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moea_joint_essay 100年 [儀電] 計算機概論、自動控制

第 二 題

📖 題組:
五、設計一個 BCD 碼的偵錯電路,電路輸入端的 BCD 碼變數以 A、B、C、D 表達(A 為 MSB、D 為 LSB),電路的輸出端變數以 F 表達,偵錯要求:當輸入端出現非 BCD 碼時,令輸出 F 為 1;當輸入端出現 BCD 碼時,令輸出 F 為 0。
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

請畫出偵錯電路以 8×1 多工器設計的電路。其中多工器輸入接腳以 I7~I0、輸出接腳以 F、選擇線接腳以 S2~S0 表示,選擇線 S2、S1、S0 分別對應接 A、B、C 變數。(5分)

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S2, S1, S0 接 A, B, C。展開輸入的8種組合(000至111),判斷每一種組合下的F值(此時D為不影響,因化簡結果 F 不含 D)。

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由布林函數化簡已知 F = A(B+C),可看出 F 的結果與 D 變數無關。 將選擇線 S2, S1, S0 分別對應變數 A, B, C,則多工器的輸入腳位 I0~I7 狀態分析如下:

  • I0 (ABC=000): F = 0

小題 (一)

請畫出偵錯電路全部以 NAND 閘組成的最簡化電路。(5分)

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BCD碼有效範圍為0~9。非BCD碼為10~15,對應的二進制為 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111。根據卡諾圖化簡 F = AB + AC = A(B+C)。再轉換為 NAND 閘實現。

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  1. 根據題意,BCD碼範圍 0~9 (0000~1001),輸出 F=0。非 BCD 碼範圍 10~15 (1010~1111),輸出 F=1。
  2. 寫出布林代數:當 A=1 且 (B=1 或 C=1) 時 F 為 1。使用卡諾圖化簡可得:F = AB + AC = A(B+C)。
  3. 轉換為全 NAND 閘邏輯:

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