触发器应用电路的制.ppt

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1、学习情境九学习情境九 触发器应用电路的制作与调试触发器应用电路的制作与调试 本情境主要内容本情境主要内容n触发器基础知识触发器基础知识n触发器逻辑功能的测试与转换实验触发器逻辑功能的测试与转换实验n抢答器电路原理分析抢答器电路原理分析 n抢答器的制作与测试抢答器的制作与测试触发器基础知识触发器基础知识本次课主要内容本次课主要内容n 触发器概述触发器概述 nRS触发器触发器nD触发器触发器nJK触发器触发器nT触发器触发器前言前言组合逻辑电路：与原状态无关，其基本单元组合逻辑电路：与原状态无关，其基本单元门电路；门电路；时序逻辑电路：与原状态有关，其基本单元时序逻辑电路：与原状态有关，其基本单元

2、触发器。触发器。3.2.1 3.2.1 触发器概述触发器概述1、触发器的基本特性：、触发器的基本特性：它有两个稳定的状态：它有两个稳定的状态：0状态和状态和1状态；状态；在不同的输入情况下，它可以被置成在不同的输入情况下，它可以被置成0状态或状态或1状态；状态；当输入信号消失后，所置成的状态能够保持不变。当输入信号消失后，所置成的状态能够保持不变。所以，触发器可以接收、保持和输出信号。所以，触发器可以接收、保持和输出信号。2、触发器分类：、触发器分类：（1）按功能：）按功能：RSDJKT（2）按结构：基本）按结构：基本RS同步同步RS 主从型维持阻塞型边沿触发器主从型维持阻塞型边沿触发器3.2

3、.2 RS触发器触发器1 1、基本、基本RSRS触发器触发器-各种触发器的最基本单元各种触发器的最基本单元（1）逻辑电路及逻辑符号）逻辑电路及逻辑符号Q=1、Q=0的状态称的状态称1状态，置位状态状态，置位状态Q=0、Q=1的状态称的状态称0状态，复位状态状态，复位状态R SQ（2）逻辑功能分析：）逻辑功能分析：10010 10R=0、S=1时：由于时：由于R=0，不论原来，不论原来Q为为0还是还是1，都有，都有Q=1；再由再由S=1、Q=1可得可得Q0。即不论触发器原来处于什么状态都。即不论触发器原来处于什么状态都将变成将变成0状态，这种情况称将触发器置状态，这种情况称将触发器置0或复位。或

4、复位。R端称为触发端称为触发器的置器的置0端或复位端。端或复位端。0110R SQ0 10R=1、S=0时：由于时：由于S=0，不论原来，不论原来Q为为0还是还是1，都有，都有Q=1；再由再由R=1、Q=1可得可得Q0。即不论触发器原来处于什么状态都。即不论触发器原来处于什么状态都将变成将变成1状态，这种情况称将触发器置状态，这种情况称将触发器置1或置位。或置位。S端称为触发端称为触发器的置器的置1端或置位端。端或置位端。1 0111R SQ0 101 01R=1、S=1时：根据与非门的逻辑功能不难推知，触发器保时：根据与非门的逻辑功能不难推知，触发器保持原有状态不变，即原来的状态被触发器存储

5、起来，这体现了持原有状态不变，即原来的状态被触发器存储起来，这体现了触发器具有记忆能力。触发器具有记忆能力。101 1不变1000R SQ0 101 011 1不变不定R=0、S=0时：时：Q=Q=1，不符合触发器的逻辑关系。并且由，不符合触发器的逻辑关系。并且由于与非门延迟时间不可能完全相等，在两输入端的于与非门延迟时间不可能完全相等，在两输入端的0同时撤除同时撤除后，将不能确定触发器是处于后，将不能确定触发器是处于1状态还是状态还是0状态。所以触发器不状态。所以触发器不允许出现这种情况，这就是基本允许出现这种情况，这就是基本RS触发器的约束条件。触发器的约束条件。11？0 0（3）RS触发

