触发器及时序逻辑电路.ppt

触发器及时序逻辑电触发器及时序逻辑电路路 触发器及时序逻辑电路触发器及时序逻辑电路11.1 RS触发器触发器11.2 JK触发器触发器11.3 D触发器触发器11.4 触发器功能的转换触发器功能的转换11.5 寄存器寄存器11.6 计数器计数器11.7 集成计数器集成计数器2学完本章应掌握以下问题：学完本章应掌握以下问题：逻辑符号逻辑符号RDSDCQKJ1.触发器的输出随输入如何变化？触发器的输出随输入如何变化？2.触发器的输出在何时变化？触发器的输出在何时变化？3.触发器的初始状态如何设定？触发器的初始状态如何设定？牢记牢记 R-SR-S、JKJK 、D D 及及T T 和和T T 触发器触发器的真值的真值表。表。上升沿触发还是下降沿触发？上升沿触发还是下降沿触发？直接置位端和直接复位端。直接置位端和直接复位端。不需要掌握触发器的内部电路结构和原理。不需要掌握触发器的内部电路结构和原理。3概述概述触发器的功能：触发器的功能：形象地说，形象地说，它具有它具有“一触即发一触即发”的功能。在的功能。在输入信号的作用下，它能够从一种稳态输入信号的作用下，它能够从一种稳态(0 或或 1)转变转变到另一种稳态到另一种稳态(1 或或 0)。触发器的特点：触发器的特点：有记忆功能的逻辑部件。输出状态不只与现时有记忆功能的逻辑部件。输出状态不只与现时的输入有关，还与原来的输出状态有关。的输入有关，还与原来的输出状态有关。触发器的分类：触发器的分类：按功能分：按功能分：有有RS 触发器、触发器、D 型触发器、型触发器、JK触发器、触发器、T 型等；型等；按触发方式划分：按触发方式划分：有电平触发方式、主从有电平触发方式、主从触发方式和边沿触发方式触发方式和边沿触发方式。4两个输入端两个输入端 11.1 RS触发器触发器&G1&G2反馈反馈两个输出端两个输出端一、基本一、基本 RS 触发器触发器反馈反馈正是由于正是由于引入反馈，引入反馈，才使电路才使电路具有具有记忆功能记忆功能!输入有输入有4 种情况：种情况：输出输出Q和和Q互为相反逻辑互为相反逻辑所以只有两种状态：所以只有两种状态：“0”态态Q=0Q=1“1”态态Q=1Q=0#0 01 11 00 1R RD D S SD D5输入输入RD=0,SD=1时时若原状态为若原状态为“0”态：态：11001010输出仍保持输出仍保持“0”态：态：&a&b若原态为若原态为“1”态：态：01111010输出变为输出变为“0”态态：置置“0”！&a&bQ=0Q=1Q=0Q=1Q=0Q=1Q=1Q=0#11.1见仿真分析见仿真分析6输入输入RD=1,SD=0时时若原状态：若原状态：10101001输出变为：输出变为：&a&b若原状态：若原状态：00110101输出保持：输出保持：&a&b置置“1”！11.17输入输入RD=1,SD=1时时若原状态：若原状态：10111001输出保持原状态：输出保持原状态：若原状态：若原状态：01110110输出保持原状态：输出保持原状态：&a&b&a&b保持！保持！11.18输入输入RD=0,SD=0时时0011输出：全是输出：全是1注意：注意：当当RD、SD同时由同时由0变为变为1时，时，翻转快的门输出变为翻转快的门输出变为0，另一个不，另一个不得翻转。因此，得翻转。因此，该状态为不定状该状态为不定状态态。&a&b基本触发器的功能表基本触发器的功能表复位端复位端置位端置位端逻辑符号逻辑符号 Q保持原状态保持原状态0 11 0不定状态不定状态1 10 11 00 0RD SD11.19QQRDSDabRDSD二、同步二、同步RS RS 触发器触发器cdRSCP“同步同步”的含义：的含义：RS 触发器的动作与时钟触发器的动作与时钟CP同步。同步。