可以重疊，如：X：0101011010Z：0001000010解：1〕S0：起始狀態(tài)，或收到101序列后重新開始檢測。S1：收到序列起始位“1”S2：收到序列前2位“10”2〕對以下原始狀態(tài)表進(jìn)行化簡：(a)解：1〕列隱含表：2〕進(jìn)行關(guān)聯(lián)比擬3〕列最小化狀態(tài)表為：(b)S〔t〕N〔t〕/Z〔t〕X=0X=1AB/0H/0BE/0C/1CD/0F/0DG/0A/1EA/0H/0FE/1B/1GC/0F/0HG/1D/1解：1〕畫隱含表：2〕進(jìn)行關(guān)聯(lián)比擬：3)列最小化狀態(tài)表：S〔t〕N〔t〕/Z〔t〕X=0X=1ab/0h/0be/0a/1ea/0h/0he/1b/1試畫出用MSI移存器74194構(gòu)成8位串行并行碼的轉(zhuǎn)換電路〔用3片74194或2片74194和一個D觸發(fā)器〕。解：1〕用3片74194：2〕用2片74194和一個D觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移表同上。試畫出74194構(gòu)成8位并行串行碼的轉(zhuǎn)換電路狀態(tài)轉(zhuǎn)移表：Q0'Q1'Q2'Q3'Q4'Q5'Q6'Q7'Q8'M0M操作啟動11準(zhǔn)備并入CP10D0'D1'D2'D3'D4'D5'D6'D7'10準(zhǔn)備右移CP210D0'D1'D2'D3'D4'D5'D6'10準(zhǔn)備右移CP3110D0'D1'D2'D3'D4'D5'10準(zhǔn)備右移CP41110D0'D1'D2'D3'D4'10準(zhǔn)備右移CP511110D0'D1'D2'D3'10準(zhǔn)備右移CP6111110D0'D1'D2'10準(zhǔn)備右移CP71111110D0'D1'10準(zhǔn)備右移CP811111110D0'11準(zhǔn)備并入6.6試分析題圖電路，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并說明有無自啟動性。解：鼓勵方程：略狀態(tài)方程：略狀態(tài)轉(zhuǎn)移表：111序號111Q3Q2Q1110010001000有效循環(huán)0110010001000有效循環(huán)12345000001010011100101011100101偏離狀態(tài)011100101110111111000狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖該電路具有自啟動性。圖P6.7為同步加/減可逆二進(jìn)制計數(shù)器，試分析該電路，作出X=0和X=1時的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表。XQ4nQ3nQ2nQ1nQ4n+1Q3n+1Q2n+1Q1n+1Z00000111110111111100011101101001101110000110010110010111010001010100100100110000010000111000111011000011001010001010100000100001100001100100000100001000001000011000000010100010010010010001101001101000101000101010101011001011001110101111000011000100101100110100110101011011011110001110011010111011110011110111111111100000分析圖電路，畫出其全狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并說明能否自啟動。解：狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖：偏離態(tài)能夠進(jìn)入有效循環(huán)，因此該電路具有自啟動性。邏輯功能：該電路是一個M=5的異步計數(shù)器。用IKFF設(shè)計符合以下條件的同步計數(shù)器電路。當(dāng)X=0時為M=5的加法計數(shù)器，其狀態(tài)為0，1，2，3，4。當(dāng)X=1時為M=5的減法計數(shù)器，其狀態(tài)為7，6，5，4，3。解：試改用D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)第9題所述功能的電路。