6、器逻辑功能的描述方法触发器逻辑功能的描述方法1 1）状态转换真值表）状态转换真值表R SnQ1+nQ功能功能0 0 00 0 1不定不定0 1 00 1 10001=+nQ置置01 0 01 0 11111=+nQ置置11 1 01 1 101nnQQ=+1保持保持现现态态：触触发发器器接接收收输输入入信信号号之之前前的的状状态态，也也就就是是触触发发器器原原来来的的稳稳定定状状态态。次次态态：触触发发器器接接收收输输入入信信号号之之后后所所处处的的新新的的稳稳定定状状态态。特性方程特性方程:触发器的特性方程就是触发器次态触发器的特性方程就是触发器次态Qn+1与输入及现态与输入及现态Qn之间的

7、逻辑关系式之间的逻辑关系式2 2）特性方程：（）特性方程：（状态方程状态方程 特征方程特征方程 次态次态Qn+1的卡诺图）的卡诺图）R SnQ1+nQ功能功能0 0 00 0 1不定不定0 1 00 1 10001=+nQ置置01 0 01 0 11111=+nQ置置11 1 01 1 101nnQQ=+1保持保持Qn00011110000111 10 R S SSS S当触发器处在当触发器处在0状态，即状态，即Qn=0时，若输入信号时，若输入信号 01或或11，触发，触发器仍为器仍为0状态；状态；RSRS若若 10，触发器就会翻转成为，触发器就会翻转成为1状态。状态。当触发器处在当触发器处在

8、1状态，即状态，即Qn=1时，若输入信号时，若输入信号 10或或11，触发，触发器仍为器仍为1状态；状态；RSRS若若 01，触发器就会翻转成为，触发器就会翻转成为0状态。状态。描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图3 3）状态图转换图）状态图转换图：011/1/10/01/R SR SnQ1+nQ功能功能0 0 00 0 1不定不定0 1 00 1 10001=+nQ置置01 0 01 0 11111=+nQ置置11 1 01 1 101nnQQ=+1保持保持RSQQ置置1置置0置置1置置1置置1保持保持不允许不允许反映触发器输入

9、信号取值和状态之间对应关系的图形称为波形图反映触发器输入信号取值和状态之间对应关系的图形称为波形图4 4）波形图：）波形图：基本基本RS触发器的特点触发器的特点（1）触触发发器器的的次次态态不不仅仅与与输输入入信信号号状状态态有有关关，而而且且与与触触发器的现态有关。发器的现态有关。（2）电电路路具具有有两两个个稳稳定定状状态态，在在无无外外来来触触发发信信号号作作用用时时，电路将保持原状态不变。电路将保持原状态不变。（3）在在外外加加触触发发信信号号有有效效时时，电电路路可可以以触触发发翻翻转转，实实现现置置0或置或置1。（4）在在稳稳定定状状态态下下两两个个输输出出端端的的状状态态必必须须

10、是是互互补补关关系系，即有约束条件。即有约束条件。在在数数字字电电路路中中，凡凡根根据据输输入入信信号号R、S情情况况的的不不同同，具具有有置置0、置置1和保持功能的电路，都称为和保持功能的电路，都称为RS触发器。触发器。用或非门也可构成基本用或非门也可构成基本RS触发器触发器 (输入端为高电平有效输入端为高电平有效)（1 1）逻辑电路）逻辑电路RSCP0时，时，R=S=1，触发器保持原来状态不变。，触发器保持原来状态不变。CP1时，时，Qn+1工作情况由工作情况由R、S及及Qn决定。决定。2 2、同步同步RSRS触发器触发器输入信号输入信号(R、S)的作用受时钟脉冲控制的作用受时钟脉冲控制（

