Bài tập Kỹ thuật số - Lê Chí Thông - Khoa Điện - Điện Tử - ĐH Bách Khoa TP. HCM (có đáp án)

Nội dung text: Bài tập Kỹ thuật số - Lê Chí Thông - Khoa Điện - Điện Tử - ĐH Bách Khoa TP. HCM (có đáp án)

1. Đại h ọc Bách Khoa TP.HCM – Khoa Điện-Điện t ử Lê Chí Thông – chithong@gmail.com 1-11 i các s sau sang h bát phân (octal) a. 1023H b. ABCDH c. 5EF,7AH d. C3,BF2H 1-12 i các giá tr sau thành byte a. 2KB b. 4MB c. 128MB d. 1GB ĐS 1-13 Ly bù 1 các s sau a. 01111010B b. 11101001B c. 00000000B d. 11111111B ĐS 1-14 Ly bù 2 các s sau a. 10101100B b. 01010100B c. 00000000B d. 11111111B ĐS 1-15 Ly bù 9 các s sau a. 3 b. 14 c. 26 d. 73 ĐS 1-16 Ly bù 10 các s sau a. 7 b. 25 c. 62 d. 38 ĐS 1-17 Bi u di n các s sau trong h nh phân có d u 4 bit a. 5 b. -5 c. 7 d. -8 ĐS 1-18 Bi u di n các s sau trong h nh phân có d u 8 bit a. 5 b. -5 c. 34 d. -26 e. -128 f. 64 g. 127 ĐS Bài t ập K ỹ Thu ật S ố – Trang 2/22
2. Đại h ọc Bách Khoa TP.HCM – Khoa Điện-Điện t ử Lê Chí Thông – chithong@gmail.com c. 1101100B d. 01000010B ĐS 1-27 Làm l i bài 1-26 vi a. 10000101B b. 0101101B c. 10000000B d. 01111111B ĐS 1-28 Th c hi n các phép toán sau trên s nh phân có d u 4 bit a. 3+4 b. 4-5 c. -8+2 d. -4-3 1-29 Th c hi n các phép toán sau trên s nh phân có d u 4 bit, n u k t qu b tràn thì tìm cách kh c ph c a. 5-7 b. 5+7 c. -2+6 d. -1-8 1-30 Th c hi n các phép toán sau trên s nh phân có d u 8 bit và cho bi t k t qu có b tràn hay không a. 15+109 b. 127-64 c. 64+64 d. -32-96 ĐS 1-31 Th c hi n các phép toán sau trên s BCD a. 36+45 b. 47+39 c. 66-41 d. 93-39 e. 47-48 f. 16-40 Bài t ập K ỹ Thu ật S ố – Trang 4/22
3. Đại h ọc Bách Khoa TP.HCM – Khoa Điện-Điện t ử Lê Chí Thông – chithong@gmail.com A B C D F1 F2 F3 a. Vi t bi u th c các hàm F1, F2 và F3 b. Vi t d ng và cho hàm F1, F2 và F3 2-7 Cho b ng chân tr sau A B C D F1 F2 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 X X X 1 0 a. Vi t bi u th c các hàm F1 và F2 b. Vi t d ng và cho hàm F1 và F2 2-8 Bi u di n các hàm ã cho trong các bài t 2-2 n 2-7 trên bìa Karnaugh 2-9 Cho s ơ mch sau, hãy vi t bi u th c chu n 1 và 2 c a F1 và F2 Y F1 X Z F2 2-10 Cho s ơ mch và gi n xung các tín hi u vào nh sau, hãy v dng tín hi u F. A B C F Bài t ập K ỹ Thu ật S ố – Trang 6/22
4. Đại h ọc Bách Khoa TP.HCM – Khoa Điện-Điện t ử Lê Chí Thông – chithong@gmail.com A B C D F a. Vi t bi u th c chu n 2 c a hàm F b. Bi u di n hàm trên bìa Karnaugh c. Rút g n hàm F và v mch th c hi n ch dùng c ng NAND 2-16 Rút g n hàm sau và th c hi n b ng c ng NAND 2 ngõ vào F(A, B,C, D) = ∑(4,6,9,10,12,14) + d(8,11,13) 2-17 Rút g n hàm sau và th c hi n b ng c ng NOR 2 ngõ vào F(A, B,C, D) = ∏(0,2,3,4,6,9,10,11 .) d(7,13,15) 2-14 Th c hi n hàm F(A, B,C, D) = B(C + D) + ACD ch dùng c ng NAND 2-15 Th c hi n hàm F(A, B,C, D) = (A + B)( C + BCD ) ch dùng c ng NOR 2-16 Cho các hàm sau F1 (A, B,C, D) = A ⊕ B + (BCD + BCD )C + A ⊕ B + BD C F2 (A, B,C, D) = (A + C)( C + D) + ABD F3 (A, B,C, D) = AB + ABD (B + CD) a. Hãy bi u di n các hàm trên bìa Karnaugh b. Vi t bi u th c tích các t ng (POS) cho các hàm c. Rút g n và v mch th c hi n dùng toàn cng NAND 2-17 Cho các hàm sau F1 (A, B,C, D) = ∑ )8,7,6,4,3,2,0( + d(5,12,14) F2 (A, B,C, D) = ∏ (2,3,8,9,10,12,14,15). d(0,11,13) a. Rút g n hàm F1 và th c hi n F1 dùng c u trúc c ng AND-OR b. Rút g n hàm F2 và th c hi n F2 dùng c u trúc c ng OR-AND c. Th c hi n F1 dùng c u trúc toàn NAND d. Th c hi n F2 dùng c u trúc toàn NOR 2-18 Cho b ng chân tr sau G1 G2 X2 X1 X0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 0 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 0 X 1 X X X 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 Bài t ập K ỹ Thu ật S ố – Trang 8/22
5. Đại h ọc Bách Khoa TP.HCM – Khoa Điện-Điện t ử Lê Chí Thông – chithong@gmail.com Ch ươ ng 3: H ệ tổ hợp 3-1 Cho m t h t hp ho t ng theo b ng sau E X1 X0 Y0 Y1 Y2 Y3 1 X X 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 a. Thi t k h t hp này dùng c ng bt k b. Dùng h t hp ã thi t k câu a (v dng sơ kh i) và các c ng logic th c hi n hàm F(A, B,C) = ∑ )6,4( 3-2 Thi t k mch gi i mã 2421 thành th p phân (mã 1 trong 10) a. Th c hi n b ng c ng logic b. Th c hi n b ng m ch gi i mã (decoder) 4
   16 có ngõ ra tích c c m c 1 3-3 Thi t k mch c ng bán ph n (HA) th c hi n b ng c ng logic. Sau ó, ch dùng HA (v dng s ơ kh i) th c hi n phép tính (x+1) 2, bi t r ng x là s nh phân 2 bit (x = x 1x0). 3-4 Mt m ch t hp có 5 ngõ vào A, B, C, D, E và m t ngõ ra Y. Ngõ vào là m t t mã thu c b mã nh sau E D C B A 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 a. Thi t k mch t hp dùng c ng AND-OR sao cho Y=1 khi ngõ vào là m t t mã úng và Y=0 khi ngõ vào là m t t mã sai. b. Th c hi n l i câu a ch dùng toàn c ng NAND 3-5 Cho m t h t hp ho t ng theo b ng sau E X1 X0 Y0 Y1 Y2 Y3 1 X X 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 a. Thi t k h t hp này dùng toàn c ng NOT và NAND 3 ngõ vào b. Dùng h t hp ã thi t k câu a (v dng s ơ kh i) và mt cng AND 2 ngõ vào th c hi n m t h t hp ho t ng theo gi n xung nh sau (v i U, V, W là các ngõ vào; Z là ngõ ra) Bài t ập K ỹ Thu ật S ố – Trang 10/22