解：略試用JKFF設(shè)計符合圖波形，并且具備自啟動性的同步計數(shù)電路。CP012345Q1Q2Q3解：略6.12用四個DFF設(shè)計以下電路：異步二進(jìn)制加法計數(shù)器。在〔1〕的根底上用復(fù)“0”法構(gòu)成M=12的異步加法計數(shù)器。解：〔1〕〔2〕反應(yīng)狀態(tài)為11006.13用四個DFF設(shè)計以下電路：〔1〕異步二進(jìn)制減法計數(shù)器。〔2〕在〔1〕的根底上用復(fù)“0”法構(gòu)成M=13的異步計數(shù)器。解：題6.13〔2〕電路圖用DFF和適當(dāng)門電路實(shí)現(xiàn)圖的輸出波形Z。提示：先用DFF構(gòu)成M=5的計數(shù)器，再用Q3、Q2、Q1和CP設(shè)計一個組合網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)輸出波形。CPZ000001010011100解：試用DFF和與非門實(shí)現(xiàn)圖“待設(shè)計電路”。要求發(fā)光二極管前3s亮，后2s暗，如此周期性重復(fù)。解：6.16試寫出圖中各電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表。(b)解：〔a〕(b)CR=Q3Q1LD=Q3Q1Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0000000010010001101000101011001111000100100110100010101100111100010011010M=10M寫出圖電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表及模長M=?解：狀態(tài)轉(zhuǎn)移表：Q3Q2Q1Q000000011010001111000101111001111置3置7置11置15M=8試分析圖能實(shí)現(xiàn)M=?的分頻。解：74161〔1〕的Q3接至74161〔2〕的CP，兩74161為異步級聯(lián)，反應(yīng)狀態(tài)為〔4C〕H=76，又利用異步清0端，所以M=76。6.19試用74161設(shè)計循環(huán)順序?yàn)?,1,2,3,4,5,10,11,12,13,14,15,0,1…的模長為12的計數(shù)電路。解：為了使其具有自啟動性，將Q3，Q1接入與非門。試用74161設(shè)計能按8421BCD譯碼顯示的0~59計數(shù)的60分頻電路。解：CPCPM=6M=10試用TFF實(shí)現(xiàn)符合下述編碼表的電路。Q3Q2Q1Q0000001000101011001111000110011011111解：略。試分析圖6.22〔a〕〔b〕2個計數(shù)器的分頻比為多少？解：M=M1×M2=63試說明圖電路的模值為多少，并畫出74160〔Ⅰ〕的Q0、Q1、Q2、Q3端，74160〔Ⅱ〕的Q0和RD端的波形，至少畫出一個周期。解：M=150123456789101112131415(Ⅰ)Q0(Ⅰ)Q1(Ⅰ)Q2(Ⅰ)Q3(Ⅱ)Q0RD試寫出圖6.24中各電路的狀態(tài)編碼表及模長。解：〔1〕異步清0，8421BCD碼〔2〕異步置95421BCD碼Q3Q2Q1Q0Q0Q3Q2Q100000001001000110100M=500000001001000110100100010011100M=86.25試用7490設(shè)計用8421BCD編碼的模7計數(shù)器?！?〕用R01、R02作反應(yīng)端；〔2〕用S91、S92作反應(yīng)端。解：〔1〕〔2〕試用7490設(shè)計用5421BCD編碼的模7計數(shù)器?！?〕用R01、R02作反應(yīng)端；〔2〕用S91、S92作反應(yīng)端。解：〔1〕〔2〕解：M1=6，M2=8電路的模長應(yīng)為6和8的最小公倍數(shù)24，即M=24。寫出圖6.28的模長及第一個狀態(tài)和最后一個狀態(tài)。解：M1=7，M2=8電路的模長應(yīng)為7和8的最小公倍數(shù)56，即M=56。圖6.29是串入、并入—串出8位移存器74165的邏輯符號。試用74165設(shè)計一個并行—串行轉(zhuǎn)換電路，它連續(xù)不斷地將并行輸入的8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行輸出，即當(dāng)一組數(shù)據(jù)串行輸出完畢時，立即裝入一組新的數(shù)據(jù)。