11、2）逻辑功能：）逻辑功能：1 1）真值表：）真值表：CP R S QnQn+1功能功能0 QnnnQQ=+1 保持保持1 0 0 01 0 0 101nnQQ=+1 保持保持1 0 1 01 0 1 11111=+nQ 置置11 1 0 01 1 0 10001=+nQ 置置01 1 1 01 1 1 1不定不定G1 G2G3 G4&S CP RQ Q&RS2 2）特性方程：）特性方程：(约束条件约束条件)Qn 00 01 11 10 0 1 1 1 S R R1S S3 3）状态转换图：）状态转换图：010/0/01/10/R S4 4）波形图：）波形图：不不变变不不变变不不变变不不变变不不

12、变变不不变变置置1置置0置置1置置0不不变变特点特点:（1）时钟电平控制。在）时钟电平控制。在CP1期间接收输入信号，期间接收输入信号，CP0时状态保持不变，时状态保持不变，与基本与基本RS触发器相比，对触发器状态的转变增加了时间控制。触发器相比，对触发器状态的转变增加了时间控制。（2）R、S之间有约束。不能允许出现之间有约束。不能允许出现R和和S同时为同时为1的情况，否则会使触的情况，否则会使触发器处于不确定的状态。发器处于不确定的状态。5 5）主要特点：）主要特点：.时钟电平控制。时钟电平控制。对触发器状态的转变增加了对触发器状态的转变增加了 时间控制。时间控制。G1 G2G3 G4&S

13、CP RQ Q&RS.R R、S S之间有约束。之间有约束。不能允许出现不能允许出现R R和和S S同时为同时为1 1。.异步输入端与同步输入端异步输入端与同步输入端的概念与区别的概念与区别 异步输入端是用来预置触发器的初始状态，或在工作过程中强行置位和复位。异步输入端是用来预置触发器的初始状态，或在工作过程中强行置位和复位。同步输入端是受时钟脉冲同步输入端是受时钟脉冲CP的同步控制输入端。的同步控制输入端。.同步触发器的空翻同步触发器的空翻在在CP=1CP=1期间，如同步触发器的输入信号发生多次变化，则触发器的输出期间，如同步触发器的输入信号发生多次变化，则触发器的输出状态也会相应的发生多次

14、变化状态也会相应的发生多次变化 同步触发器由于存在空翻，不能用于计数器、移位寄存器和存储器，同步触发器由于存在空翻，不能用于计数器、移位寄存器和存储器，只能用于数据锁存。只能用于数据锁存。两个时钟两个时钟RS控制的控制的RS触发器即可构成主从触发器即可构成主从RS触发器触发器。从触发器从触发器主触发器主触发器1 1QQQMSRCPQM1S1R1S1RC1FF2FF1 1S 1RS CP RQ QC1主从触发主从触发下降沿触发下降沿触发工作原理：工作原理：（1）、）、CP由由0上升到上升到1时（上升沿），主触发器时（上升沿），主触发器接收接收RS信号，从触发器被封锁；信号，从触发器被封锁；（2）

15、、）、CP由由1下降到下降到0时（下降沿），从触发器时（下降沿），从触发器追随主触发器状态，且主触发器被追随主触发器状态，且主触发器被CP0封锁。封锁。3、主从、主从RS触发器触发器波形分析实例：波形分析实例：设设Q初态为初态为0CPRSQMQ4、集成基本、集成基本RS触发器触发器EN1时工作时工作EN0时禁止时禁止(b)CC4044的引脚图的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 9CC4044 1 2 3 4 5 6 7 8VDD 4S 4R 1Q 2R 2S 3Q 2Q4Q NC 1S 1R EN 3R 3S VSS(a)74LS279的引脚图的引脚图 16 15 14 13

