电工学试题精选与答题技巧 222 一、 例题精选 【例题22.1】当基本RS触发器的 D R和 D S端加上图22.1所示的波形时,试画出Q 端的输出波形。设初始状态为“0”和“1”两种情况。 【解】根据基本RS触发器的逻辑关系和工作特点，画出的两种情况下的输出波形 如图22.1所示。 【例题22.2】当可控RS触发器的C、S和R端加上图22.2所示的波形时,试画出Q 端的输出波形。设初始状态为“0”和“1”两种情况。 【解】根据可控RS触发器的逻辑关系和工作特 点，画出两种情况下的输出波形如图22.2所示。 R S O O O t t t C O t O t Q Q O t R D O t O t O t Q Q S D 图22.1 例题22.1的图 图22.2 例题22.2的图 【例题22.3】当一个下降沿触发的主从型JK触 发器C、J、K端分别加上如图22.3所示波形时，试 画出Q端的输出波形。设初始状态为“0”。如果是 边沿型JK触发器，则又如何？ K J O t C O t O t O t O t Q Q′ 【解】从图22.3可知，在C脉冲作用期间，J 和K 端的信号发生了变化，在这样的情况下，要特 别注意主从型JK触发器的一次性翻转问题。所谓的 主从型JK触发器的一次性翻转问题是指在时钟脉冲 作用期间（C），J、K端信号的变化对触发器的 最终状态（下降沿过后从触发器的输出）的影响。J、 K端信号的变化会引起主触发器状态的改变，但只能 改变一次。 1= 在时钟脉冲作用期间（1=C），当0=Q时，J 端的正向脉冲可以造成主触发器状态的改变，且只能 改变一次；当1=Q时，K端的正向脉冲可以造成主 触发器和时序逻辑电路 223 触发器状态的改变，且也只能改变一次。 边沿型JK触发器则与此不同，触发器的最终状态由C脉冲下降沿到来前一瞬间JK 端的信号状态而定。所以边沿型JK触发器抗干扰能力较强。而对于主从型的JK触发器， 为了避免一次性翻转的问题，最好在时钟脉冲作用期间，J、K端信号不要发生变化。 图中的Q端是对应于主从型JK触发器的输出信 号；图中的端是对应于边沿型JK触发器的输出信号 （两种触发器同为下降沿翻转型）。 图 22.3 题21.3的图 Q′ 【例题22.4】根据图22.4的逻辑图及相应的C、 D R 和D端的波形，试画出Q 1 和Q 2 的输出波形，设初始 状态Q。 0 21 ==Q O 图22.4 例题22.4的图 t t t O t O O t t R D D C O O 1 Q 2 Q t t O Q Q C S D R D K J Q Q C D S D C D 1 D =S O R D D C 1 Q 2 Q 1 【解】应注意题中的两个触发器一个是D触发器，另一个是JK触发器。D触发器 是上升沿触发，JK触发器是下降沿触发。触发器Q 1 和Q 2 的输出波形如图22.5所示。 【例题22.5】有一四位右移寄存器，其输入信号波形和时钟脉冲波形如图22.6所示， 试根据输入信号波形和时钟脉冲波形画出移位寄存器的各位输出端的波形图。设 移位寄存器的初始状态Q 3 、Q 2 、Q 1 、Q 0 均为“0”。 【解】移位寄存器的各位输出端的波形如图22.7所示。 【例题22.6】用示波器在某计 数器的三个触发器的输出端Q 0 、 Q 1 、Q 2 观察到如图22.8所示的波 形，试确定该计数器的模数（进 制），并列表表示其计数状态。 Q Q D C Q Q D C Q Q D C Q Q D C 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q C D i O t C D i O t 图22.6 例题22.5 的图 电工学试题精选与答题技巧 224 0 Q 1 Q 2 Q 图22.5 例题22.4的波形图 图22.7 例题22.5的图 【解】列出各触发器的脉冲顺序状态表如表22.2 所示。 表22.2 例题22.6的脉冲顺序状态表 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q O t C D i O t O t O t O t O t 图22.8 例题22.6的图 脉 冲 序 列 触 发 器 输 出 状 态 C Q 2 Q 1 Q 0 0 0 1 0 触发器和时序逻辑电路 225 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 从表中不难看出，该计数器有六种不同编码的稳定状态，故该计数器的模为6，即 该计数器为一个六进制计数器。 【例题22.7】试分析图22.9所示异步时序电路，画出状态转移表，说明电路的逻辑 功能。 1 Q Q Q C R D J K Q Q C R D J K Q Q C R D J K ＆ C R D 2 Q 3 Q 图22.9 例题22.7的图 【解】本题电路无输入控制变量，输出则是各级触发器状态变量的组合。