6. Đại h ọc Bách Khoa TP.HCM – Khoa Điện-Điện t ử Lê Chí Thông – chithong@gmail.com x3 y3 x2 y2 x1 y1 x0 y0 C Nu C=0 thì y 3y2y1y0 = x 3x2x1x0 Nu C=1 thì y 3y2y1y0 = bù 2 c a x 3x2x1x0 3-19 Cho hàm F v i 4 bi n vào. Hàm có tr bng 1 n u s lng bi n vào có tr bng 1 nhi u h ơn ho c b ng s lng bi n có tr bng 0. Ng c l i, hàm có tr bng 0. a. Hãy bi u di n hàm trên bìa Karnaugh b. Rút g n hàm và v mch th c hi n dùng toàn c ng NAND 3-20 Thi t k mch chuy n mã nh phân 4 bit sang mã BCD ch dùng vi m ch so sánh 4 bit (ngõ ra tích c c cao) và vi m ch c ng toàn ph n FA. 3-21 Thi t k mch chuy n mã Gray 4 bit sang mã nh phân, s dng a. Các c ng logic. b. Mch gi i mã (decoder) 4
   16. 3-22 Thi t k mch chuy n mã BCD thành 7421 s dng decoder 4
   16 có ngõ ra tích c c m c 0 và không quá 4 c ng NAND. 3-23 a. Thi t k mch so sánh hai s nh phân m t bit A và B v i các ngõ ra tích c c mc 1 s dng c ng logic. b. Thi t k mch so sánh hai s nh phân 4 bit X=x 3x2x1x0 và Y=y 3y2y1y0 s dng c ng logic. Bi t r ng ngõ ra F=1 khi X=Y và F=0 khi X Y. c. Th c hi n m ch câu (b) ch dùng m ch so sánh ã thi t k câu (a) và m cng AND. V mch dng s ơ ch c n ng . 3-24 Mch t hp có ch c n ng chuy n t mã BCD thành mã BCD quá 3. a. Thi t k mch s dng c u trúc NOR-NOR. b. Thi t k mch s dng vi m ch 7483 (m ch c ng 4 bit). 3-25 S dng các m ch ch n kênh (Mux) 8
   1 và m ch ch n kênh 4
   1 thi t k mch ch n kênh 32
   1. 3-26 Cho F là m t hàm 4 bi n A, B, C, D. Hàm F=1 n u tr th p phân t ơ ng ng v i các bi n c a hàm chia h t cho 3 ho c 5, ng c l i F=0. a. Lp b ng chân tr cho hàm F. b. Th c hi n hàm F b ng m ch ch n kênh (Mux) 16
   1. c. Th c hi n hàm F b ng m ch ch n kênh (Mux) 8
   1 và các c ng (n u c n). d. Th c hi n hàm F b ng m ch ch n kênh (Mux) 4
   1 và các c ng (n u c n). e. Hãy bi u di n hàm F trên bìa Karnaugh f. Hãy rút g n F và th c hi n F ch dùng các m ch c ng bán ph n HA. 3-27 Cho hàm F(A, B,C) = AB + BC + AC . Hãy thi t k mch th c hi n hàm F ch s dng a. Mt vi m ch 74138 (decoder 3
   8, ngõ ra tích c c th p) và m t c ng có t i a 4 ngõ vào. b. Mt vi m ch 74153 (mux 4
   1, có ngõ cho phép tích c c th p). c. Hai m ch c ng bán ph n HA và m t c ng OR. 3-28 S dng m t decoder 4
   16 không có ngõ cho phép (enable) th c hi n m t decoder 3
   8 có ngõ cho phép. Không s dng thêm c ng. 3-29 S dng ba m ch ch n kênh (Mux) 2
   1 th c hi n m t mch ch n kênh 4
   1. Không dùng thêm c ng. Bài t ập K ỹ Thu ật S ố – Trang 12/22
7. Đại h ọc Bách Khoa TP.HCM – Khoa Điện-Điện t ử Lê Chí Thông – chithong@gmail.com Ch ươ ng 4: H ệ tu ần t ự 4-1 Thi t k mch m n i ti p mod 16 m lên dùng T-FF (xung clock c nh lên, ngõ Pr và ngõ Cl tích c c m c th p). 4-2 Thi t k mch m n i ti p mod 16 m xu ng dùng T-FF (xung clock c nh lên, ngõ Pr và ngõ Cl tích c c m c th p). 4-3 Da trên k t qu bài 4-1, thi t k mch m n i ti p mod 10 m lên 0
   1
   2
   