16、12 11 10 974LS279 1 2 3 4 5 6 7 8VCC 4S 4R 4Q 3SA 3SB 3R 3Q1R 1 SA 1SB 1Q 2R 2S 2Q GND1S3S主从型主从型RSRS触发器触发器74LS71 74LS71 内含一个触发器，下降沿触发。内含一个触发器，下降沿触发。3个个R输输入端和入端和3个个S输输入端，且入端，且RR1R2R3，S=S1S2S3。触触发发器器还带还带有异步清零端有异步清零端和异步预置端和异步预置端 5、RS触发器应用举例触发器应用举例开关触点接通瞬间发生振颤：开关触点接通瞬间发生振颤：加入加入RS触发器后，开关触点触发器后，开关触点接通瞬间发生

17、的振颤对输出无影响：接通瞬间发生的振颤对输出无影响：RSRS触发器组成的无抖动开关触发器组成的无抖动开关 CP=1期间有效期间有效将将S=D、R=D代入同步代入同步RS触发器的特性方程，得同步触发器的特性方程，得同步D触发器的特性方程：触发器的特性方程：2、逻辑功能：、逻辑功能：D CP 1D C1Q Q1、同步、同步D触发器逻辑电路触发器逻辑电路D触发器触发器 (钟控钟控D触发器触发器)（D锁存器）锁存器）在在数数字字电电路路中中，凡凡在在CP时时钟钟脉脉冲冲控控制制下下，根根据据输输入入信信号号D情况的不同，具有置情况的不同，具有置0、置、置1功能的电路，都称为功能的电路，都称为D触发器。

18、触发器。3.状态图状态图波形图波形图4.4.集成边沿集成边沿D D触发器触发器5.一种典型集成边沿一种典型集成边沿D触发器触发器74LS373高阻高阻XXH保持保持XLLLLHLHHHLQ（输输出）出）DG（输输出允出允许许）（输输出控制）出控制）表表3.2.7 功能表功能表为选为选通端（通端（输输出控制），低出控制），低电电平平选选中；中；G 为为使能端（使能端（输输出允出允许许），），G为为高高电电平平时时，D信号向右信号向右传传送到送到Q端，端，G为为低低电电平平 时时，电电路保持原状路保持原状态态不不变变，禁止数据，禁止数据传传送。送。两种集成边沿两种集成边沿D触发器的比较触发器的比较

19、注意注意注意注意：CC4013的异步输入端的异步输入端RD和和SD为高电平有效为高电平有效。补充：补充：JKJK触发器基本知识（电平触发型）触发器基本知识（电平触发型）3.5.3 3.5.3 相关资讯相关资讯1、JK触发器触发器电路及符号电路及符号J CP KJ CP KQ QJ CP KQ Q(a)逻辑电路逻辑电路(b)曾用符号曾用符号1J C1 1KQ Q(c)国标符号国标符号JK=00时不变时不变JK=01时置时置0JK=10时置时置1JK=11时翻转时翻转小结小结真值表真值表逻辑功能：逻辑功能：计数计数波形图波形图在在数数字字电电路路中中，凡凡在在CP时时钟钟脉脉冲冲控控制制下下，根根

20、据据输输入入信信号号J、K情情况况的的不不同同，具有置具有置0、置、置1、保持和翻转功能的电路，都称为、保持和翻转功能的电路，都称为JK触发器。触发器。状态转换图及特性方程：状态转换图及特性方程：CP=1期间有效期间有效将将S=JQn、R=KQn代入同步代入同步RS触发器的特性方程，触发器的特性方程，得同步得同步JK触发器的特性方程：触发器的特性方程：（1）边沿）边沿JK触发器触发器从结构上保证触发器仅在从结构上保证触发器仅在CP上升沿或下降沿才接收信号，上升沿或下降沿才接收信号，CP的其它时刻，的其它时刻，触发器保持状态不变。触发器保持状态不变。电路符号：电路符号：1J 1KJ CP KQ

