Bài tập ôn cuối kỳ - kỹ thuật số ppt

Bài 2 Sử dụng JK.FF có xung clock kích theo cạnh lên, ngõ vào Preset và Clear tích cực logic 0 tích cực thấp, thiết kế bộ đếm nối tiếp bộ đếm bất đồng bộ 3 bit QAQBQC QC là LSB có giản

Trang 1 / 11

BÀI TẬP ƠN CUỐI KỲ - KỸ THUẬT SỐ

Bài 1

Cho mạch logic như hình vẽ Khảo sát dạng tín hiệu Y, Z, T theo tín hiệu A, B, C Biết rằng giá trị ban đầu ngõ ra Q của chốt D và Flip Flop D đều bằng 1

Bài 2

Sử dụng JK.FF có xung clock kích theo cạnh lên, ngõ vào Preset và Clear tích cực logic

0 (tích cực thấp), thiết kế bộ đếm nối tiếp (bộ đếm bất đồng bộ) 3 bit QAQBQC (QC là LSB) có giản đồ trạng thái như hình vẽ

111

000

001

101

110

QAQBQC

Q

D

CK

Q

Q

B

C

Y

Z

T

A

B

C

Trang 2 / 11

Bài 3

Xác định giản đồ trạng thái của hệ tuần tự gồm 1 ngõ vào X và 2 T-FF Q1, Q0 như hình vẽ

Bài 4

Thành lập bảng chuyển trạng thái hoặc giản đồ trạng thái của hệ tuần tự kiểu MOORE có 1 ngõ vào X và 1 ngõ ra Z Ngõ ra Z chỉ bằng 1 khi ngõ vào X nhận được chuỗi liên tục

1, 1, 0, 1 Hãy rút gọn bảng trạng thái

Bài 5

Cho hệ tuần tự có 1 ngõ vào X và 2 ngõ ra Z1, Z2 Hệ có 4 trạng thái A, B, C và D có giản đồ trạng thái như hình vẽ Với phép gán trạng thái (mã hóa trạng thái) A: Q1Q2 = 10, B: Q1Q2 = 00, C: Q1Q2 = 01 và D: Q1Q2 = 11 Hãy thiết kế hệ bằng JK_FF và cổng logic hoặc D_FF và PLA (chỉ chọn 1 trong 2) Biết rằng khi xung clock vào có cạnh xuống hệ sẽ chuyển trạng thái

A

01 X = 1

B

11

D

10

C

00

0

0

0

1

1

T

CK

Q

Q

T

CK

Q

Q

X

CK

Trang 3 / 11

Bài 6

Cho hệ tuần tự có lưu đồ máy trạng thái (lưu đồ SM, giản đồ trạng thái như hình vẽ) Xác định phương trình (hàm) trạng thái kế của các biến trạng thái Q+1, Q+2 và phương trình (hàm) ngõ ra Z1, Z2

Bài 7

Một hệ tổ hợp có ngõ ra Z là số nhị phân 4 bit (z3 z2 z1 z0); có chức năng chọn 1 trong

4 mã nhị phân 4 bit ở ngõ vào: M, N, P hoặc Q phụ thuộc 2 ngõ vào điều khiển x1 và x0

Viết mã VHDL thực hiện mạch này sử dụng component MUX 4
1 có khai báo ENTITY:

Gợi ý: - Mỗi ngõ ra zi chọn 1 trong 4 ngõ vào mi, ni, pi, qi

- Các ngõ vào và M, N, P, Q và ngõ ra Z khai báo kiểu STD_LOGIC_VECTOR

0

0 1

S2 10 S1 11

Z1

S0 01 = Q 1 Q 2

X Z2

Z1, Z2

0 1

X

X

Z1

11

1

ENTITY MUX4 IS

s1, s0: IN STD_LOGIC;

y: OUT STD_LOGIC);

END MUX4;