   9
   0
   4-4 Da trên k t qu bài 4-2, thi t k mch m n i ti p mod 10 m xu ng 15
   14
   13
   
   6
   15
   4-5 Da trên k t qu bài 4-2, thi t k mch m n i ti p mod 10 m xu ng 9
   8
   7
   
   0
   9
   4-6 Nu s dng JK-FF ho c D-FF thay cho T-FF trong các bài 4-1 và 4-2 thì thay i th nào? 4-7 Thi t k mch m n i ti p có n i dung thay i theo quy lu t c a mã 2421, s dng JK-FF (xung clock c nh xu ng, ngõ Pr và ngõ Cl tích c c m c cao) 4-8 Thi t k mch m n i ti p lên/xu ng 4 bit dùng T-FF (xung clock c nh xu ng) vi bi n iu khi n U /D . Khi U /D =1 thì m ch m lên, khi U /D =0 thì m ch m xu ng. 4-9 Thi t k mch m song song dùng JK-FF (xung clock c nh xu ng) có dãy m nh sau 000
   010
   011
   100
   110
   111
   000
   4-10 Làm l i bài 4-9 vi yêu c u các tr ng thái không s dng trong dãy m c a v tr ng thái 111 xung clock k ti p. 4-11 Làm l i bài 4-9 dùng D-FF. 4-12 Làm l i bài 4-9 dùng T-FF. 4-13 Làm l i bài 4-9 dùng SR-FF. 4-14 Thi t k mch m song song mod 10 có n i dung thay i theo quy lu t c a mã 2421 dùng T-FF. 4-15 Cho m ch m sau 1 PR ABC1 PR 1 PR TQ TQ TQ CK CK CK CK Q Q Q CLR CLR CLR Hãy v dng sóng A, B, C theo CK và cho bi t dung l ng m c a m ch 4-16 Cho m ch m sau Bài t ập K ỹ Thu ật S ố – Trang 14/22
8. Đại h ọc Bách Khoa TP.HCM – Khoa Điện-Điện t ử Lê Chí Thông – chithong@gmail.com a. Vi t hàm kích thích (bi u th c các ngõ vào) cho m i FF. b. Lp b ng tr ng thái chuy n i c a m ch. c. V graph (gi n ) tr ng thái c a b m và cho bi t h s m. d. B m có t kích c không? Gi i thích? e. V gi n xung ngõ ra các FF theo xung CK, bi t tr ng thái u là ABC=011 4-20 S dng mt vi m ch 7490 th c hi n m ch m mod 10. 4-21 S dng mt vi m ch 7492 th c hi n m ch m mod 12. 4-22 S dng mt vi m ch 7493 th c hi n m ch m mod 16. 4-23 S dng m t vi m ch 7490 th c hi n m ch m mod 6. 4-24 S dng hai vi m ch 7490 th c hi n m ch m mod 60. Bài t ập K ỹ Thu ật S ố – Trang 16/22
9. Đại h ọc Bách Khoa TP.HCM – Khoa Điện-Điện t ử Lê Chí Thông – chithong@gmail.com Ph ụ lục B: Các vi m ạch t ổ hợp thông d ụng Mạch gi ải mã (decoder) 2
   
   
   4, 3
   
   
   8, 4
   
   
   16 1 2 4 0 2 3 A Y0 5 1 3 B Y1 6 1 15 2 4 1 Y2 7 2 A Y0 14 3 5 G Y3 3 B Y1 13 4 6 C Y2 5 74LS139 12 23 7 Y3 11 22 A 6 8 6 Y4 10 21 B 7 9 14 12 4 G1 Y5 9 20 C 8 10 13 A Y0 11 5 G2A Y6 7 D 9 11 B Y1 10 G2B Y7 10 13 Y2 11 15 9 74LS138 14 G Y3 12 15 13 74LS139 18 16 19 G1 14 17 G2 15 74LS154 Mạch mã hóa (encoder) có ưu tiên 8
   
   
   3, 10
   
   
   4 10 9 11 11 0 A0 7 12 1 12 1 A1 6 13 2 13 2 A2 1 3 9 1 3 14 2 4 A 7 2 4 GS 3 5 B 6 3 5 4 6 C 14 4 6 5 7 D 7 10 8 5 15 9 EI EO 74LS147 74LS148 Mạch ch ọn kênh (mux) 8
   
