第12章-时序逻辑电路优秀PPT.ppt
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1、第一第一节节 触触发发器器一、基本一、基本RS触触发发器器 基本基本RSRS触发器又称为触发器又称为RSRS锁存器,在各种触发器中,它锁存器,在各种触发器中,它的结构最简洁,却是各种困难结构触发器的基本组成部分。的结构最简洁,却是各种困难结构触发器的基本组成部分。1 1电路组成电路组成 图图12-112-1所示电路是由两个与非门交叉反馈连接成的基所示电路是由两个与非门交叉反馈连接成的基本本RSRS触发器。触发器。图图12-1 12-1 基本基本RSRS触发器触发器a a)逻辑图)逻辑图 b b)逻辑符号逻辑符号 2 2逻辑功能逻辑功能 (1 1)逻辑功能分析逻辑功能分析 在基本在基本RSRS触
2、发器中,触发器的输触发器中,触发器的输出不仅由触发信号来确定,而且当触发信号消逝后,电路能出不仅由触发信号来确定,而且当触发信号消逝后,电路能将输出状态保持下去,即具备记忆功能。将输出状态保持下去,即具备记忆功能。=0或Q=0、=1 1)当)当 =1 =1时,电路有两个稳定状态:时,电路有两个稳定状态:Q=1Q=1、=0 =0或或Q=0Q=0、=1 =1,我们把前者称为,我们把前者称为1 1状态或置位状态,把后者称为状态或置位状态,把后者称为0 0状态或复位状态。状态或复位状态。2 2)当)当 =1 =1、=0 =0时,时,Q=1Q=1,=0 =0,触发器被置成,触发器被置成1 1状态。状态。
3、3)当)当 =0、=1时,时,=1,Q=0,触发器被置成,触发器被置成0状态。状态。4 4)当)当 =0 =0、=0 =0时,时,Q=1Q=1,这是一种未定义的状态,这是一种未定义的状态,既不是既不是1 1状态,也不是状态,也不是0 0状态,这种状态是不稳定的,我们称状态,这种状态是不稳定的,我们称之为不定状态。之为不定状态。(2 2)逻辑功能的描述)逻辑功能的描述 触发器在接收触发信号之前的触发器在接收触发信号之前的原稳定状态称为初态,用原稳定状态称为初态,用QnQn表示;触发器在接收触发信号之表示;触发器在接收触发信号之后建立的新稳定状态叫做次态,用后建立的新稳定状态叫做次态,用Qn+1Q
4、n+1表示。触发器的次态表示。触发器的次态Qn+1Qn+1是由触发信号和初态是由触发信号和初态QnQn的取值状况所确定的。的取值状况所确定的。1 1)状态转换特性表)状态转换特性表 含有状态变量的真值表叫含有状态变量的真值表叫做触发器的特性表。基本做触发器的特性表。基本RSRS触发器的特性表如表触发器的特性表如表12-112-1所示。所示。表表12-212-2为简化的特性表。为简化的特性表。表表12-1 12-1 基本基本RSRS触发器状态转换特性表触发器状态转换特性表011100不定不定不定不定1 1 01 1 11 0 01 0 10 1 00 1 10 0 00 0 1Qn+1 Qn表表
5、12-2 12-2 简化的简化的RSRS触发器特性表表触发器特性表表 Qn 1 0 不定不定 1 1 1 0 0 1 0 0 Qn+1 2 2)时序图(又称波形图)时序图(又称波形图)时序图是以波形图的方式时序图是以波形图的方式来描述触发器的逻辑功能的。在图来描述触发器的逻辑功能的。在图12-1a12-1a所示电路中,假设所示电路中,假设触发器的初始状态为触发器的初始状态为Q=0Q=0、=1 =1,触发信号的波形已知,则,触发信号的波形已知,则依据上述逻辑关系可以画出依据上述逻辑关系可以画出Q Q和和 的波形,如图的波形,如图12-212-2所示。所示。图图12-2 12-2 时序波形图时序波
6、形图 基本基本RSRS触发器除了可用上述与非门组成外,也可以利触发器除了可用上述与非门组成外,也可以利用两个或非门来组成,其逻辑图和逻辑符号如图用两个或非门来组成,其逻辑图和逻辑符号如图12-312-3所示。所示。图图12-3 12-3 或非门组成的基本或非门组成的基本RSRS触发器触发器a a)逻辑图)逻辑图 b b)逻辑符号)逻辑符号 在这种基本在这种基本RSRS触发器中,触发输入端触发器中,触发输入端R R、S S在没有加触发在没有加触发信号时应处于低电平,加有触发信号时为高电平(称为高电信号时应处于低电平,加有触发信号时为高电平(称为高电平有效)。其特性表见表平有效)。其特性表见表12
