数字逻辑 第四版 第四章 答案

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列出真值表如表1所示。 表1 3○ 由真值表可知，该电路的功能是将四位二进制码转换成Gray码。 4． 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 一个组合电路，该电路输入端接收两个2位二进制数A=A2A1,B=B2B1。 当A＞B时，输出Z=1，否则Z=0。   解答 1○ 根据比较两数大小的法则，可写出输出函数表达式为 11212122 112222 BAABBABA B)AB (ABAZ ++= += 2○根据所得输出函数表达式，可画出逻辑电路图如图6所示。 ABCD WXYZ ABCD WXYZ 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000 图6 5．设计一个代码转换电路，将1位十进制数的余3码转换成2421码。  解答 1○ 设1位十进制数的余3码为ABCD,相应2421码为WXYZ,根据余3码和 2421码的编码法则，可作出真值表如表2所示。 表 2 2○ 由真值表可写出输出函数表达式为 ∑∑ += ,14,15)d(0,1,2,131,12)m(8,9,10,1D)C,B,W(A, ∑∑ += ,14,15)d(0,1,2,131,12)m(7,9,10,1D)C,B,X(A, ∑∑ += ,14,15)d(0,1,2,13,12)m(5,6,8,11D)C,B,Y(A, ∑∑ += ,14,15)d(0,1,2,13,12)m(4,6,8,10D)C,B,Z(A, 化简后可得： DZ DCA DCADCAACDDCAY BCDD)CA(B BCDADACABX AW = ⊕⊕= +++= +++= +++= = 3○ 逻辑电路图如图7所示。 ABCD WXYZ ABCD WXYZ 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 dddd dddd dddd 0000 0001 0010 0011 0100 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 1011 1100 1101 1110 1111 dddd dddd dddd 图7 6．假定X=AB代表一个2位二进制数，试设计满足如下要求的逻辑电路：  (1) Y=X2 (2) Y=X3  (Y也用二进制数表示。)   解答 1○ 假定 AB 表示一个两位二进制数，设计一个两位二进制数平方器。  由题意可知，电路输入、输出均为二进制数，输出二进制数的值是输入二进 制数 AB 的平方。由于两位二进制数能表示的最大十进制数为 3，3 的平方等于 9， 表示十进制数 9需要 4位二进制数，所以该电路应有 4个输出。假定用 WXYZ 表 示输出的 4位二进制数，根据电路输入、输出取值关系可列出真值表如表 3所示 。 表 3 由真值表可写出电路的输出函数表达式为  B Z0,Y ,BAX AB,W ==== 根据所得输出函数表达式，可画出用与非门实现给定功能的逻辑电路图如图 8所示。 A B W X Y Z 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 图8 1○ 假定 AB 表示一个两位二进制数，设计一个两位二进制数立方器。  由题意可知，电路输入、输出均为二进制数，输出二进制数的值是输入二进 制数AB的立方。由于两位二进制数能表示的最大十进制数为3，3的立方等于 27， 表示十进制数 27 需要 5 位二进制数，所以该电路应有 5 个输出。假定用 TWXYZ 表示输出的 5 位二进制数，根据电路输入、输出取值关系可列出真值表如表 4 所示。 表 4   由真值表可写出电路的输出函数表达式为  B ZAB,Y 0,X A, WAB,T ===== 根据所得输出函数表达式，可画出用与非门实现给定功能的逻辑电路图如图 9所示。 A B T W X Y Z 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 图9 7．用与非门设计一个组合电路，该电路输入为1位十进制数的2421码，当输入的 数字为素数时，输出F为1，否则F为0。   解答 1○ 设一位十进制数的 2421 码用 ABCD 表示，由题意可知，当 ABCD 表示的十 进制数字为 2、3、5、7 时，输出 F为 1，否则为 0。据此，可写出输出函数表达 式为  F(A,B,C,D)=∑m(2,3,11,13)+∑d(5～10)  经化简变换后，可得到最简与非表达式为  DCACBDCACBD)C,B,F(A, ⋅=+=   2○ 逻辑电路图如图 10 所示。  