所用器件不線，試設(shè)計出完整的電路。解：電路如圖6.30所示，試寫出其編碼表及模長并說明理由。解：Q3Q2Q1Q0000000010010001101000101011001111000M=10，因?yàn)榉磻?yīng)狀態(tài)為1100，在8421BCD碼中不會出現(xiàn)。所以模長仍為10。現(xiàn)用信號為f1=100Hz的矩形波，試用兩塊7490將該信號變換成f0=2Hz的方波。解：M1=5〔8421BCD〕M2=10〔5421BCD〕試用一片7490和一個JKFF構(gòu)成M=12的分頻電路。并要求該電路的第一狀態(tài)為0001。解：在上題中，假設(shè)要求其輸出為8421BCD譯碼顯示時，即計數(shù)狀態(tài)為01，02，…，11，12編碼。試再用一片7490和一個JKFF實(shí)現(xiàn)電路。解：試用一片7490和一片八選一數(shù)據(jù)選擇器74151實(shí)現(xiàn)圖6.14輸出波形Z。CPZ解：用DFF設(shè)計移位型序列信號發(fā)生器，要求產(chǎn)生的序列信號為11110000…〔2〕111100100…。解：〔1〕電路圖為：〔2〕試用DFF設(shè)計一個序列信號發(fā)生器。使該電路產(chǎn)生序列信號1110100…。解：試用JKFF設(shè)計循環(huán)長度M=12的序列信號發(fā)生器。解：該題要求設(shè)計一個序列長度的序列信號發(fā)生器，可以用修改最長線性序列的方法得到分析圖6.28電路，試寫出其編碼表及模長。解：狀態(tài)編碼表為：(其中Q0為第二個74194的Q0)序號Q0Q1Q2Q3Q0'Z啟動123456789000001000011000111001111011111011110011100011000010000011111因此M=10。試寫出圖6.39的74194輸出端的編碼表及數(shù)據(jù)選擇器輸出端F處的序列信號。解：F處的序列為：0100001011。寫出圖6.40中74161輸出端的狀態(tài)編碼表及74151輸出端產(chǎn)生的序列信號。解：F處的序列信號為：1111000110。6.410處的序列信號。解：Q0用74194設(shè)計序列信號發(fā)生器產(chǎn)生序列信號：〔1〕1110010，…；〔2〕101101,…。解：〔1〕F11111=1M1Q0Q1Q2Q3M074F11111=1M1Q0Q1Q2Q3M074194CRDSRDSL>CPD0D1D2D3〔2〕FFM1Q0Q1Q2Q3M0M1Q0Q1Q2Q3M074194CRDSRDSL>CPD0D1D2D31111CPCP00題6.42〔2〕電路圖試用74161、74151及少量與非門實(shí)現(xiàn)如下功能：當(dāng)S=0時，產(chǎn)生序列1011010；當(dāng)S=1時，產(chǎn)生序列1110100。解：END0D174151YD2D3D4DEND0D174151YD2D3D4D5D6D71S1S1SSSSF1P1PQ3Q2Q1Q0T74161QccLDCR>CPD3D2D1D01111CPCP試用74161、74151及假設(shè)干與非門設(shè)計一電路同時輸出兩個不同的序列信號：Z1=111100010和Z2=101110001。〔不另加控制信號〕解：DSL111101Q0101Q011CP0END0D174151YD2D3D4D5D6DDSL111101Q0101Q011CP0END0D174151YD2D3D4D5D6D7PQ3Q2Q1Q0T74161QccLDCR>CPD3D2D1D0ZZ2Z1Z1114電路圖設(shè)計一個小汽車尾燈控制電路。小汽車左、右兩側(cè)各有3個尾燈，要求：〔1〕左轉(zhuǎn)彎時，在左轉(zhuǎn)彎開關(guān)控制，左側(cè)3個燈按題圖P6.45所示周期性地亮與滅；〔2〕右轉(zhuǎn)彎時，在右轉(zhuǎn)彎開關(guān)控制，左側(cè)3個燈按題圖P6.45所示周期性地亮與滅；〔3〕左、右兩個開關(guān)都作用時，兩側(cè)的燈做同樣的周期地亮與滅；〔4〕在制動開關(guān)〔制動器〕作用時，6個尾燈同時亮。假設(shè)在轉(zhuǎn)彎情況下制動，那么3個轉(zhuǎn)向尾燈正常動作，另一側(cè)3個尾燈那么均亮。BCABCA亮滅滅亮滅滅圖P解：電路圖如下：