触发器均 为JK触发器，并在时钟信号的下降沿进行状态转移。其中Q 1 与Q 3 触发器公用一个由 外部提供的时钟信号；Q 2 触发器接成计数器工作方式，其时钟信号则由Q 1 触发器的输 出提供。画出脉冲顺序状态转移表如表22.3所示。 表22.3状态转移表 脉冲序列 触发器初状态 触发器次状态 C nnn QQQ 123 1 1 1 2 1 3 +++ nnn QQQ 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 从表中可以看出，该计数器是一能够自启动的五进制计数器。 【例题22.8】分析图22.10所示同步计数器电路，作出状态转移表，说明该计数器 的模，并分析该计数器能否自行启动？ 【解】本题Q 3 、Q 2 与Q 1 触发器共用一个由外部提供的时钟信号，所以这是一个 同步时序逻辑电路。画出的脉冲顺序状态转移表如表22.4所示。 电工学试题精选与答题技巧 226 1 Q Q Q C R D J K Q Q C R D J K Q Q C R D J K C R D 2 Q 3 Q 图22.10 例题22.8的图 表22.4状态转移表 脉冲序列 触发器初状态 触发器次状态 C nnn QQQ 123 1 1 1 2 1 3 +++ nnn QQQ 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 从表中可以看出，该计数器是一能够自启动的5进制计数器。 【例题22.9】图22.11是一种序列信号发生器电路，它由一个计数器和一个四选一 数据选择器构成。分析计数器的工作原理，确定其模值和状态转移关系；确定在计数器 输出控制下，数据选择器的输出序列。 1 Q C J K C J K C J K C 2 Q 3 Q ＆＆ Y A 1 A 0 D 0 D 1 D 2 D 3 S 1 图22.11 例题22.9的图 【解】作出的脉冲顺序状态转移表如表22.5所示。 从表中可以看出，电路可以自启动，是一个六进制计数器。 数据选择器选用Q 2 和Q 1 作地址信号。 数据选择器输入的数据为 nn QDDQDD 331320 , ==== 由此可得输出的状态表见表22.6。 触发器和时序逻辑电路 227 表22.5 状态转移表 脉冲序列 触发器初状态 触发器次状态 C nnn QQQ 123 1 1 1 2 1 3 +++ nnn QQQ 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 表22.6 输出状态表 计 数 器 状 态 输 出 Q nnn QQ 123 Y 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0（Y） n QD 30 == 1（ n QD 31 ==Y） 0（Y） 2 D= 1（Y） 3 D= 1（Y） 0 D= 0（Y） 1 D= 因此，输出序列为：010110010110……。 【例题22.9】试用集成中规模异步二–五–十进制计数器CT74LS290设计一输出为 对称方波的十进制计数器。 【解】本例题要求输出对称方波，即要求对称方波从某一级触发器输出，该级的状 态是连续5个0，接着又连续5个1。对于CT74LS290而言，若将它按5421BCD码连 接电路，并从Q 0 端作为对称方波的输出端，即满足设计要求。5421BCD码的编码表见 表22.7。 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q 0 C 1 C ()19 S )2(9 S )1(0 R )2(0 R CT74LS290 表22.7 5421码编码表 Q 0 Q 3 Q 2 Q 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 图22.12 CT74LS290的接线图 10987654321 1 C 1 Q 2 Q 3 Q 0 Q 图22.13 CT74LS290各触发器输出波形图 CT74LS290的接线和各触发器输出的波形图分别见图22.12和22.13。 电工学试题精选与答题技巧 228 【例题22.10】试用集成中规模同步计数器CT74LS161采用复位法(异步清除)和置 位法(同步置数)分别实现一12进制计数器。 二–十六进制集成计数器CT74LS161具有异步清除和同步置数两种功能。同步置数 有四种方法，所置的数可以是0000～1111中的任意代码。所以它可以接成二–十六范围 内的任意进制计数器，使用起来非常方便。CT74LS161逻辑功能表见表22.8。芯片的管 脚图见图22.14。 