Trang 4 / 11

Bài 8

Sử dụng các JK-FF có xung nhịp (clock) cạnh lên, hãy thiết kế mạch đếm song song có dãy đếm

Q2Q1Q0 như sau

Bài 9

Sử dụng các T-FF có xung nhịp (clock) cạnh lên và các ngõ Preset & Clear tích cực mức thấp, hãy

thiết kế mạch đếm nối tiếp có dãy đếm Q2Q1Q0 như sau

Bài 10

Hãy thiết lập bảng chuyển trạng thái của hệ tuần tự kiểu Mealy có 1 ngõ vào X và 1 ngõ ra Z Ngõ

ra Z chỉ bằng 1 khi ngõ vào X nhận được chuỗi liên tục 1, 0, 1, 1 Ký hiệu các trạng thái của hệ là

S0, S1, S2, …

Bài 11

trạng thái và vẽ giản đồ trạng thái của hệ

110

010

111

000

001

110

000

001

010

100

011

101

111

Q1

Q

CK

Q

CK

Q0

X

CK

Trang 5 / 11

Bài 12

Cho một hệ tuần tự có giản đồ trạng thái như hình vẽ sau Hệ có 1 ngõ vào X và 1 ngõ ra Z Hệ có 4

trạng thái A, B, C và D Các trạng thái được gán như sau: A: Q 1 Q 0 = 00, B: Q 1 Q 0 = 10, C: Q 1 Q 0 =

01 và D: Q 1 Q 0 =11 Hãy thiết kế hệ bằng T-FF (có xung clock cạnh xuống) và PLA

Bài 13

Một mạch tổ hợp nhận vào một số BCD 4 bit (D 3 D 2 D 1 D 0 ) và tạo ra 7 ngõ ra a,

b, c, d, e, f, g để điều khiển LED 7 đoạn hiển thị số tương ứng Biết rằng, để

đoạn LED sáng thì ngõ điều khiển tương ứng là mức 1 Ví dụ, khi mạch tổ hợp

nhận vào D3D2D1D0 = 0001 thì sẽ tạo ra abcdefg = 0110000 (sáng số 1)

Hãy vẽ bảng chân trị mô tả hoạt động của mạch, và sau đó viết mã VHDL (sử

dụng phát biểu Process) để thực hiện mạch

Bài 14

Một mạch dồn kênh (Multiplexer) 2 sang 1 có hai ngõ vào là D1, D0, một ngõ lựa chọn S và một

ngõ ra Y Hãy viết mã VHDL (sử dụng phát biểu Process) để thực hiện mạch này

Bài 15

a Thiết kế bộ đếm nối tiếp sử dụng T-FF (CK cạnh lên, ngõ Preset và Clear tích cực thấp)

có giản đồ xung như hình vẽ

B

C

D

0/0

0/1

0/0 1/0

1/1

1/1 1/0

CK

Q 2

Q 1

Q 0

S

C

Trang 6 / 11

b Ghép bộ đếm vừa thiết kế với Bộ cộng toàn phần (FA), hãy vẽ giản đồ xung của 2 ngõ ra

S và C (vẽ trên hình câu a)

Bài 16

Bộ đếm song song 2 bit QA QB , có 1 ngõ vào điều khiển X hoạt động như sau:

- X = 0: bộ đếm thực hiện chức năng đếm lên theo mã Gray

- X = 1: bộ đếm thực hiện chức năng đếm xuống theo mã Gray Thiết kế bộ đếm trên bằng PLA và D_FF (xung clock kích cạnh xuống)

Bài 17

Mạch số gồm 4 ngõ vào: A, B, C, CK và 1 ngõ ra S có sơ đồ logic sau:

a Khảo sát dạng xung ngõ ra Y của bộ dồn kênh 4 → 1 (MUX4) và ngõ ra Q của Flipflop T

(T_FF) (với giá trị ban đầu Q=1)

