电子科技大学期末数字电子技术考试题A卷参考答案.docx
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电子科技大学期末数字电子技术考试题A卷参考答案
电子科技大学二零零九至二零一零学年第二学期期末考试
数字逻辑设计及应用课程考试题A卷(120分钟)考试形式:
闭卷考试日期2010年7月12日
课程成绩构成:
平时20分,期中20分,实验0分,期末60分
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
合计
复核人签名
得分
签名
一、Tofillyouranswersintheblanks(1’×25)
1.If[X]10=-110,then[X]two's-complement=[10010010]2,
[X]one's-complement=[10010001]2.(Assumedthenumbersystemis8-bitlong)
2.Performingthefollowingnumbersystemconversions:
A.[10101100]2=[000111010010]2421
B.[1625]10=[0100100101011000]excess-3
C.[1010011]GRAY=[10011000]8421BCD
3.If
thenFD
(1,4,5,6)=
(0,2,3,7).
4.Iftheparametersof74LS-seriesaredefinedasfollows:
VOLmax=0.5V,VOHmin=2.7V,VILmax=0.8V,VIHmin=2.0V,thenthelow-stateDCnoisemarginis0.3V,thehigh-stateDCnoisemarginis0.7V.
5.Assigning0toLowand1toHighiscalledpositivelogic.ACMOSXORgateinpositivelogiciscalledXNORgateinnegativelogic.
6.AsequentialcircuitwhoseoutputdependsonthestatealoneiscalledaMooremachine.
7.Todesigna"001010"serialsequencegeneratorbyshiftregisters,theshiftregistershouldneed
4bitasleast.
8.Ifweusethesimpleststateassignmentmethodfor130sates,thenweneedatleast
8statevariables.
9.OnestatetransitionequationisQ*=JQ'+K'Q.IfweuseDflip-floptocompletetheequation,theDinputterminalofDflip-flopshouldbehavethefunctionD=JQ'+K'Q.
10.WhichstateinFig.1isambiguousD
11.ACMOScircuitisshownasFig.2,itslogicfunctionz=A’B’+AB
Fig.1Fig.2
12.Ifnumber[A]two's-complement=01101010and[B]one's-complement=1001,calculate[A-B]two's-complementandindicatewhetherornotoverflowoccurs.(Assumedthenumbersystemis8-bitlong)
[A-B]two's-complement=01110000,overflowno
13.IfaRAM’scapacityis16Kwords×8bits,theaddressinputsshouldbe14bits;Weneed8chipsof8K8bitsRAMtoforma16K32bitsROM..
14.WhichistheXORgateofthefollowingcircuitA.
15.Thereare2n-ninvalidstatesinann-bitringcounterstatediagram.
16.AnunusedCMOSNORinputshouldbetiedtologicLowlevelor0.
17.ThefunctionofaDACistranslatingtheDigitalinputstothesamevalueofanalogoutputs.
二、CompletethefollowingtruthtableoftakingavotebyA,B,C,whenmorethantwoofA,B,Capprovearesolution,theresolutionispassed;atthesametime,theresolutioncan’tgothroughifAdon’tagree.ForA,B,C,assume1isindicatedapproval,0isindicatedopposition.FortheF,assume1ispassed,0isrejected.(5’)
A
B
C
F
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
三、ThecircuittothebelowrealizesacombinationalfunctionFoffourvariables.FillintheKarnaughmapofthelogicfunctionFrealizedbythemultiplexer-basedcircuit.(6’)
DC
BA
00
01
11
10
00
1
1
01
1
1
11
1
1
10
1
1
四、(A)Minimizethelogicfunctionexpression
F=A·B+AC’+B’·C+BC’+B’D+BD’+ADE(H+G)(5’)
F=A·B+AC’+B’·C+BC’+B’D+BD’
=A·(B’C)’+B’·C+BC’+B’D+BD’
=A+B’·C+BC’+B’D+BD’+C’D(或=A+B’·C+BC’+B’D+BD’+CD’)
=A+B’·C+BD’+C’D(或=A+BC’+B’D+CD’)
(B)TofindtheminimumsumofproductforFanduseNAND-NANDgatestorealizeit(6’)