图10 8．设计一个“四舍五入”电路。该电路输入为1位十进制数的8421码，当其值大于 或等于5时，输出F的值为1，否则F的值为0。 解答 1○ 根据题意，可列出真值表如表5所示。 表5 2○ 由真值表可写出输出函数表达式为 F(A,B,C,D)=F(A,B,C,D)=F(A,B,C,D)=F(A,B,C,D)=∑m(5~9)+m(5~9)+m(5~9)+m(5~9)+∑d(10~15)d(10~15)d(10~15)d(10~15) 经化简变换后，可得到最简与非表达式为    BDBCABDBCAD)C,B,F(A, ⋅⋅=++= 3○ 逻辑电路图如图 11 所示。  图11 A B C D F 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 ┇ 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 d ┇ d 9．设计一个检测电路，检测4位二进制码中1的个数是否为偶数。若为偶数个1， 则 输出为1，否则输出为0。   解答 1○ 假定采用异或门实现给定功能，设输入的四位代码用 B4B3BB1表示，输出 函数用 F 表示，根据题意和异或运算的规则，可直接写出输出函数表达式为    1234 BBBBF ⊕⊕⊕= 2○ 逻辑电路图如图 12 所示。   图12121212 10．设计一个加/减法器，该电路在M控制下进行加、减运算。当M=0时，实现全 加器功能；当M=1时，实现全减器功能。   解答 1○ 设： A-----被加数/被减数 B-----加数/减数 C-----来自低位的进位输入 /来自低位的借位输入 F-----本位“和”/本位“差” G-----向高位的“进位” /向高位的“进位” 根据题意，可列出真值表如表6所示。 M ABC F G M ABC F G 0 000 0 001 0 010 0 011 0 100 0 101 0 110 0 111 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 000 1 001 1 010 1 011 1 100 1 101 1 110 1 111 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 2○ 由真值表可写出输出函数表达式：  M=0: F( A，B，C) = ∑m(1,2,4,7)    G ( A，B，C) = ∑m(3,5,6,7)    M=1: F( A，B，C) = ∑m(1,2,4,7)    G ( A，B，C) = ∑m(1,2,3,7) 经化简变换后，可得函数表达式如下： BCCABABCCABAG C;BAF :1M BCACABBCACABG C;BAF :0M ⋅⋅=++= ⊕⊕== ⋅⋅=++= ⊕⊕== 3○ 根据逻辑表达式，可作出逻辑电路图如图13所示。 图 13 11．在输入不提供反变量的情况下，用与非门组成电路实现下列函数：  (1)  CBCABAF ++= (2)  CDBDCADBCCBAF +++= 解答 1○ 变换如下： ABCCABCBABCA ABCBABCCABCA BACCABBCA )BCA()CBA()CBA( BACACBCBCABA CBCABAF ⋅⋅⋅⋅⋅= ⋅+⋅+⋅= ⋅+⋅+⋅= +++++= +++++= ++= 逻辑电路图如图14所示。 图14 2○ 变换如下： CDBDBCBDCABD CDBDBCBDCABD DCBCDBC)ADB( CDBDCADBCCBAF ⋅⋅⋅⋅⋅= ⋅+⋅+⋅= +++= +++= 逻辑电路图如图15所示。 图15 12．下列函数描述的电路是否可能发生竞争?竞争结果是否会产生险象?在什么情 况下产生险象?若产生险象，试用增加冗余项的方法消除。  (1)  DCCAABF ++=1 (2)  BCCDAABF ++=2 (3) )()(3 CABAF +⋅+= 解答 1○ 因为逻辑表达式 中没有以互补形式出现的逻辑DCCAABF ++=1 变量，故不会发生竞争。 2○ 因为逻辑表达式 中有逻辑变量 A 以互补形式出BCCDAABF ++=2 现，故会发生竞争。但由于不论 BCD 取何值，表达式都不会变成 或者 的形式，所以不会产生险象。AA + AA ⋅ 3○ 因为逻辑表达式 中有逻辑变量 A 以互补形式)()(3 CABAF +⋅+= 出现，故会发生竞争。由于 BC=11 时，表达式会变成 的形式，AA ⋅ 所以 BC=11 时会产生险象。增加冗余项后的表达式为 )CB)(CA)(B(AF +++= 第 四 章 1． 分析图1所示的组合逻辑电路，说明电路功能，并画出其简化逻辑电路图。 