1ST11ST1CR1CR1DRDQ>C1SDD>C1SDQD>C1SDQDRDQ>D>C1SDQCPCP111QRCQQRCQRBQRA右尾燈左尾燈右尾燈左尾燈QLAQLBQLCQLAQLBQLCSSTCCL11111DRDQ>C1SDQDRDQ>C1SDQDRDQ>C1SDQ11111D>C1SDQD>C1SDQD>C1SDQ由T213構(gòu)成的電路如圖P6.46所示，試作出QA，QB，QC，QD，QCC的波形。解：在ROM中，什么是“字?jǐn)?shù)”，什么是“位數(shù)”？如何標(biāo)注存儲器的容量？解：地址譯碼器的輸出線稱作字線，字?jǐn)?shù)表示字線的個數(shù)；存儲矩陣的輸出線稱作位線(數(shù)據(jù)線)。位數(shù)表示位線的個數(shù)。字線和位線的每個交叉占處有—個存儲單元。因此存儲容量用“字?jǐn)?shù)×位數(shù)”表示。固定ROM、PROM、EPROM、E2PROM之間有何異同？解：固定ROM、PROM、EPROM、E2PROM都是只讀存儲器，它們的工作原理和結(jié)構(gòu)相同，都是由地址譯碼器、存儲矩陣和輸出電路構(gòu)成，當(dāng)?shù)刂纷g碼器選中某一個字后，該字的假設(shè)干位同時由輸出電路輸出，存儲矩陣由M個字、每個字N位的存儲單元構(gòu)成。它們的不同之處在于存儲單元的寫入和擦除方式不同。固定ROM出廠時結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)已經(jīng)固定，用戶不能更改，適于存儲大批量生產(chǎn)的程序和數(shù)據(jù)，常被集成到微控制器中作為程序存儲器；PROM可由用戶寫入數(shù)據(jù)，但只能一次性寫入，之后不能更改。適于存儲中、小批量生產(chǎn)的程序和數(shù)據(jù)；EPROM數(shù)據(jù)可通過紫外線擦除，重新寫入?？刹脸龜?shù)百次，寫入一個字節(jié)需50ms。適用于開發(fā)研制階段存儲數(shù)據(jù)和程序，并可經(jīng)常修改；E2PROM數(shù)據(jù)可通過電擦除，因此在工作時間可隨時擦寫?？刹脸龜?shù)10~1000萬次，寫入一個字節(jié)需20ms。適合于信息量不大，經(jīng)常要改寫，掉電后仍保存的場合。試用ROM陣列圖實(shí)現(xiàn)以下一組多輸出邏輯函數(shù) F1(A,B,C)=AB+AB+BC F2(A,B,C)=m(3,4,5,7) F3(A,B,C)=ABC+ABC+ABC+ABC+ABC解：1111ABCF1F2F3圖用適當(dāng)規(guī)模PROM設(shè)計2位全加器，輸入被加數(shù)及加數(shù)分別為a2a1和b2b1，低位來的進(jìn)位是CI，輸出本位和21以及向高位的進(jìn)位CO2。解：陣列圖如下圖：1111a1b1CO2211b2a2CI1圖用PROM實(shí)現(xiàn)以下碼制轉(zhuǎn)換：〔1〕4位二進(jìn)制自然碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制格雷碼?！?〕4位二進(jìn)制格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制自然碼。圖題9.5〔1〕的陣列圖圖題9.5〔2〕的陣列圖ROM和RAM的主要區(qū)別是什么？它們各適用于那些場合？答：主要區(qū)別是ROM工作時只能讀出，不能寫入，但斷電以后所存數(shù)據(jù)不會喪失；RAM工作時能對位讀寫，但掉電以后數(shù)據(jù)喪失。ROM適用于存放固定信息；RAM適用于存放暫存信息。有容量為256×4,64K×1,1M×8,128K×16為的ROM,試分別答復(fù):這些ROM有多少個根本存儲單元?這些ROM每次訪問幾個根本存儲單元?這些ROM個有多少個地址線?答:(1)分別有1024個,1024×64個,1M×8,128K×16個〔2〕分別為4個,1個,8個,16個〔3〕分別有2, 16,20,17條地址線 2114RAM〔1024×4位〕的存儲器為64×64矩陣，它的地址輸入線，行地址輸入線，列地址輸入線，輸入/輸出線各是多少條？每條列選擇輸出線同時接幾位？答：地址輸入線10條；行地址輸入線6條；列地址輸入線4條；輸入輸出線4條；每條列選輸出線同時接四位。試用5位擴(kuò)展方法將兩片256×4位的RAM組成一個256×8的RAM，畫出電路圖。