数电讨论课(第一次)新(含答案)

说明：前七题每组现场抽签选择回答；后七题每组讨论课前至少选一题完成方案设计，讨论课上讨论方案。课后实现并提交报告，报告要求见文档。组合逻辑电路（4章）讨论课提纲1、电路如图所示，TTL与非门带同类门的个数为N，其低电平输入电流为1.5mA，高电平输入电流为10µA，最大灌电流为15mA，最大拉电流为400µA，选择正确的答案（）A、N=5B、N=10C、N=20D、N=40第一部分：基础知识（小组现场抽签选择）1、电路如图所示，TTL与非门带同类门的个数为N，其低电平输入电流为1.5mA，高电平输入电流为10µA，最大灌电流为15mA，最大拉电流为400µA，选择正确的答案（）A、N=5B、N=10C、N=20D、N=40第一部分：基础知识（小组现场抽签选择）灌电流为15mAn*1.5mA最大拉电流为400µAm*10µA2、已知：TTL反相器输出高电平VOH=3.5V，输出低电平VOL=0.2V，带拉电流负载最大值IOH=-400µA，带灌电流负载最大值IOL=12mA，发光二极管导通电压VD=1.5V，10mA≤ID≤15mA，欲驱动发光二极管，接成如图所示两种电路。（1）估算图a中R的取值范围（2）简述图b为什么不合理。VCCLEDRvILEDRvI图a图b2、已知：TTL反相器输出高电平VOH=3.5V，输出低电平VOL=0.2V，带拉电流负载最大值IOH=-400µA，带灌电流负载最大值IOL=12mA，发光二极管导通电压VD=1.5V，10mA≤ID≤15mA，欲驱动发光二极管，接成如图所示两种电路。（1）估算图a中R的取值范围（2）简述图b为什么不合理。VCCLEDRvILEDRvI图a图b发光二极管的实际电流值范围:10mA≤ID≤12mA3、在下图中，选择能实现的电路。FABABF(b)BABF(d)B3、在下图中，选择能实现的电路。FABA=0，F=BA=1，F=B3、在下图中，选择能实现的电路。FABABF(b)B不能线与链接！3、在下图中，选择能实现的电路。FABABF(d)B同b，在使能端有效的情况下不能线与4、用代数法化简下面函数5、用卡诺图化简下列逻辑函数(1)(2)()FABABCABABFBACDBCC(,,,)(0,1,5,6,7,8,9,13)(2,4,10)FABCDmd4、用代数法化简下面函数()FABABCABAB()()()()()0FABABCABABABABCABABABABCA5、用卡诺图化简下列逻辑函数(1)(2)FBACDBCC(,,,)(0,1,5,6,7,8,9,13)(2,4,10)FABCDmdF=16、电路如下图所示，74×85为四位数码比较器，试说明电路输出F1，F2，F3的功能。A3A2A1A0B3B2B1B0C3C2C1C0A3A2A1A0B3B2B1B0B3B2B1B0A3A2A1A0IA＞BIA＜BIA=BFA＜BFA=BFA＞B7485IA＞BIA＜BIA=BFA＜BFA=BFA＞B7485F1F2F30010011CBABFFF2CBABFFF2CBABFFF7、LUT实现的逻辑函数如图所示。试写出图示函数的最简或非-或非表达式。并画出用八选一数据选择器74LS151和译码器74LS138实现该函数的逻辑图。01F01BC0101010101A100010017、LUT实现的逻辑函数如图所示。试写出图示函数的最简或非-或非表达式。并画出用八选一数据选择器74LS151和译码器74LS138实现该函数的逻辑图。01F01BC0101010101A10001001第二部分：电路设计（每小组任选一题）课题1：设计报警电路某设备有A、B、C3只开关，只有在开关A接通的条件下，开关B才能导通，而开关C;则只有在开关B接通的条件下才能接通，违反这一操作规程，则发出报警信号。给出原理图/Verilog程序+约束文件仿真电路并测试其功能。观察分析电路中的竟争冒险现象并采取措施消灭。总结设计过程中出现的问题及解决方法。1.代数法代数法是通过函数表达式的结构来判断是否具有产生竞争冒险的条件。其具体方法是：（1）检查函数表达式中是否存在具备竞争条件的变量，即是否有某个变量X同时以原变量和反变量的形式出现在函数表达式中。（2）若有，则消去函数表达式中的其他变量，即将这些变量的各种取值组合依次代入函数式中，从而将它们从函数表达式中消去，只留下被研究的变量X。（3）若表达式在一定条件下能简化成：X+X或X·X的形式，则电路可能产生竞争冒险。否则，不产生竞争冒险。单输入变量的较大规模电路，最直观的方法就是逐级列出电路的真值表，并找出哪些门的输入信号会发生竞争。然后判断是否会在电路的输出端产生干扰脉冲。这种方法虽然简单，但局限性太大，因为多数情况下都有两个以上输入变量同时改变状态的可能性。如果输入变量的数目很多，而且电路系统也很复杂，就更难从逻辑函数式上简单地找出所有产生竞争冒险现象的情况。2卡诺图法卡诺图法是判断电路是否存在竞争冒险的另一种方法，具体方法是：（1）首先做出函数卡诺图，并画出与函数表达式中各“与”项对应的卡诺图。（2）检查有无几何相邻的乘积项，若没有，则无竞争冒险，反之则有。这种方法适合输入变量为多变量的情况。3仿真模拟法用计算机辅助分析（CAA）的手段来分析组合逻辑电路，通过在计算机上运行数字电路的模拟程序，能够迅速地判断出电路是否会出现竞争冒险现象而输出尖峰脉冲。4实验法用实验来检查电路的输出端是否有因为竞争冒险现象而产生的尖峰脉冲。这时加在输入端的信号波形应包含输入变量的所有可能发生的状态变化。课题2：设计一个4位代码的数字锁设计一个保险箱用的4位代码A、B、C、D四个输入端和一个开始用的钥匙插孔E，当开箱时（E=1），如果输入代码（例如ABCD=1010）与设定的代码相同时，则保险箱被打开，即输出端Z=1，否则，电路发出报警信号。给出原理图/Verilog程序+约束文件仿真电路并测试其功能。总结设计过程中出现的问题及解决方法。EA3A3A2A1F1F210000011000101100100110011011010001101011010110011011101110000111001011101001110110111100011110101111100111111010000001000010100010010001101001000100101010011001001110101000010100101010100101011010110001011010101110010111101课题3：设计一个可逆的4位码变换器。当控制信号C=1时；它将8421码转换为格雷码。当控制信号C=0时；它将格雷码转换为8421码。给出原理图/Verilog程序+约束文件仿真电路并测试其功能。总结设计过程中出现的问题及解决方法。课题4：设计4位8421BCD码加法器。加法器输出的和数也为8421BCD。给出原理图/Verilog程序+约束文件仿真电路并测试其功能。总结设计过程中出现的问题及解决方法。COS3S2S1S0Y数的大小84210000000没有超过900001010001002000110300100040010105001100600111070100008010010901010110需要转换01011111011001120110111301110114011111151000001610001017100100183210321032103210321032103231YSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS课题5：数码管动态扫描显示电路：将8个开关输入的2位十六进制数，在2个数码管上同时显示（00—FF）。给出原理图/Verilog程序+约束文件仿真电路并测试其功能。总结设计过程中出现的问题及解决方法。课题6：分析下图的功能，并用HDL语言实现其功能及在Basya2上验证其功能。课题7：自主命题，实现设计。逻辑功能的完整描述给出原理图/Verilog程序+约束文件仿真电路并测试其功能。总结设计过程中出现的问题及解决方法。