21、QC1 1J 1KJ CP KQ QC1上升沿触发上升沿触发边沿触发边沿触发下升沿触发下升沿触发注意：根据使用器件不同，可分为注意：根据使用器件不同，可分为TTL触发器和触发器和CMOS触发器。触发器。边沿边沿JK触发器的特点触发器的特点:边沿触发，无一次变化问题。边沿触发，无一次变化问题。功能齐全，使用方便灵活。功能齐全，使用方便灵活。抗干扰能力极强，工作速度很高抗干扰能力极强，工作速度很高。例：下降沿触发的边沿例：下降沿触发的边沿JK触发器触发器设设Q初态为初态为0CPJQK边沿边沿JK触发器的逻辑功能、特性方程等与电平触发型触发器的逻辑功能、特性方程等与电平触发型JK触发器相同触发器相同

22、但它们触发的时刻不同但它们触发的时刻不同集成边沿集成边沿JK触发器触发器74LS11274LS112为为CPCP下降沿触发。且其异步输入端下降沿触发。且其异步输入端R RD D和和S SD D为低电平有效。为低电平有效。CC4027CC4027为为CPCP上升沿触发，且其异步输入端上升沿触发，且其异步输入端R RD D和和S SD D为高电平有效。为高电平有效。注注意意表表3.5.3 74LS112功能表功能表计计数数1111同步置同步置1010111同步置同步置零零101011保持保持0011异步置异步置10101异步置异步置零零1010不允不允许许1100KJCP功功 能能说说 明明输输出

23、出输输入入QnQnQn+1从功能表看集成触发器的逻辑功能从功能表看集成触发器的逻辑功能（2）主从）主从JK触发器触发器（1）主从）主从JK触发器采用主从控制结构，触发器采用主从控制结构，CP1期间接收输入信号，期间接收输入信号，CP下降沿到来时触发翻转下降沿到来时触发翻转 （2）输入信号）输入信号J、K之间没有约束。之间没有约束。（3）存在一次变化问题。）存在一次变化问题。集成主从集成主从JK触发器触发器补充：带多输入端（补充：带多输入端（与输入与输入）的触发器：）的触发器：QQC1(a)D1D2CPS1D&RSDRD（a）、边沿触发型）、边沿触发型D触发器触发器注意注意：电路结构相同，逻辑功

24、能可不同；电路结构相同，逻辑功能可不同；逻辑功能相同，电路结构可不同。逻辑功能相同，电路结构可不同。(b)QQC1J1J2CPS1J&RK1K21K&SDRD（b）、边沿触发型）、边沿触发型JK触发器触发器2.T2.T触发器触发器T 1J 1KJ CP KQ QC1Qn01Qn0 00 11 01 1Qn+1J KJK触发器简化真值表：触发器简化真值表：JK触发器特性方程：触发器特性方程：T触发器的特性方程：触发器的特性方程：则有：则有：T0相当于相当于JK0T1相当于相当于JK1令令JKT逻辑符号逻辑符号T T触发器特性表和时序图：触发器特性表和时序图：补充：补充：T 触发器触发器 CP Q

25、 QC1T(T=1)1J1K令令T触发器中，总是为触发器中，总是为1，则为，则为T触发器。触发器。T触发器的特性方程：触发器的特性方程：T触发器仅具有计数功能。触发器仅具有计数功能。3.触发器的应用：触发器的应用：（1）、直接用于控制；（）、直接用于控制；（2）、时序电路的功能部件等。）、时序电路的功能部件等。直接用于控制直接用于控制例：多路控制公共照明灯开关电路例：多路控制公共照明灯开关电路c40271JC11K220VKMEL+VDD(10V)KMV1V2DQQJKR1CR2RC1R3S1S2S3SDRD说明：说明：1、JK触发器作触发器作T触发器使用，接通电源，触发器使用，接通电源，C1