7、-312-3、时序图如图、时序图如图12-412-4所示。所示。图图12-4 12-4 或非门构成的或非门构成的RSRS触发器时序图触发器时序图表表12-3 12-3 或非门构成的或非门构成的RSRS触发器触发器特性表特性表 Qn 1 0 不定不定 0 0 0 1 1 0 1 1 Qn+1 R S二、同步二、同步RS触触发发器和器和D锁锁存器存器 1 1同步同步RSRS触发器触发器 (1 1)电路组成)电路组成 同步同步RSRS触发器是同步触发器中最简洁的一触发器是同步触发器中最简洁的一种,其逻辑图和逻辑符号如图种,其逻辑图和逻辑符号如图12-512-5所示。所示。CPCP是时钟脉冲信号,是时
8、钟脉冲信号,高电平有效,即高电平有效,即CPCP为高电平常,输出状态可以变更,为高电平常,输出状态可以变更,CPCP为低电为低电平常,触发器保持原状态不变。平常,触发器保持原状态不变。Q Q和和 是互补输出端。是互补输出端。图图12-5 12-5 同步同步RSRS触发器触发器a a)逻辑图逻辑图 b b)逻辑符号)逻辑符号 (2 2)功能分析功能分析 1 1)当)当CP=0CP=0时,触发器保持原状态不变。时,触发器保持原状态不变。2 2)当)当CP=1CP=1时,触发器将按基本时,触发器将按基本RSRS触发器的规律发生变更。触发器的规律发生变更。此时,同步此时,同步RSRS触发器的状态转换特
9、性表与表触发器的状态转换特性表与表12-312-3相同。相同。(3)初始状态的预置)初始状态的预置 在实际应用中,有时在实际应用中,有时须要在时钟脉冲须要在时钟脉冲CP到来之到来之前,预先将触发器设置成前,预先将触发器设置成某种状态,为此,在同步某种状态,为此,在同步RS触发器电路中设置了干触发器电路中设置了干脆置位端和干脆复位端。脆置位端和干脆复位端。其工作状况可用图其工作状况可用图12-6的的波形图来描述。波形图来描述。图图12-6 12-6 同步同步RSRS触发器时序波形图触发器时序波形图 2 2同步同步D D触发器触发器 同步同步D D触发器又称为触发器又称为D D锁存器,其逻辑图和逻
10、辑符号如锁存器,其逻辑图和逻辑符号如图图12-712-7所示。所示。图图12-7 12-7 同步同步D D触发器触发器a a)逻辑图)逻辑图 b b)逻辑符号)逻辑符号三、边沿触发器三、边沿触发器 1 1边沿边沿D D触发器触发器 (1 1)逻辑符号)逻辑符号 边沿边沿D D触发器的逻辑符号如图触发器的逻辑符号如图12-812-8所示。所示。符号图中符号图中 、端的小圆圈表示低电平有效。该触发器为端的小圆圈表示低电平有效。该触发器为CPCP上升沿触发(图中,上升沿触发(图中,CPCP端若有小圆圈表示触发器为端若有小圆圈表示触发器为CPCP下降沿触下降沿触发)。发)。图图12-8 12-8 边沿
11、边沿D D触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号 (2 2)工作特性)工作特性 此种触发器的状态只有在此种触发器的状态只有在CPCP的上升沿到来时才可能变的上升沿到来时才可能变更,在更,在CPCP的其它任何时刻,触发器都将保持状态不变,故的其它任何时刻,触发器都将保持状态不变,故把这种类型的触发器称为正边沿触发器或上升沿触发器。把这种类型的触发器称为正边沿触发器或上升沿触发器。除上述正边沿触发的除上述正边沿触发的D D触发器之外,还有在时钟脉冲下触发器之外,还有在时钟脉冲下降沿触发的负边沿降沿触发的负边沿D D触发器,与正边沿触发器,与正边沿D D触发器相比较,只触发器相比较,只是触发器翻转时所对应
12、的时钟脉冲是触发器翻转时所对应的时钟脉冲CPCP的触发沿不同,其所的触发沿不同,其所实现的逻辑功能均相同。实现的逻辑功能均相同。(3 3)逻辑功能描述)逻辑功能描述 边沿边沿D D触发器在触发器在CPCP上升沿到来时的状态转换特性表如表上升沿到来时的状态转换特性表如表12-412-4所示,表所示,表12-512-5为为D D触发器简化的特性表。图触发器简化的特性表。图12-912-9为为D D触发触发器的时序图。器的时序图。表表12-4 D12-4 D触发器状态转换特性表触发器状态转换特性表表表12-5 D12-5 D触发器简化特性表触发器简化特性表CPD QnQn+10 00 11 01 1