直接清零端直接清零端直接置位端直接置位端输出端输出端输入端输入端 11.1 RS触发器触发器直接清零端直接清零端置位端的处理置位端的处理平时常平时常为为 1平时常平时常为为 111.1RDSDRSCQ10CP=0时时011触发器保持原态触发器保持原态CP=1时时&a&b&c&dCP111&a&b&c&dCP1111.111同步同步RS RS 触发器的功能表触发器的功能表简化的功能表简化的功能表Qn+1 为新状态，为新状态，Qn 为原状态为原状态逻逻辑辑符符号号RDSDRSCQ基本触发器的功能表基本触发器的功能表 Q保持原状态保持原状态0 11 0不定状态不定状态1 10 11 00 0RD SD11.112CPCP1 1时：时：主触发器打开，从触发器封锁主触发器打开，从触发器封锁三、主从三、主从RS 触发器触发器CPCP0 0时：时：主触发器封锁，从触发器打开主触发器封锁，从触发器打开动作特点：动作特点：时钟下降沿触发时钟下降沿触发F主主F从从QQR2S2CCPQQQQR1S1CCP11.1 RS触发器触发器RDSDCQRS 功能表功能表逻辑符号逻辑符号11.113 11.2 JK触发器触发器逻辑符号逻辑符号RDSDCQKJ功能表功能表该触发器带有直接置位复位端该触发器带有直接置位复位端下降沿触发下降沿触发例例1：画出主从：画出主从 JK 触发器输出端波形图触发器输出端波形图CPJKQ14JK触发器的时序图触发器的时序图JQCPKJQ 保持保持T15 11.3 D触发器触发器功能表功能表例：例：画出画出D触发器的输出波形。触发器的输出波形。CPDQ逻辑符号逻辑符号RDSDDCQ该触发器带有直接置位复位端该触发器带有直接置位复位端上升沿触发上升沿触发见仿真分析见仿真分析1611.4 触发器功能的转换触发器功能的转换一、一、T 触发器触发器功能：功能：每来一个脉冲，输出状态每来一个脉冲，输出状态翻转一次，也叫计数器翻转一次，也叫计数器QQRSCCPQQ功能表功能表RDSDCQT逻辑符号逻辑符号:二、二、T 触发器触发器CPQTT 触发器的触发器的时序波形时序波形T 和和T触发器触发器17JK QQCPQ2JK QQCPQ1CP例例2：假设初始状态：假设初始状态 Q n=0，画出，画出Q1和和Q2 的波形图的波形图Q1Q2 看懂逻辑符号看懂逻辑符号；熟练使用功能表熟练使用功能表。18RDSDCQKJ常用常用“专业术语专业术语”介绍介绍数据锁定：数据锁定：触发器的输出状态固定不变，触发器的输出状态固定不变，这就称作这就称作“数据锁定数据锁定”。它相。它相当于当于“保持保持”功能。功能。清零：清零：使使 RD=0，输出端，输出端Q置置0 预置：预置：使使 SD=0，输出端，输出端Q置置1。1911-1 对于基本对于基本RS 触发器，若输入波形如下，试分别画出原触发器，若输入波形如下，试分别画出原 态为态为0 和原态为和原态为1 对应时刻的对应时刻的Q 端和端和Q 端波形端波形tSDtRDQQ原态为原态为001原态为原态为1QQ102011-2 试分析图示逻辑电路的功能，说明它是什么类型的触发试分析图示逻辑电路的功能，说明它是什么类型的触发 器，画出它的逻辑符号。器，画出它的逻辑符号。11功能表功能表Qn+100不定不定1110不定不定QnQnRDSD0 00 00110110000 0011101110 00 011根据功能表，此为根据功能表，此为RS 触发器触发器逻辑符号逻辑符号DRDS#21Q#11-4 主从型主从型RS 触发器各输入信号如下图所示，试画出触发器各输入信号如下图所示，试画出 Q 端端 和和Q 端的波形。端的波形。RDCPSRQ2211-5 在下图所示输入信号激励下，试分别画出在下图所示输入信号激励下，试分别画出TTL主从型主从型 和和CMOS边沿型边沿型JK 触发器触发器Q 端的波形，（触发器原态为端的波形，（触发器原态为 0）CPJKTTL主从型主从型CMOS边沿型边沿型QQ#2311-6 在下图所示输入信号激励下，试画出在下图所示输入信号激励下，试画出D 触发器触发器Q 端的端的 波形，（触发器原态为波形，（触发器原态为 0）。）。#CPDQ2411-7 两个触发器的特性表如下表所示，两个触发器的特性表如下表所示，试试 说明表中各项操作说明表中各项操作 的含义，并指出的含义，并指出它们各是什么类型的触发器。它们各是什么类型的触发器。