Π(1,3,4,6,9,11,12,14)
WX
YZ
00
01
11
10
00
1
1
01
1
1
11
1
1
10
1
1
------3分
F=X’Z’+XZ-----2分
=(X’Z’+XZ)’’=((X’Z’)’(XZ)’)’------1分
五、Realizethelogicfunctionusingonechipof74LS139andtwoNANDgates.(8’)
WX
YZ
00
01
11
10
00
1
1
01
1
1
11
1
1
10
1
1
WX
YZ
00
01
11
10
00
1
1
01
1
1
11
1
1
10
1
1
F(A,B,C)=C’∑(1,3)----3分G(C,D,E)=C’∑(0,2,3)----3分
Functiontablefora1/274x139
Inputs
Outputs
G_LBA
Y3_LY2_LY1_LY0_L
1XX
1111
000
1110
001
1101
010
1011
011
0111
-
六、Designaself-correctingmodulo-6counterwithDflip-flops.Writeouttheexcitationequationsandoutputequation.Q2Q1Q0denotethepresentstates,Q2*Q1*Q0*denotethenextstates,Zdenotetheoutput.Thestatetransition/outputtableisasfollowing.(10’)
Q2Q1Q0
Q2*Q1*Q0*
Z
000
100
0
100
110
0
110
111
0
111
011
0
011
001
0
001
000
1
激励方程式:
D2=Q0’(2分,错-2分)
D1=Q2(2分,错-2分)
D0=Q1(2分,错-2分)
修改自启动:
D2=Q0+Q2Q1’(1分,错-1分)
D1=Q2+Q1Q0’(1分,错-1分)
D0=Q1+Q2Q0(1分,错-1分)
输出方程式:
Z=Q1’Q0(1分,错-1分)
七、Constructaminimalstate/outputtableforamooresequentialmachine,thatwilldetecttheinputsequences:
x=101.Ifx=101isdetected,thenZ=1.TheinputsequencesDONOToverlaponeanother.ThestatesaredenotedwithS0~S3.(10’)
Forexample:
X:
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
……
Z:
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
……
state/outputtable
S
X
Z
0
1
S0
S0
S1
0
S1
S2
S1
0
S2
S0
S3
0
S3
S0
S1
1
S*
得分
八、Pleasewriteoutthestate/outputtableandthetransition/outputtableandtheexcitation/outputtableofthisstatemachine.(statesQ2Q1=00~11,usethestatenameA~D)(10’)
Transition/outputtableState/outputtableExcitation/outputtable
Q2Q1
X
Z
0
1
00
01
11
1
01
00
10
1
10
01
01
0
11
01
01
1
Q2*Q1*
S
X
Z
0
1
A
B
D
1
B
A
C
1
C
B
B
0
D
B
B
1
S*
Q2Q1
X
Z
0
1
00
01
11
1
01
00
10
1
10
01
01
0
11
01
01
1
D2D1
(4分)(3分)(3分)
评分标准:
转移/输出表正确,得4分;每错一处扣0.5分,扣完4分为止;
由转移/输出表得到状态/输出表正确,得3分;每错一处扣0.5分,扣完3分为止;
激励/输出表正确,得3分;每错一处扣0.5分,扣完3分为止。
九、ClockedSynchronousStateMachineDesign(15’)
74x163isasynchronous4-bitbinarycounterwithsynchronousCLEARinputandLOADinput.LD_L=(QBQC)',CLR_L=(QD'QB)'inthefollowingcircuit.
1.Finishthelogiccircuit.
2.Drawthestatediagramwithallstatesof“Q3Q2Q1Q0”.(“Q3Q2Q1Q0”istheoutputof74x163)
3.WritethesequenceofY.Yistheoutputof74x151.(Assumedstateof74x163startinQ3Q2Q1Q0=0000.)
解答:
(1)Finishthelogiccircuit.(见下页图)LD_L=(QBQC)',CLR_L=(QD'QB)'--4分
(2)Q3Q2Q1Q0:
清零优先级高于置数
0000
Functiontablefora74x163
Inputs
CurrentState
Nextstate
Output
CLR_L
LD_L
ENT
ENP
QDQCQBQA
QD*QC*QB*QA*
RCO
0
X
X
X
XXXX
0000
0
1
0
X
X
XXXX
DCBA
0
1
1
0
X
XXXX
QDQCQBQA
0
1
1
X
0
XXXX
QDQCQBQA
0
1
1
1
1
0000
0001
0
1
1
1
1
0001
0010
0
1
1
1
1
0010
0011
0
1
1
1
1
0011
0100
0
1
1
1
1
………….
…………..
0
1
1
1
1
1111
0000
1
—0001—0010—0000
0011—0000
0100—0101—0110—0000
0111—0000
1000—1001—1010—1011--1100—1101—1110--1100
1111—1100-------7分
(3)=010*******-------4分
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