圖用2114構(gòu)成2K×8的靜態(tài)存儲器，畫出邏輯圖〔參閱教材P236例〕說明串行存儲器與ROM、RAM的區(qū)別。串行存儲器根據(jù)不同可分為哪幾種形式？根據(jù)移位存放器采用的類型不同又分為哪幾種？答：〔1〕SAM工作時既可讀出又可寫入，這一點(diǎn)相當(dāng)于RAM而不同于ROM，但RAM可對位讀寫，而SAM中數(shù)據(jù)是按次序串行寫入或讀出，讀寫時間較長，但是是非破壞性讀寫?！?〕按結(jié)構(gòu)分類可分為：先進(jìn)先出、先進(jìn)后出。〔3〕可分為MOS移位存放器型SAM和CCD移位存放器型SAM。PLD器件有哪幾種分類方法？按不同的方法劃分PLD器件分別有哪幾種類型？解：PLD器件通常有兩種分類方法：按集成度分類和按編程方法分類。按集成度分類，PLD器件可分為低密度可編程邏輯器件〔LDPLD〕和高密度可編程邏輯器件〔HDPLD〕兩種。具體分類如下：按編程方法分類，PLD器件可分為一次性編程的可編程邏輯器件、紫外線可擦除的可編程邏輯器件、電可擦除的可編程邏輯器件和采用SRAM結(jié)構(gòu)的可編程邏輯器件四種。PLA、PAL、GAL和FPGA等主要PLD器件的根本結(jié)構(gòu)是什么？解：PLA的與陣列、或陣列都可編程；PAL的與陣列可編程、或陣列固定、輸出結(jié)構(gòu)固定；GAL的與陣列可編程、或陣列固定、輸出結(jié)構(gòu)可由用戶編程定義；FPGA由CLB、IR、IOB和SRAM構(gòu)成。邏輯功能塊〔CLB〕排列成陣列結(jié)構(gòu)，通過可編程的內(nèi)部互連資源〔IR〕連接這些邏輯功能塊，從而實(shí)現(xiàn)一定的邏輯功能，分布在芯片四周的可編程I/O模塊〔IOB〕提供內(nèi)部邏輯電路與芯片外部引出腳之間的編程接口，呈陣列分布的靜態(tài)存儲器〔SRAM〕存放所有編程數(shù)據(jù)。PAL器件的輸出與反應(yīng)結(jié)構(gòu)有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？解：PAL器件的輸出與反應(yīng)結(jié)構(gòu)有以下幾種：專用輸出結(jié)構(gòu)：輸出端為一個或門或者或非門或者互補(bǔ)輸出結(jié)構(gòu)?？删幊梯斎?輸出結(jié)構(gòu)：輸出端具有輸出三態(tài)緩沖器和輸出反應(yīng)的特點(diǎn)。存放器輸出結(jié)構(gòu)：輸出端具有輸出三態(tài)緩沖器和D觸發(fā)器，且D觸發(fā)器的端又反應(yīng)至與陣列。異或輸出結(jié)構(gòu)：與存放器輸出結(jié)構(gòu)類似，只是在或陣列的輸出端又增加了異或門。試分析圖給出的用PAL16R4構(gòu)成的時序邏輯電路的邏輯功能。要求寫出電路的鼓勵方程、狀態(tài)方程、輸出方程，并畫出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。工作時，11腳接低電平。圖中畫“×”的與門表示編程時沒有利用，由于未編程時這些與門的所有輸入端均有熔絲與列線相連，所以它們的輸出恒為0。為簡化作圖，所有輸入端交叉點(diǎn)上的“×”不再畫，而改用與門符號里面的“×”代替?！蔡崾荆篟為同步清0控制端，C為進(jìn)位信號輸出端〕解：電路的邏輯功能：輸出為循環(huán)碼的模16加法計數(shù)器，R為同步清0控制端，1有效，C為進(jìn)位信號輸出端，為0時，表示計數(shù)器處于最大值。GAL和PAL有哪些異同之處？各有哪些突出特點(diǎn)？解：GAL和PAL相同之處：根本結(jié)構(gòu)都是與陣列可編程，或陣列固定的PLD。相異之處：PAL的輸出結(jié)構(gòu)固定，而GAL的輸出結(jié)構(gòu)可由用戶編程確定；相當(dāng)一局部的PAL器件采用熔斷絲工藝，而GAL器件采用EECMOS工藝。突出特點(diǎn)：用PAL器件設(shè)計電路時，不同的應(yīng)用場合，應(yīng)選用不同型號的PAL器件，且相當(dāng)一局部的PAL器件為一次性編程。同一型號的GAL器件可應(yīng)用于不同的設(shè)計場合，且可屢次編程。GAL16V8的OLMC有哪幾種具體配置？