CK

A

B

C

Y

Q

CK

(MSB) Q 2 x

y z

S

C

Clock

Q 0

Q 1

FA: S = x ⊕ y ⊕ z

C = xy + xz + yz

E

C

D 0

D 1

D 2

D 3

S 0

S 1 (msb)

1 0

T Q

B

A

CK

MUX4

T_FF

Bảng hoạt động MUX 4 →1

S 1 S 0 Y

0 0

0 1

1 0

1 1

D 0

D 1

D 2

D 3

Trang 7 / 11

b Viết chương trình VHDL mô tả hoạt động hệ thống trên (Sử dụng mô tả cấu trúc với 2

component MUX4 và T_FF cho trước)

Bài 18

Cho một mạch tuần tự như sơ đồ sau

a Hãy lập bảng chuyển trạng thái (bảng trạng thái) của mạch Trình bày cách làm

Trạng thái hiện tại

A B

Trạng thái kế tiếp

b Hãy vẽ giản đồ trạng thái với việc gán trạng thái: S0 = 00, S1 = 01, S2 = 11 và S3 = 10

Bài 19

Một hệ tuần tự kiểu Mealy có một ngõ vào X và một ngõ ra Z Ngõ ra Z là 1 khi và chỉ khi ngõ vào X nhận được một chuỗi tuần tự 0101 Hãy trình bày cách thiết lập bảng chuyển thái và rút gọn bảng trạng thái

Ví dụ: X = 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1

Z = 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

Trạng thái Ý nghĩa

S1

S2

…

CK

J A A

K A A

X

B

X

CK

J B B

K B B

X

CK Clock

X

A

B

X

A

X

X

A

B

Z

Trang 8 / 11

Bài 20

Hãy vẽ sơ đồ logic tương đương với đoạn mã VHDL:

Bài 21

Một mạch hoán đổi mạng 2 dây (2-input permutation network): có 2 ngõ vào a, b; ngõ vào điều khiển c và 2 ngõ ra x, y Mạch có hoạt động như sau:

- Khi c = 0 thì x = a và y = b

- Khi c = 1 thì x = b và y = a

Hãy viết mã VHDL (sử dụng phát biểu Process) mô tả hoạt động của mạch

LIBRARY ieee;

USE ieee.std_logic_1164.all;

ENTITY cau8 IS

PORT (a, b, c: IN std_logic;

x, y : OUT std_logic);

END cau8;

ARCHITECTURE behavior OF cau8 IS BEGIN

PROCESS (a, b, c) BEGIN

IF c = ’0’ THEN x <= a;

y <= b;

ELSE x <= b;

y <= a;

END IF;

END PROCESS;

END behavior;

entity CAU6 is

port (

A, B, S1, S2, S3: in std_logic;

Y : out std_logic);

end CAU6;

architecture THI of CAU6 is

begin

process (A, B)

begin

if (A = ‘0’) then

Y <= S1;

elsif (B = ‘l’) then

Y <= S2 ;

else Y <= S3 ;

end if;

end process;

end THI;

Trang 9 / 11

Bài 22

Một hệ tuần tự kiểu Moore có một ngõ vào X và một ngõ ra Z Hệ này tạo ra Z=1 nếu tổng số bit 0

nhận được là số chẵn (ngoại trừ số 0) Nếu nhận được X=1 thì hệ sẽ reset tổng số này về 0

Ví dụ: X = 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0

Z = 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1

a Hãy đặt tên các trạng thái và vẽ giản đồ trạng thái

S0 reset

b Hãy lập bảng chuyển trạng thái và rút gọn dùng phương pháp trạng thái tương đương