13、0011图图12-912-9 D D触发器时序图触发器时序图CPCPD D Q Qn+1n+1 0 0 1 10 0 1 1 (4 4)边沿)边沿D D触发器的应用触发器的应用 74HC74 74HC74是一种集成正边沿双是一种集成正边沿双D D触发器,内含两个上升沿触发器,内含两个上升沿触发的触发的D D触发器。图触发器。图12-1012-10是利用是利用74HC7474HC74构成的单按钮电子构成的单按钮电子转换开关电路,该电路只利用一个按钮即可实现电路的接转换开关电路,该电路只利用一个按钮即可实现电路的接通与断开。通与断开。图图12-10 74HC7412-10 74HC74应用电路应用
14、电路 2 2边沿边沿JKJK触发器触发器 (1 1)边沿)边沿JKJK触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号 图图12-1112-11为为JKJK触发器的逻辑符号,其中图触发器的逻辑符号,其中图a a为为CPCP上升沿触上升沿触发,图发,图b b为为CPCP下降沿触发,除此之外,二者的逻辑功能完全下降沿触发,除此之外,二者的逻辑功能完全相同,图中相同,图中J J、K K为触发信号输入端。为触发信号输入端。图图12-11 12-11 边沿边沿JKJK触发器触发器a a)上升沿触发型)上升沿触发型 b b)下降沿触发型)下降沿触发型 (2 2)JKJK触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能 下降沿触发的下降沿
15、触发的JKJK触发器的逻辑功能见表触发器的逻辑功能见表12-612-6,表,表12-712-7为为JKJK触发器简化的功能表,时序图如图触发器简化的功能表,时序图如图12-1212-12所示。所示。表表12-6 JK12-6 JK触发器功能表触发器功能表 CPJ KQ nQ n+1功能名称功能名称 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0直接置直接置1直接置直接置0保持保持保持保持置置0置置0置置1置置1翻转翻转翻转翻转表
16、表12-7 JK12-7 JK触发器简化功能表触发器简化功能表 J KQ n+1 0 0 0 1 1 0 1 1Qn01图图12-12 JK12-12 JK触发器时序图触发器时序图 (3 3)边沿)边沿JKJK触发器的应用触发器的应用 74HC112 74HC112内含两个下降沿内含两个下降沿JKJK触发器,图触发器,图12-13a12-13a是利用是利用74HC11274HC112组成的二分频和四分频电路。组成的二分频和四分频电路。分频是指电路输出信号的频率是输入信号频率的分频是指电路输出信号的频率是输入信号频率的1/N1/N(其中(其中N N为整数,即分频次数),也就是说输出信号的周期是输
17、入信号为整数,即分频次数),也就是说输出信号的周期是输入信号周期的周期的N N倍。倍。图图12-13 74HC11012-13 74HC110构成的分频电路构成的分频电路a a)电路图)电路图 b b)波形图)波形图其次其次节节 计计数器数器一、一、计计数器的功能和分数器的功能和分类类 计数器是一种应用广泛的时序逻辑电路,它不仅可用来对计数器是一种应用广泛的时序逻辑电路,它不仅可用来对脉冲计数,而且还常用于数字系统的定时、延时、分频及构成脉冲计数,而且还常用于数字系统的定时、延时、分频及构成节拍脉冲发生器等等。节拍脉冲发生器等等。计数器按计数长度可分为二进制、十进制及计数器按计数长度可分为二进
18、制、十进制及N N进制计数器。进制计数器。按计数脉冲的引入方式可分为异步工作方式和同步工作方式计按计数脉冲的引入方式可分为异步工作方式和同步工作方式计数器两类。按计数的增减趋势可分为加法、减法及可逆计数器。数器两类。按计数的增减趋势可分为加法、减法及可逆计数器。计数器的组成和其它时序电路一样,都含有存储单元(这计数器的组成和其它时序电路一样,都含有存储单元(这里通称为计数单元),存储单元是由触发器构成的。里通称为计数单元),存储单元是由触发器构成的。1 1异步二进制计数器异步二进制计数器 (1 1)异步二进制加法计数器)异步二进制加法计数器 图图12-14所示是利用所示是利用3个下降沿个下降沿
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