图1 组合逻辑电路 解答 1○ 根据给定逻辑电路图写出输出函数表达式 CABCBABCAABCF ⋅+⋅+⋅= 2○ 用代数法简化输出函数表达式 CBAABC CBAABC C)B(AABC CABCBABCAABCF += +++= ++= ⋅+⋅+⋅= 3○ 由简化后的输出函数表达式可知，当ABC取值相同时，即为000或111时，输出函 数F的值为1，否则F的值为0。故该电路为“一致性电路”。 4○ 实现该电路功能的简化电路如图2所示。 图2 4．设计一个组合电路，该电路输入端接收两个2位二进制数A=A2A1,B=B2B1。当A＞B时，输出 Z=1，否则Z=0。   解答 1○ 根据比较两数大小的法则，可写出输出函数表达式为 11212122 112222 BAABBABA B)AB (ABAZ ++= += 2○根据所得输出函数表达式，可画出逻辑电路图如图6所示。 图6 6．假定X=AB代表一个2位二进制数，试设计满足如下要求 (2) Y=X3  (Y也用二进制数表示。)   1○ 假定 AB 表示一个两位二进制数，设计一个两位二进制数立方器。  由题意可知，电路输入、输出均为二进制数，输出二进制数的值是输入二进制数 AB 的 立方。由于两位二进制数能表示的最大十进制数为3，3 的立方等于 27，表示十进制数 27 需要 5 位二进制数，所以该电路应有 5个输出。假定用 TWXYZ 表示输出的 5 位二进制数，根 据电路输入、输出取值关系可列出真值表如表 4 所示。 表 4   由真值表可写出电路的输出函数表达式为  B ZAB,Y 0,X A, WAB,T ===== 根据所得输出函数表达式，可画出用与非门实现给定功能的逻辑电路图如图9所示。 A B T W X Y Z 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 图9 8．设计一个“四舍五入”电路。该电路输入为1位十进制数的8421码，当其值大于或等于5时， 输出F的值为1，否则F的值为0。 解答 1○ 根据题意，可列出真值表如表5所示。 表5 2○ 由真值表可写出输出函数表达式为 F(A,B,C,D)=F(A,B,C,D)=F(A,B,C,D)=F(A,B,C,D)=∑m(5~9)+m(5~9)+m(5~9)+m(5~9)+∑d(10~15)d(10~15)d(10~15)d(10~15) 经化简变换后，可得到最简与非表达式为    BDBCABDBCAD)C,B,F(A, ⋅⋅=++= 3○ 逻辑电路图如图 11 所示。  A B C D F 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 ┇ 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 d ┇ d 图11 10．设计一个加/减法器，该电路在M控制下进行加、减运算。当M=0时，实现全加器功能； 当M=1时，实现全减器功能。   解答 1○ 设： A-----被加数/被减数 B-----加数/减数 C-----来自低位的进位输入 /来自低位的借位输入 F-----本位“和”/本位“差” G-----向高位的“进位” /向高位的“进位” 根据题意，可列出真值表如表6所示。 2○ 由真值表可写出输出函数表达式：  M=0: F( A，B，C) = ∑m(1,2,4,7)    G ( A，B，C) = ∑m(3,5,6,7)    M=1: F( A，B，C) = ∑m(1,2,4,7)    G ( A，B，C) = ∑m(1,2,3,7) 经化简变换后，可得函数表达式如下： BCCABABCCABAG C;BAF :1M BCACABBCACABG C;BAF :0M ⋅⋅=++= ⊕⊕== ⋅⋅=++= ⊕⊕== M ABC F G M ABC F G 0 000 0 001 0 010 0 011 0 100 0 101 0 110 0 111 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 000 1 001 1 010 1 011 1 100 1 101 1 110 1 111 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 3○ 根据逻辑表达式，可作出逻辑电路图如图13所示。 图 13 12．下列函数描述的电路是否可能发生竞争?竞争结果是否会产生险象?在什么情况下产生险 象?若产生险象，试用增加冗余项的方法消除。  (2) 因为逻辑表达式 中有BCCDAABF ++=2 BCCDAABF ++=2 逻辑变量A以互补形式出现，故会发生竞争。但由于不论BCD取何值，表达式都不会变成 或者 的形式，所以不会产生险象。AA + AA ⋅ khdaw_pdf 第四章 WXYZ WXYZ WXYZ WXYZ 第四章1