输输 入入输输 出出CPADRDSQn+1Qn+1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 Qn Qn 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1遇上升沿，遇上升沿，D=0 时，时，Qn+1=0遇上升沿，遇上升沿，D=1 时，时，Qn+1=1遇下降沿，遇下降沿，D 无论什么，无论什么，Qn+1不变不变无论其它输入如何无论其它输入如何,只要只要RD=1,Qn+1=0无论其它输入如何无论其它输入如何,只要只要SD=1,Qn+1=1当当RD、SD 同时为同时为1,逻辑关系混乱逻辑关系混乱逻辑符号逻辑符号RDSDDCQD触发器，上升沿触发，置位、复位端高电平有效触发器，上升沿触发，置位、复位端高电平有效2511-10 判断图示电路是什么功能的触发器，并写出其特性方程判断图示电路是什么功能的触发器，并写出其特性方程 1&1JKCPAQQAQAQ+AQAQAQn+10 0 0 1 1 0 1 1 Qn（J=K）+AQAQ00111001可以看出，输出总是与输入可以看出，输出总是与输入A 相同，显然是相同，显然是D 触发器触发器逻辑逻辑符号符号DCQ#特性方程：特性方程：Qn+1=A 2611-11 试画出试画出 Q1 与与Q2 端的波形。端的波形。从图中可看出：从图中可看出：D1=Q2，D2=Q1 RDABRQ1Q1DQ2Q2DRABQ1Q227JK QQCPQ2JK QQCPQ1CP例例2：假设初始状态：假设初始状态 Q n=0，画出，画出Q1和和Q2 的波形图。的波形图。Q1Q2 看懂逻辑符号看懂逻辑符号；熟练使用功能表熟练使用功能表。28复位端复位端置位端置位端RDSDRSCQ Q保持原状态保持原状态0 11 0不定状态不定状态1 10 11 00 0RD SD简化的功能表简化的功能表1.基本基本 RS 触发器触发器2.2.同步同步RS RS 触发器触发器29逻辑符号逻辑符号RDSDCQKJ功能表功能表RDSDDCQ4.D4.D触发器触发器3.JK3.JK触发器触发器305.T 5.T 触发器触发器6.T 6.T 触发器触发器QKJCPTQKJCP1T为为0时，保持；时，保持；T为为1时，状态翻转时，状态翻转计数功能计数功能7.D 7.D 触发器触发器QKJCPD13111.5 寄存器寄存器11.6 计数器计数器11.7 脉冲分配器脉冲分配器 时序逻辑电路时序逻辑电路时序电路的特点：时序电路的特点：具有记忆功能。具有记忆功能。时序电路的基本单元：时序电路的基本单元：触发器。触发器。3211.5.1 数码寄存器数码寄存器11.5 寄存器寄存器338位三态输出数码寄存器位三态输出数码寄存器T33743411.5.2 移位寄存器移位寄存器3511.5 寄存器寄存器11.6 计数器计数器11.7 脉冲分配器脉冲分配器 时序逻辑电路时序逻辑电路作为重点！作为重点！36Q0Q1Q2CP11.6 计数器计数器一、计数器功能的分析一、计数器功能的分析Q2CPQ1Q0RDCP Q2 Q1 Q0对应十对应十进制数进制数状态转换表状态转换表波形图：波形图：0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 2 3 0 1 1 3 4 1 0 0 4 5 1 0 1 5 6 1 1 0 6 7 1 1 1 7 8 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8通过分析可知该计数器为：通过分析可知该计数器为：8 进制异步加法计数器进制异步加法计数器如何知道是如何知道是异步异步？脉冲不同时作用于各触发器，脉冲不同时作用于各触发器，所以是所以是 异步方式异步方式 工作。工作。如何知道是几进制？如何知道是几进制？看图看图：看表：看表：到几归到几归 0 就是几进制！就是几进制！如何知道是加法还是减法？如何知道是加法还是减法？看表：看表：对应十进制数是递增的是加法！对应十进制数是递增的是加法！第一个脉冲过后第一个脉冲过后例例13711.6 计数器计数器一、计数器功能的分析一、计数器功能的分析Q1Q0状态转换表：状态转换表：波形图：波形图：0 0 0 0 1 1 1 3 2 1 0 2 3 0 1 1 4 0 0 0 5 1 1 3 CP1 2 3 4 5 通过分析可知该计数器为：通过分析可知该计数器为：4 进制异步减法计数器进制异步减法计数器CP Q1 Q0对应十对应十进制数进制数Q0CPRDQ1Q0例例2异步计数器的特点：异步计数器的特点：在异步计数器内部，触发器的在异步计数器内部，触发器的触发信号不完全一样，即触发信号不完全一样，即各个触发器状态变换的时各个触发器状态变换的时间先后不一，故被称为间先后不一，故被称为“异步计数器异步计数器”。