表22.8 CT74LS161逻辑功能表 输 入 输 出 输入脉冲C C r L D P T D 3 D 2 D 1 D 0 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 × × × 0 × × × × × × × 1 0 × × D 3 D 2 D 1 D 0 1 1 0 × × × × × 1 1 × 0 × × × × 1 1 1 1 × × × × 1 0 × × 0 0 0 0 0 0 0 0 D 3 D 2 D 1 D 0 保 持 保 持 计 数 0 0 0 0 注：CT74LS161还有一个Z输出端，只有当输出时，Z =1，其他输出情况下 Z = 0。 1111 0123 =QQQQ CT74LS161 C Z T P 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q D L r C 3 D 2 D 1 D 0 D 图22.14 CT74LS161管脚图 【解】（1）用复位法（异步清除）实现CT74LS161计数器十二进制计数的状态转 换图和芯片接线图如图22.15所示。 1100 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000100110101011 CT74LS161 C Z T P 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q D L r C 3 D 2 D 1 D 0 D ＆ 1 1 图22.15 复位法十二进制计数器状态转换图和芯片接线图 注意应用复位法时，若模为M，则用M产生复位信号，但M这个信号保持不住， 只是一个过渡状态，输出端瞬间出现一下就马上变成0000了。由于电路工作速度较快， 给我们的感觉好像从1011直接转换到0000状态。 （2）用置0000法实现CT74LS161计数器12进制计数的状态转换图及芯片接线图 如图22.16所示。 注意：应用这种方法时，若模为M，则由1?M产生置数信号。 （3）用置1111法实现CT74LS161计数器十二进制计数的状态转换图和芯片接线 图如图22.17所示。 用置1111法时，若模为M， 2?M产生置数信号。 触发器和时序逻辑电路 229 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000100110101011 CT74LS161 C Z T P 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q D L r C 3 D 2 D 1 D 0 D 1 0 D =L 1 ＆ 图22.16 置0000法十二进制计数器状态转换图和芯片接线图 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 100010011010 CT74LS161 C Z T P 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q D L r C 3 D 2 D 1 D 0 D 1 0 D =L 1 ＆ 1111 1 图22.17 置1111法十二进制计数器状态转换图和芯片接线图 （4）用置任意数（例如置1000）法实现CT74LS161计数器12进制计数的状态转 换图及芯片接线图如图22.18所示。 0000 0001 0010 0011 1000 CT74LS161 C Z T P 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q D L r C 3 D 2 D 1 D 0 D 1 0 D =L 1 ＆ 1 1111 1001 1010 1011110011011110 图22.18 置1000法十二进制计数器状态转换图和芯片接线图 （5）用进位输出端Z置最小数法实现CT74LS161计数器12进制计数的状态转换 图和芯片接线图如图22.19所示。 1 0100 0101 0110 0111 1000 CT74LS161 C Z T P 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q D L r C 3 D 2 D 1 D 0 D 1 0 D =L 1 1 1111 1001 1010 1011110011011110 图22.19 进位输出端Z置最小数法实现十二进制计数器状态转换图和芯片接线图 【例题22.11】两片CT74LS161计数器接成如图22.20的电路，试分析该电路的逻 辑功能。分别画出两芯片的状态转换图。 【解】按图22.20所示电路，芯片A的连接是采用进位输出端Z置最小数的方法。 