   
   1, 4
   
   
   1, 2
   
   
   1 4 6 6 7 2 4 3 D0 W 5 1C0 1Y 3 1A 1Y 2 D1 5 4 1C1 5 1B 7 1 D2 Y 3 1C2 6 2A 2Y 15 D3 1C3 11 2B 9 14 D4 10 9 10 3A 3Y 13 D5 11 2C0 2Y 14 3B 12 12 D6 12 2C1 13 4A 4Y D7 13 2C2 4B 11 2C3 1 10 A 14 15 A/B 9 B 2 A G C B 7 1 74LS157 G 15 1G 2G 74LS151 74LS153 Mạch phân kênh (demux) 1
   
   
   4 13 7 3 A 1Y0 6 B 1Y1 5 2 1Y2 4 1 1G 1Y3 9 1C 2Y0 10 14 2Y1 11 15 2G 2Y2 12 2C 2Y3 74LS155 Mạch c ộng nh ị phân 4 bit 10 9 8 A1 S1 6 3 A2 S2 2 1 A3 S3 15 A4 S4 11 7 B1 4 B2 16 B3 B4 13 14 C0 C4 74LS83 Mạch so sánh 4 bit, 8 bit Bài t ập K ỹ Thu ật S ố – Trang 18/22
10. Đại h ọc Bách Khoa TP.HCM – Khoa Điện-Điện t ử Lê Chí Thông – chithong@gmail.com Ph ụ lục C: Các vi m ạch tu ần t ự thông d ụng Mạch đếm nh ị phân 4 bit đồng b ộ 1 3 13 11 A QA 4 A QA 10 QB 5 QB 9 2 QC 6 12 QC 8 CLR QD CLR QD 74LS393 74LS393 3 14 4 A QA 13 5 B QB 12 6 C QC 11 D QD 15 7 RCO 10 ENP 2 ENT 9 CLK 1 LOAD CLR 74LS163 Caùc ngoõ vaøo Caùc ngoõ ra Chöùc naêng CLR LOAD ENP ENT CLK Q A Q B QC Q D L x x x L L L L Reset veà 0 H L x x D C B A Nhaäp döõ lieäu vaøo H H x L Khoâng thay ñoåi Khoâng ñeám H H L x Khoâng thay ñoåi Khoâng ñeám H H H H Ñeám leân Ñeám x x x x Khoâng thay ñoåi Khoâng ñeám RCO (Ripple Carry Out) = ENT.Q A.Q B.Q C.Q D Mạch đếm lên/xu ống đồng b ộ nh ị phân 4 bit 15 3 1 A QA 2 10 B QB 6 9 C QC 7 D QD 5 12 4 UP CO 13 11 DN BO 14 LOAD CLR 74LS193 UP DN LOAD CLR Chöùc naêng H H L Ñeám leân H H L Khoâng ñeám H H L Ñeám xuoáng H H L Khoâng ñeám x x L L Nhaäp döõ lieäu vaøo x x x H Reset veà 0 Mạch đếm mod 10 (mod 2 và mod 5) Bài t ập K ỹ Thu ật S ố – Trang 20/22
11. Đại h ọc Bách Khoa TP.HCM – Khoa Điện-Điện t ử Lê Chí Thông – chithong@gmail.com 2 3 SR 15 4 A QA 14 5 B QB 13 6 C QC 12 7 D QD SL 11 9 CLK 10 S0 1 S1 CLR 74LS194 Mạch ch ốt 8 bit 3 2 3 2 11 4 D0 Q0 5 4 D0 Q0 5 1 C 7 D1 Q1 6 7 D1 Q1 6 OC 8 D2 Q2 9 8 D2 Q2 9 2 19 13 D3 Q3 12 13 D3 Q3 12 3 D1 Q1 18 14 D4 Q4 15 14 D4 Q4 15 4 D2 Q2 17 17 D5 Q5 16 17 D5 Q5 16 5 D3 Q3 16 18 D6 Q6 19 18 D6 Q6 19 6 D4 Q4 15 D7 Q7 D7 Q7 7 D5 Q5 14 1 1 8 D6 Q6 13 11 OC 11 OC 9 D7 Q7 12 G CLK D8 Q8 74LS373 74LS374 74LS573 Bài t ập K ỹ Thu ật S ố – Trang 22/22