26、充电后，充电后，JK1处于计数状态；处于计数状态；2、C4027为上升沿触发，为上升沿触发，RD、SD为高电平有效，为高电平有效，接通电源瞬间接通电源瞬间RD1、SD0Q0（复位），随着（复位），随着C充电后，充电后，RDSD0，不影响触发器工作状态；，不影响触发器工作状态；3、分别按下、分别按下S1、S2、S3，相当给触发器一个，相当给触发器一个CP脉冲，依次控制触发器翻转脉冲，依次控制触发器翻转时序电路的功能部件例：分频器时序电路的功能部件例：分频器图图3.5.8 二分频电路及波形图二分频电路及波形图（1 1）.输出脉冲频率减少了输出脉冲频率减少了1/21/2，称为二分频；，称为二分频；（

27、2）.若在其输出端再串接一个同样的分频电路，就能实现四分频；若在其输出端再串接一个同样的分频电路，就能实现四分频；同理若接同理若接n个分频电路就能构成个分频电路就能构成2n分频器。分频器。时序电路的功能部件例：倍频器时序电路的功能部件例：倍频器图图3.5.9 倍频电路及波形图倍频电路及波形图分析：分析：设设 的初态为的初态为0，且考虑门电路的且考虑门电路的传输延迟时间传输延迟时间可画出可画出 和和 的波形。的波形。的频率是的频率是CP频率的频率的2倍。倍。补补充：充：触发器逻辑功能的转换触发器逻辑功能的转换一、一、D触发器触发器JK触发器：触发器：D触发器特性方程触发器特性方程：JK触发器特性

28、方程触发器特性方程：则：则：若用与非门实现若用与非门实现注意：注意：转换后，触发方式仍为原触发器的触发方式。转换后，触发方式仍为原触发器的触发方式。（此例仍为（此例仍为D触发器的上升沿触发）触发器的上升沿触发）&1DC1CPJK&D&11DC1CPJK1D二、二、D触发器触发器T触发器：触发器：D触发器特性方程触发器特性方程：T触发器特性方程触发器特性方程：则：则：1DC11CPT小结：小结：触发器转换方法触发器转换方法：2、根据输入端关系和现有触发器，画出逻辑电路图。、根据输入端关系和现有触发器，画出逻辑电路图。D触发器特性方程触发器特性方程：T触发器特性方程触发器特性方程：则：则：1DC1

29、CP三、三、D触发器触发器T触发器：触发器：1、比较特性方程；、比较特性方程；四、四、D触发器触发器RS触发器：触发器：D触发器特性方程触发器特性方程：RS触发器特性方程触发器特性方程：则：则：1DC1CPSR1&11 五、五、JK触发器触发器D触发器：触发器：D触发器特性方程触发器特性方程：JK触发器特性方程触发器特性方程：则：则：1KC1CPD11JJDKD小结2、触发器的结构：、触发器的结构：维持阻塞型（上升沿触发）维持阻塞型（上升沿触发）（未介绍）（未介绍）主从型（下降沿触发）主从型（下降沿触发）边沿触发型（上升沿或下降沿触发）边沿触发型（上升沿或下降沿触发）逻辑功能相同，电路结构可不

30、同；逻辑功能相同，电路结构可不同；电路结构相同，逻辑功能可不同。电路结构相同，逻辑功能可不同。3、触发器的触发方式：电平触发、触发器的触发方式：电平触发 边沿触发边沿触发4、常用触发器功能、常用触发器功能 比较：比较：(1)、JK：功能最齐全，用于计数、数据存储、移位；：功能最齐全，用于计数、数据存储、移位；(2)、D：一个输入端，可方便地转换为其它功能：一个输入端，可方便地转换为其它功能 的触发器的触发器 用于移位寄存、数据寄存；用于移位寄存、数据寄存；(3)、T：就用于计数。就用于计数。5、触发器之间的相互转换：、触发器之间的相互转换：(触发方式仍不变触发方式仍不变)1、触发器的逻辑功能：、触发器的逻辑功能：RSDJKTT