解：在SYN、AC0、AC1〔n〕的控制下，OLMC可配置成5種不同的工作模式：SYN=1，AC0=0，AC1〔n〕=1時，為專用輸入模式；SYN=1，AC0=0，AC1〔n〕=0時，為專用組合輸出模式；SYN=1，AC0=1，AC1〔n〕=1時，為反應(yīng)組合輸出模式；SYN=0，AC0=1，AC1〔n〕=1時，為時序電路中的組合輸出模式；SYN=0，AC0=1，AC1〔n〕=0時，為存放器輸出模式；ispGAL16Z8在結(jié)構(gòu)上與GAL16V8相比有哪些異同之處？解：ispGAL16Z8除了包含有GAL16V8的結(jié)構(gòu)外，比GAL16V8增加了4條引線：數(shù)據(jù)時鐘DCLK，串行數(shù)據(jù)輸入SDI，串行數(shù)據(jù)輸出SDO及方式控制MODE；增加了與編程有關(guān)的附加控制邏輯和移位存放器。GAL16V8的電子標(biāo)簽有什么作用？它最多由幾個字符組成？加密后電子標(biāo)簽還能否讀出？解：電子標(biāo)簽起到標(biāo)識作用，可供用戶存放各種備查的信息，如器件的編號、電路的名稱、編程日期、編程次數(shù)等。電子標(biāo)簽最多可由8個字節(jié)的任意字符組成。它不受加密位的控制，隨時都可訪問讀出。GAL16V8用作時序邏輯設(shè)計時，其時鐘和輸出使能信號怎樣參加？輸出使能信號是高電平有效還是低電平有效？解：GAL16V8用作時序邏輯設(shè)計時，1腳接時鐘信號CLK，11腳接輸出使能信號，為低電平有效。GAL16V8每個輸出最多可有多少個乘積項(xiàng)？如要求用GAL16V8來實(shí)現(xiàn)包含9個乘積項(xiàng)的函數(shù)F=PT1+PT2+PT3+PT4+PT5+PT6+PT7+PT8+PT9，怎么辦？解：GAL16V8每個輸出最多可有8個乘積項(xiàng)。令F1=PT1+PT2+PT3+PT4+PT5+PT6+PT7，用2個OLMC來實(shí)現(xiàn)函數(shù)F〔此時GAL16V8的OLMC工作在反應(yīng)組合輸出模式，最多能實(shí)現(xiàn)7個乘積項(xiàng)相加〕，一個OLMC實(shí)現(xiàn)7個乘積項(xiàng)相加〔即函數(shù)F1〕，從相應(yīng)的芯片引腳輸出并反應(yīng)到與陣列，使F1作為一個輸入項(xiàng)，另一個OLMC實(shí)現(xiàn)F1和PT8、PT9相加，從相應(yīng)的芯片引腳輸出，從而實(shí)現(xiàn)函數(shù)F。Xilinx公司LCA系列的FPGA由哪幾種邏輯單元組成？這些邏輯單元分別起什么作用？解：Xilinx公司LCA系列的FPGA由可編程邏輯模塊〔CLB〕、可編程I/O模塊〔IOB〕、可編程互連資源〔IR〕和靜態(tài)存儲器〔SRAM〕4種邏輯單元組成。CLB用來實(shí)現(xiàn)規(guī)模不大的組合或時序邏輯電路；IOB用來連接內(nèi)部邏輯電路與芯片外部引出腳；IR用來連接CLB與CLB，CLB與IOB，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯功能；SRAM存放編程數(shù)據(jù)。XC2000系列的CLB的組合邏輯電路的輸入線和輸出線各有幾根？能夠?qū)崿F(xiàn)什么樣的邏輯函數(shù)？解：XC2000系列的CLB的組合邏輯電路有4個輸入線〔A、B、C、D〕和2個輸出線〔X、Y〕。能夠?qū)崿F(xiàn)4變量組合邏輯函數(shù)、或兩個3變量的組合邏輯函數(shù)、或含有A、B、C、D、Q五個變量的組合邏輯函數(shù)。XC2000系列的IOB能夠配置為哪幾種IO形式？解：XC2000系列的IOB能夠配置為5種IO形式：組合輸入、存放器輸入、組合輸出、帶三態(tài)控制的輸出緩沖、雙向I/O。XC2000系列的IR有哪幾種形式？分別起什么作用？解：XC2000系列的IR可分為三類：金屬線、開關(guān)矩陣和可編程連接點(diǎn)。金屬線又可分為通用互連、直接互連和長線三種，金屬線是連接各模塊的通道，形成由多個CLB、IOB組成的電路；開關(guān)矩陣、可編程連接點(diǎn)都為可編程開關(guān)，用來連接各金屬線段。ispLSI器件在結(jié)構(gòu)上分為幾個局部？解：ispLSI器件在結(jié)構(gòu)上分為5個局部：通用邏輯模塊〔GLB〕、集總布線區(qū)〔GRP〕、輸出布線區(qū)〔ORP〕、輸入/輸出單元〔IOC〕和時鐘分配網(wǎng)絡(luò)。ispLSI1000系列的GLB分幾個局部？各有什么功能？解：ispLSI1000系列的GLB分為4個局部：與陣列、乘積項(xiàng)共享陣列、4輸出邏輯宏單元和控制邏輯。