Trạng thái

hiện tại

Trạng thái kế tiếp Ngõ ra

Z

Bài 23

Thiết kế mạch nhân một số nhị phân 2 bit GH (H là LSB) với 1, 2, 3 hoặc

4, tùy thuộc vào 2 bit điều khiển E, F và tạo ra một số nhị phân 3 bit MNP

(P là LSB) Nếu kết quả của phép nhân lớn hơn 7 thì MNP =111 để báo

mạch bị tràn

a Thành lập bảng chân trị (truth table) mô tả hoạt động của mạch

b Cho một vi mạch giải mã 4 sang 16 (74154) hoạt động theo bảng chân trị (truth table) được cho sau đây Hãy thực hiện mạch tổ hợp ở câu a bằng một vi mạch 74154 và các cổng logic cần thiết Giải thích ngắn gọn cách làm

0 0

0 1

1 0

1 1

Nhân 1 Nhân 2 Nhân 3 Nhân 4

/G1 /G2 D C B A /Y15 /Y14 /Y13 /Y12 /Y11 /Y10 /Y9 /Y8 Y7 /Y6 /Y5 /Y4 /Y3 /Y2 /Y1 /Y0

1 X X X X X

X 1 X X X X

0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 1

0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 1 1

0 0 0 1 0 0

0 0 0 1 0 1

0 0 0 1 1 0

0 0 0 1 1 1

0 0 1 0 0 0

0 0 1 0 0 1

0 0 1 0 1 0

0 0 1 0 1 1

0 0 1 1 0 0

0 0 1 1 0 1

0 0 1 1 1 0

0 0 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Trang 10 / 11

Bài 24 Cho một mạch tuần tự như sơ đồ sau

a Hãy lập bảng chuyển trạng thái (bảng trạng thái) của mạch Trình bày cách làm

b Hãy vẽ giản đồ trạng thái với việc gán trạng thái như sau: S0 = 00, S1 = 01, S2 = 11 và S3 = 10 Bài 25

a Cho hai mạch dồn kênh 2 sang 1 (MUX2TO1) hoạt động theo bảng chân trị (truth table) sau:

S Y

0 D0

1 D1

Không dùng thêm cổng, hãy tạo ra một dồn kênh 3 sang 1 (MUX3TO1) hoạt động như sau:

A B Y

1 X I2

b Hãy viết mã VHDL để mô tả MUX2TO1, sử dụng phát biểu CASE

c Hãy viết mã VHDL để mô tả mạch MUX3TO1 ở câu a sử dụng component MUX2TO1 ở câu b

74LS154

Y 0 1

Y 1 2

Y 2 3

Y 3 4

Y 4 5

Y 5 6

Y 6 7

Y 7 8

Y 8 9

Y 9 10

Y 10 11

Y 11 13

Y 12 14

Y 13 15

Y 14 16

Y 15 17

A

23

B

22

C

21

D

20

G1

18

G2

19

MUX3TO1

Y I1

I0

B I2 A

CK

Q

K

CK

J

Q

A

X

B

Q

CK D

Q

A

X

X

A

A

B

B

X

B

X

A

Z

F D1 D0

S

MUX2TO1

F D1 D0

S

MUX2TO1

(Vẽ trực tiếp vào hình trên)

Bài 26

Cho bảng mã 6-3-1-1 như sau

a Thiết kế mạch đếm song song mod 10 (từ 0 đến 9) đếm theo thứ tự mã 6-3-1-1 sử dụng D-FF có xung clock cạnh xuống Lập bảng trạng thái và tìm các hàm ngõ

vào cho các FF Chú ý: các trạng thái không có trong dãy đếm sẽ

có trạng thái kế tiếp là tùy định

b Nếu trạng thái đầu của bộ đếm này là 1101 thì mạch có hoạt động

đúng theo dãy đếm đã thiết kế không? Giải thích

Bài 27

Sử dụng các JK-FF có xung clock cạnh xuống, ngõ vào Preset và Clear tích cực mức thấp, hãy thiết

kế bộ đếm nối tiếp 3 bit Q A Q B Q C (Q C là LSB) có giản đồ trạng thái như sau

Số thập phân Mã 6-3-1-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0000

0001

0011

0100

0101

0111

1000

1001

1011

1100

110

010

001

000

111

QAQBQC