而芯片B采用L D 端置最小数方法。两芯片状态转换图如图22.21所示。 考虑到芯片B的T、P端和芯片A的Z端连接，两芯片的C端共用一个时钟脉冲， 电工学试题精选与答题技巧 230 故两芯片采用的是级间同步连接。当芯片A的输出为1111时，Z变为高电平，这个高 电平被送到芯片B的T、P端，另一路反相后被送到芯片的L D A端，使L D 端为“0”。 下一个时钟脉冲的上升沿到来时，芯片A被置回1010状态；芯片B的输出在当前的状 态下加1。芯片A在返回1010状态后，Z端变为低电平。芯片A在下一个脉冲到来后 继续计数。而芯片B的T、P端同为低电平，处于保持状态，直至芯片A的Z端再次为 高电平。 综上所述，每来六个脉冲芯片A状态循环一周，而芯片B的状态只改变一次。芯 片B的模也为6，这就是说芯片A状态循环六周芯片B才循环一周。故芯片B的输出Y 和时钟脉冲的分频比为1/（6×6），即为1/36。 CT74LS161 C Z T P 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q D L r C 3 D 2 D 1 D 0 D 1 1 1 1 CT74LS161 C Z T P 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q D L r C 3 D 2 D 1 D 0 D 1 1 1 1 1 Y BA 图22.20 CT74LS161计数器接线图 0 D =L 1111 1010 1011 1100 11011110 0 D =L 1111 1010 1011 1100 11011110 芯片A芯片B 图22.21 CT74LS161状态转换图 【例题22.12】由555定时器构成的电路如图22.22所示。设输出高电平为5V，输 出低电平为0V；D为理想二极管。 （1） 试问当开关置于“2”的位置时，两个定时器构成什么电路？ （2） 画出当开关置于“1” 的位置时，u o1 和u o2 的波形图。 【解】本题当开关置于“2”的位置时，两个555定时器分别构成多谐振荡器。由 于定时阻容元件中的电容值相同，而电阻值差10倍，因此两个振荡器的频率差10倍。 Ⅱ D o1 u o2 u 8 7 6 5 4 3 2 1 Ⅰ 1 R C f R f 10 8 7 6 5 4 3 2 1 1 R C f R f 12 V5 10 μF01.0 μF01.0 图22.22 例题22.12的图 当开关置于“1”的位置时，振荡器Ⅱ的工作状态受控于振荡器Ⅰ的输出u o1 ，即第 一个振荡器对第二个振荡器有控制作用。这一控制作用是通过二极管传递的。当u o1 为 高电平时，二极管D截止，振荡器Ⅱ起振工作；当u o1 为低电平时，二极管D导通，振 荡器Ⅱ停振，u o2 输出高电平。u o1 和u o2 的波形图如图22.23所示。 触发器和时序逻辑电路 231 o1 u o2 u 图22.23 555定时器的输出波形图 二、 习题精选 【习题22.1】 试按图22.25所示的输入波形，分别画出阻塞–维持型D触发器、主 从型JK触发器和下降沿JK触发器Q端的电压波形。设各触发器的初始态为“1”。 D C C K J （a） （b） 图22.25 习题22.1的图 【习题22.2】各种触发器组成的电路如图22.26所示。已知输入波形如图22.27所 示，试画出各触发器的输出波形。设各触发器的初始态为”0”。 Q Q C D Q Q R D ＆ K J 1 C 1 C B 1= 1 A Q Q C R D A K J 1= 1= 1 1 C B A 维持型阻塞? 主从型边沿型 1 Q 2 Q 3 Q （a） （b） （c） 图22.26 习题22.2的图 1 C C B A 图22.27 习题22.2的波形图 【习题22.3】由D触发器组成的电路如图22.28（a）所示，输入波形见图22.28（b）。 Q Q C D Q Q R D DD C 1 C D 1 C 1 Q 2 Q (a) （b） 图22.28 习题22.3的图 电工学试题精选与答题技巧 232 设各触发器的初始态为“0”，画出Q 1 、Q 2 的波形。 【习题22.4】由JK触发器组成的电路如图22.29（a）所示，输入波形见图22.29 （b）。设各触发器的初始态为“0”，画出 Q 1 、Q 2 的波形。 1= Q Q C Q Q C 1 C Q 1 K J 2 Q J K A 1 C A (a) (b) 图22.29 习题22.4的图 【习题22.5】同步时序电路如图22.30所示，分析该电路的功能。 1 C 1 Q C J K C J K 2 Q Y 1 ＆ =1 X 图22.30 习题22.5的图 【习题22.6】JK触发器组成的异步计数器电路如图22.31所示，分析该电路为几进 制计数器。 