38计数计数脉冲脉冲1.写出控制端的逻辑表达式写出控制端的逻辑表达式J2=Q1Q0 ，K2 1 J1=K1 1 J0=Q2 ，K0 1 分析步骤分析步骤：（法一）法一）Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0CP11.6 计数器计数器一、计数器功能分析一、计数器功能分析例例32.写出各触发器的状态方程写出各触发器的状态方程逢逢CP（）逢逢Q0（）逢逢CP（）逢逢CP（）逢逢Q0（）逢逢CP（）3.填写填写 状态转换表状态转换表Q1Q2Q1Q00 0 0 0 0 1 0 Q2Q00 1 1 2 0 0 1 2 3 0 1 1 3 4 1 0 0 4 5 0 0 0 0 5 进制异步加法计数器进制异步加法计数器CP Q2 Q1 Q0十进制数十进制数39Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0CP 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 5 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1.写出控制端的逻辑表达式写出控制端的逻辑表达式分析步骤分析步骤：（法二）法二）例例3J2=Q1Q0 ,K2 1 J1=K1 1 J0=Q2 ，K0 1 2.填写填写 状态转换表状态转换表101001 0230114100012340CP Q2 Q1 Q0 J2=K2=J1=K1=J0=K0=Q1Q01 1 1 1 Q2十进制数十进制数5 进制异步加法计数器进制异步加法计数器40Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&CP分析步骤分析步骤：例例42.填写填写 状态转换表状态转换表1.写出控制端的表达式写出控制端的表达式J2=K2=Q1Q0J1=K1=Q0J0=K0=10 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 10 0 0 0 1 11 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 10 0 0 0 1 11 1 1 1 1 10 0 0 0 1 1CP Q2 Q1 Q0 J2 K2 J1 K1 J01 K01Q1Q0Q1Q0Q0Q0十进制数十进制数001010011001110110111000012345670123456788 8 进制同步加法计数器进制同步加法计数器41计数器功能分析总结计数器功能分析总结异步方式：异步方式：波形图波形图状态表状态表同步方式：同步方式：控制端方程控制端方程状态表状态表混合方式：混合方式：状态方程状态方程控制端方程控制端方程状态表状态表Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0CPCPQ2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&CP4211.6.2 中规模集成计数器中规模集成计数器1、4位二进制同步计数器位二进制同步计数器T1161（74163）43A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD TT 1161 用用T1161构成任意进制计数器构成任意进制计数器1）复位法复位法例例1 用用T 1161构成构成 M=12 进制计数器。进制计数器。解解12 对应的二进制码为对应的二进制码为QD QC QB QA=1100用此码给计数器复位用此码给计数器复位“1”“1”“1”脉冲输入端脉冲输入端12 进制计数器进制计数器利用利用Cr 端端44A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD TT 1161“1”“1”“1”脉冲输入端脉冲输入端10 进制进制7 进制进制A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD TT 1161“1”“1”“1”脉冲输入端脉冲输入端011110101）复位法）复位法1）复位法）复位法例例2例例345 用用T1161构成任意进制计数器构成任意进制计数器2）置数法置数法状态译码状态译码置数法置数法例例4 用用T 1161构成构成 M=12 进制计数器。