與陣列：形成20個乘積項(xiàng)。乘積項(xiàng)共享陣列：允許GLB的4個輸出共享來自與陣列的20個乘積項(xiàng)。4輸出邏輯宏單元：用于實(shí)現(xiàn)組合輸出或時序輸出。控制邏輯：用于產(chǎn)生時鐘信號、復(fù)位信號、輸出使能信號。ispLSI器件中乘積項(xiàng)有多種用途，請列出ispLSI1000系列20個乘積項(xiàng)的功能。解：乘積項(xiàng)0，4，8，13可作為異或門的輸入，或作為或門的輸入，或直接作為觸發(fā)器的輸入。乘積項(xiàng)12，17，18，19可不參加相應(yīng)的或門，乘積項(xiàng)12用作乘積項(xiàng)時鐘或復(fù)位信號，乘積項(xiàng)19可用作復(fù)位信號或輸出使能信號。其余乘積項(xiàng)作或門的輸入。什么是硬件描述語言？與其它HDL語言相比，用VHDL語言設(shè)計電子線路有什么優(yōu)點(diǎn)？解：可以描述硬件電路的功能，信號連接關(guān)系及定時關(guān)系的一種語言，稱為硬件描述語言。和其它HDL語言相比，VHDL語言的優(yōu)點(diǎn)如下：易于共享和交流。易于將VHDL代碼在不向的工作平臺〔如工作站和PC機(jī)〕和開發(fā)工具之間交換。設(shè)計結(jié)果與工藝無關(guān)。設(shè)計者可以專心致力于其功能，即需求標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，而不需要對不影響功能的與工藝有關(guān)的因素花費(fèi)過多的時間和精力。設(shè)計方法靈活、支持廣泛。VHDL語言可以支持自上而下〔TopDown〕和基于庫〔Library-Based〕的設(shè)計方法，支持同步電路、異步電路、FPGA以及其它隨機(jī)電路的設(shè)計。系統(tǒng)硬件描述能力強(qiáng)。VHDL語言具有多層次描述系統(tǒng)硬件功能的能力，可以從系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型直至門級電路。另外，高層次的行為描述可以與低層次的RTL描述和結(jié)構(gòu)描述混合使用。試簡述用VHDL語言設(shè)計電子線路的一般流程。解：所謂用VHDL設(shè)計是指由設(shè)計者編寫代碼，然后用模擬器驗(yàn)證其功能，再把這些代碼綜合成一個與工藝無關(guān)的網(wǎng)絡(luò)表，即翻譯成由門和觸發(fā)器等根本邏輯元件組成的原理圖〔門級電路〕，最后完成硬件設(shè)計。VHDL的一般設(shè)計流程如以下圖P11.2所示，分5步進(jìn)行。圖P11.2VHDL的一般設(shè)計流程第1步：系統(tǒng)分析和劃分。第2步：行為級描述和仿真。第3步：RTL級描述和仿真。第4步：邏輯綜合。第5步：電路物理實(shí)現(xiàn)。VHDL語言由幾個設(shè)計單元組成？分別是什么？哪些局部是可以單獨(dú)編譯的源設(shè)計單元？解：VHDL語言由實(shí)體〔entity〕、結(jié)構(gòu)體〔architecture〕、配置〔configuration〕、包集合〔package〕和庫〔library〕5個局部組成。前4種是可分別編譯的源設(shè)計單元。對下面的功能寫一個實(shí)體(component_a)和一個結(jié)構(gòu)體(rtl)d_out<＝(a_inandb_in)andc_in;類型指定為std_logic。解：entitycomponent_aisport(a_in,b_in,c_in:instd_logic;d_out:outstd_logic);endcomponent_a;--實(shí)體architecturertlofcomponent_aisbegind_out<＝(a_inandb_in)andc_in;endrtl;--結(jié)構(gòu)體一個程序包由哪兩局部組成？包體通常包含哪些內(nèi)容？解：一個程序包由下面兩局部組成：包頭局部和包體局部。包體(body)由包頭中指定的函數(shù)和過程的程序體組成，描述包頭中所說明的子程序〔即函數(shù)和過程〕的行為，包體可以與元件的一個architecture類比。數(shù)據(jù)類型bit在哪個庫中定義？哪個〔哪些〕庫和程序包總是可見的？解：數(shù)據(jù)類型bit在標(biāo)準(zhǔn)庫std中定義。