1 Q C J K C J K C J K C 2 Q 3 Q 1 图22.31 习题22.6的图 【习题22.7】JK触发器组成的同步计数器电路如图22.32所示，分析该电路为几进 制计数器。并分析该电路能否自行启动。 1 Q C J K C J K C J K C 2 Q 3 Q 1 图22.32 习题22.7的图 【习题22.8】CT74LS290接成图22.33（a）、（b）所示的电路。分析计数电路的模 M为多少？ 【习题22.9】有一移位寄存器型计数器如图22.34所示。分析电路循环长度，说明 电路能否自启动，画出电路的状态转换图。 【习题22.10】两片CT74LS161芯片接成如图22.35所示。试分析芯片A和B的计 触发器和时序逻辑电路 233 数模M值各为多少？若电路作为分频器使用，则芯片B的Y端输出脉冲和时钟脉冲C 的分频比应为多少？ C 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q 0 C 1 C ()19 S )2(9 S )1(0 R )2(0 R CT74LS290 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q 0 C 1 C ()19 S )2(9 S )1(0 R )2(0 R CT74LS290 C （a） （b） 图22.33 习题22.8的图 D C D C Q D C 1 Q 2 Q 3 Q C =1 图22.34 习题22.9的图 CT74LS161 C Z T P 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q D L r C 3 D 2 D 1 D 0 D 1 1 1 CT74LS161 C Z T P 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q D L r C 3 D 2 D 1 D 0 D 1 1 1 1 1 Y BA ＆ 图22.35习题22.10的图 【习题22.11】由CT74LS161和多路数据选择器组成的一个顺序脉冲序列码发生器 如图22.36所示，试确定对应10个输入脉冲的输出端序态。 0 1 CT74LS161 C Z T P 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q D L r C 3 D 2 D 1 D 0 D 1 1 1 Y B 0 1 0 0 11 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 D 2 S 1 S 0 S 图22.36习题22.11的图 【习题22.12】图22.37是一简易触摸开关电路，当手摸金属片时，发光二极管亮， 经过一定时间，发光二极管熄灭。说明其工作原理，并问二极管能亮多长时间？（输出 端电路稍加改变，也可接门铃、短时照明灯、厨房排烟风扇等） 电工学试题精选与答题技巧 234 LED 555 8 7 6 4 3 2 1 ? + + V6 200k? 金属片 μF50 图22.37习题22.12的图 三、 习题答案 【习题22.1】输出波形图见图22.38。 C Q K J Q边沿型 主从型 D Q C 图22.38习题22.1的答案 【习题22.2】输出波形图见图22.39。 1 C C B A 1 Q 2 Q 3 Q 图22.39习题22.2的答案 【习题22.3】输出波形图见图22.40。 【习题22.4】输出波形图见图22.41。 【习题22.5】X = 1，该电路为一同步二进制减法计数器（2位）；X = 0，该电路为 一同步二进制加法计数器。 【习题22.6】该电路为一异步六进制计数器。 【习题22.7】该电路为一同步六进制计数器。该电路能够自行启动。 【习题22.8】（a）M = 7，（b）M = 7。 触发器和时序逻辑电路 235 1 D 1 C Q 2 Q 1 Q 2 Q 1 C A 图22.40习题22.3的答案 图22.41习题22.4的答案 【习题22.9】循环长度为7，不能自启动，状态转换图如图22.42所示。 101 111 110 100 011 001 000 010 000 3 Q 2 Q 1 Q 图22.42习题22.9的答案 【习题22.10】CT74LS161芯片A和B的模M分别为7和5。级间异步连接形式； 分频比为1/35。 【习题22.11】输出端的序态为1001011011。 【习题22.12】这是一个由555定时器组成的单稳态触发电路，当有人触摸金属片 时，相当给出一个触发信号，触发器翻转，发光二极管亮。经过一定时间后（暂稳态持 续的时间），触发器又回到原来的状态，发光二极管熄灭。发光二极管能亮11s。