进制计数器。A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD TT 1161“1”“1”“1”脉冲输入端脉冲输入端解：解：当输出为当输出为“M-1”即即1011时，应送出一个有效置位信号，一旦时，应送出一个有效置位信号，一旦第第M个脉冲一到，计数器被置成个脉冲一到，计数器被置成0 0 0 0。利用利用LD端端12 进制进制对对M-1译码译码46A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD TT 1161“1”“1”“1”脉冲输入端脉冲输入端A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD TT 1161“1”“1”“1”脉冲输入端脉冲输入端9进制进制状态译码状态译码置数法置数法例例5例例66进制进制状态译码状态译码置数法置数法M-1=8=1000M-1=5=0101479进制进制进位输出进位输出置数法置数法例例8预置数预置数0111A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD TT 1161“1”“1”“1”脉冲输入端脉冲输入端16进制进制进位输出进位输出置数法置数法例例9预置数预置数1010A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD TT 1161“1”“1”“1”脉冲输入端脉冲输入端148T 1161 计数器构成法小结计数器构成法小结1.复复 位位 法法 对对M 译码译码 利用利用Cr 端并另加端并另加与非门与非门 无预置数无预置数2.状态译码置数法状态译码置数法 对对M-1 译码译码 利用利用LD端并另加端并另加与非门与非门 预置数预置数0 0 0 03.进位输出置数法进位输出置数法 利用利用LD和和QCC端并另加端并另加非门非门 预置数预置数16 M置数法置数法49 2 二二-五十进制异步计数器五十进制异步计数器T429011.6.2 中规模集成计数器中规模集成计数器50S9(1)S9(2)RD(1)RD(2)CP1CP0Q3 Q2 Q1 Q0T 4290S9(1)S9(2)RD(1)RD(2)CP1CP0Q3 Q2 Q1 Q0T 4290 用用T4290 构成任意进制计数器构成任意进制计数器 十十 进制进制 6 进制进制CPCP见仿真分析见仿真分析51S9(1)S9(2)RD(1)RD(2)CP1CP0Q3 Q2 Q1 Q0T 4290S9(1)S9(2)RD(1)RD(2)CP1CP0Q3 Q2 Q1 Q0T 4290CPCP9 进制进制 8 进制进制见仿真分析见仿真分析52CP7进制进制S9(1)S9(2)RD(1)RD(2)CP1CP0Q3 Q2 Q1 Q0T 429048 进制进制CPS9(1)S9(2)RD(1)RD(2)CP1CP0Q3 Q2 Q1 Q0T 4290S9(1)S9(2)RD(1)RD(2)CP1CP0Q3 Q2 Q1 Q0T 4290此为级联复位法此为级联复位法级联级联53S9(1)S9(2)RD(1)RD(2)CP1CP0Q3 Q2 Q1 Q0T 4290S9(1)S9(2)RD(1)RD(2)CP1CP0Q3 Q2 Q1 Q0T 429035 进制进制CP级联复位法级联复位法级联级联低位逢十进低位逢十进 1，当同时满足高位为，当同时满足高位为3、低位为、低位为 5 时，全部复位时，全部复位见仿真分析见仿真分析5454 进制进制复位级联法复位级联法S9(1)S9(2)RD(1)RD(2)CP1CP0Q3 Q2 Q1 Q0T 4290S9(1)S9(2)RD(1)RD(2)CP1CP0Q3 Q2 Q1 Q0T 4290CP6 9逢逢9进进 1，计满，计满 6 个个 9 后，复位后，复位级联级联55