VHDL標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定工作庫work、標(biāo)準(zhǔn)庫std及std庫中的standard程序包總是可見的。VHDL語言中，3類數(shù)據(jù)對象——常數(shù)、變量、信號的實(shí)際物理含義是什么？解：常數(shù)是一個恒定不變的值，在數(shù)字電路設(shè)計中常用來表示電源和地等。變量是一個局部量，用來暫時保存信息，與硬件之間沒有對應(yīng)關(guān)系。信號是電子電路內(nèi)部硬件連接的抽象，是一個全局量，它對應(yīng)地代表物理設(shè)計中的某一條硬件連接線。變量和信號在描述和使用時有哪些主要區(qū)別？解：變量只能在進(jìn)程〔process〕和子程序〔包括函數(shù)〔function〕和過程〔procedure〕兩種〕中說明和使用；是一個局部量，不能將信息帶出對它做出定義的當(dāng)前設(shè)計單元；用來暫時保存信息，與硬件之間沒有對應(yīng)關(guān)系；對變量的賦值是立即生效的，不存在任何的延時行為；賦值符號為“:=”。信號只能在VHDL的并行局部說明，在順序局部和并行局部都可以使用；是一個全局量，用來進(jìn)行進(jìn)程之間的通信；是電子電路內(nèi)部硬件連接的抽象，它對應(yīng)地代表物理設(shè)計中的某一條硬件連接線；對信號的賦值不是立即進(jìn)行的，即需要經(jīng)過一段延時，信號才能得到新值，明顯地表達(dá)了硬件系統(tǒng)的特征；賦值符號為“<=”。bit和std_logic兩種數(shù)據(jù)類型有什么區(qū)別？解：數(shù)據(jù)類型bit只有兩種取值‘0’和‘1’；數(shù)據(jù)類型std_logic有9種取值，分別是‘U’,‘X’,‘0’,‘1’,‘Z’,‘W’,‘L’,‘H’,‘-’；其中，‘U’–Uninitialized〔未定〕‘X’--ForcingUnknown〔強(qiáng)未知〕‘0’--Forcing0〔強(qiáng)0〕‘1’--Forcing1〔強(qiáng)1〕‘Z’--HighImpedance〔高阻〕‘W’--WeakUnknown〔弱未知〕‘L’--Weak0〔弱0〕‘H’--Weak1〔弱1〕‘-’--Don’tcare〔無關(guān)，即不可能情況〕VHDL語言中，以下3個表達(dá)式是否等效？為什么？a＜=notband(cord);a＜=notbandcord;a＜=not(bandc)ord;解：這3個表達(dá)式不等效〔原因略〕。進(jìn)程〔process〕的啟動條件是什么？解：為啟動進(jìn)程，在進(jìn)程結(jié)構(gòu)中必須包含一個顯式的敏感信號表或包含一個wait語句，即只有敏感信號表中或wait語句后的敏感信號發(fā)生變化，進(jìn)程才被啟動。什么是層次化設(shè)計？解：在一個大型設(shè)計中，通常一個實(shí)體〔稱頂層實(shí)體〕中包含假設(shè)干個元件〔實(shí)體〕，并將其相互連接起來。元件可以嵌套，即低層元件又可以包含更低一層的元件。這種設(shè)計方法稱為層次化設(shè)計。利用層次化描述方法可以將已有的設(shè)計成果方便地用到新的設(shè)計中，大大提高設(shè)計效率。用VHDL描述圖p11.13所示的方框圖，即在元件top中例化元件c1〔2次〕和元件c2。解：entitytopisport(a，b，c，d：instd_logic；q：outstd_logic)；endtop；architecturehierarchy_topoftopiscomponentc1port(a，b：instd_logic；q1：outstd_logic)；endcomponent;componentc2port(d1，d2：instd_logic；q：outstd_logic)；endcomponent;signalil，i2：std_logic；beginu1：c1portmap(a，b，il)；u2：c1portmap(c，d，i2)；u3：c2portmap(i1，i2，q)；endhierarchy_top；試用case語句設(shè)計一個四——十六線譯碼器。解：libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;entitydeco_4_16isport(en:instd_logic;a:instd_logic_vector(3downto0);y:outstd_logic_vector(15do