数字电子技术Chart时序逻辑基础与触发器学习教案.pptx
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1、会计学1数字数字(shz)电子技术电子技术Chart时序逻辑基础时序逻辑基础与触发器与触发器第一页,共78页。2概概 述述逻辑电路(lu j din l)可分为 两大类:1、组合(zh)电路:2、时序电路:由若干逻辑(lu j)门组成,电路不具记忆能力。电路的输出仅仅与当时的输入有关。存储电路,因而具有记忆能力。电路的输出不仅与当时的输入有关,而且还与电路原来的状态有关。时序逻辑电路是数字逻辑电路的重要组成部分。触发器触发器第2页/共78页第二页,共78页。33.1 时序时序(sh x)逻辑基础逻辑基础时序(sh x)逻辑电路的结构与特点组合电路存储电路Z1ZjY1YrQ1QrX1Xi输输入入
2、信信号号输输出出信信号号存存储储电电路路的的输输入入输输出出状状态态时序逻辑电路中存在反馈时序逻辑电路中存在反馈(fnku),其输出由,其输出由电路的输入和电路原来的状态共同决定。电路的输入和电路原来的状态共同决定。第3页/共78页第三页,共78页。4逻辑关系方程逻辑关系方程逻辑关系方程逻辑关系方程(fngchng)(fngchng):X(X1,Xi)Q(Q1,Qr)Y(Y1,Yr)Z(Z1,Zj)ZF1(X,Qn)输出(shch)方程 YF2(X,Qn)驱动(q dn)方程Qn+1F3(Y,Qn)状态方程各信号之间的逻辑关系方程组:第4页/共78页第四页,共78页。5ZF1(X,Qn)输出(
3、shch)方程 YF2(X,Qn)驱动(q dn)方程Qn+1F3(Y,Qn)状态方程逻辑逻辑(lu j)(lu j)表达式表达式 时序电路逻辑功能的描述方法有:2 2、时序电路的表示方法、时序电路的表示方法逻辑表达式、状态表、状态图、逻辑表达式、状态表、状态图、时序图时序图和逻辑电路图。和逻辑电路图。第5页/共78页第五页,共78页。6状态表状态表现 态次 态输 出X=0X=10 00 0/00 1/00 10 1/01 0/01 01 0/01 1/11 11 1/00 0/0第6页/共78页第六页,共78页。7状态图状态图000110111/11/01/0X/Y1/00/00/00/00
4、/0描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形(txng)称为状态图。称为状态图。第7页/共78页第七页,共78页。8时序时序(sh x)(sh x)图图 000100010111 0 0 0 01 1 1 1000111010100能直观地描述电路输入信号、输出信号及电路状态在时间上的对应(duyng)关系。几种描述(mio sh)方式是可以相互转换的。第8页/共78页第八页,共78页。9时序时序时序时序(sh x)(sh x)(sh x)(sh x)逻辑电路的分类逻辑电路的分类逻辑电路的分类逻辑电路的分类1、从控制(kngzh)时序状态的脉冲源来分:时
5、序电路同步(tngb):异步:存储电路里所有触发器有一个统一的时钟源没有统一的时钟脉冲第9页/共78页第九页,共78页。102 2、从输出、从输出(shch)(shch)信号的特点分:信号的特点分:同步(tngb)时序电路穆尔(m r)型:米里型:Z=F1 X,Qn Z=F1 Qn 时序逻辑电路的分类 电路输出仅仅取决于各触发器的状态,而不受电路当时的输入信号影电路输出仅仅取决于各触发器的状态,而不受电路当时的输入信号影响或没有输入变量,这类电路称为穆尔型。响或没有输入变量,这类电路称为穆尔型。第10页/共78页第十页,共78页。触发器是构成时序(sh x)逻辑电路的基本逻辑单元。触发器由逻辑
6、门加反馈电路构成,电路有两个互补的输出端Q和 ,其中(qzhng)Q的状态称为触发器的状态。在没有触发信号时,触发器有两个稳定状态(zhungti)(0或1);外加触发信号后,电路可从一种稳态转换到另一种稳态。3.2 触发器第11页/共78页第十一页,共78页。按电路按电路(dinl)(dinl)结结构分:构分:基本基本(jbn)RS(jbn)RS触发器触发器同步同步(tngb)(tngb)触发器触发器主从主从触发器触发器边沿边沿触发器触发器按逻辑功能分:按逻辑功能分:RSRS触发器触发器:置置0 0、置、置1 1、不变、不定、不变、不定JKJK触发器触发器:置:置0 0、置、置1 1、翻转、
7、不变、翻转、不变D D触发器触发器:置:置0 0、置、置1 1T T触发器触发器:翻转、不变:翻转、不变时钟触发器时钟触发器 触发器的分类:触发器的分类:T T 触发器触发器:翻转:翻转第12页/共78页第十二页,共78页。13反馈(fnku)输入(shr)端输出(shch)端由两个与非门组成逻辑符号 基本RS触发器 1、逻辑电路构成和逻辑符号 第13页/共78页第十三页,共78页。14 2、工作(gngzu)原理1)无有效(yuxio)电平输入(S=R=1)时,触发器保持稳定状态不变 11若初态Qn=1若初态 Qn=010101011基本(jbn)RS触发器第14页/共78页第十四页,共78
8、页。15 2)在有效电平作用下(S=0、R=1),无论(wln)初态Q n为0或1,触发器都会转变为 1态。01若初态Qn=1若初态Qn=0101010110 2、工作(gngzu)原理基本(jbn)RS触发器第15页/共78页第十五页,共78页。16 3)在有效电平作用下(S=1、R=0),无论(wln)初态Q n为0或1,触发器都会转变为0态。10初态Qn=xx10 2、工作(gngzu)原理基本(jbn)RS触发器第16页/共78页第十六页,共78页。17 4)当(S=0、R=0)时,无论(wln)初态Q n为0或1,触发器状态不定。00此状态为不定状态。为避免(bmin)不定状态,对输
9、入信号应加S+R=1的约束条件。初态Qn=x11 2、工作(gngzu)原理基本RS触发器第17页/共78页第十七页,共78页。18SR110011110101011110001010000不定不定001不定不定逻辑(lu j)功能表R+S=1保持(boch)置1置0不定(bdng)基本RS触发器3、逻辑功能描述 现态现态次态次态置1端?置0端?第18页/共78页第十八页,共78页。19基本(jbn)RS触发器3、逻辑(lu j)功能描述 状态图 特性(txng)方程 第19页/共78页第十九页,共78页。20画工作(gngzu)波形的方法:1.根据触发器动作特征确定状态变化的时刻;2.根据触
10、发器的逻辑功能确定Qn+1。011101110111011100不定(bdng)不变不定(bdng)置1不变置1不变置0不变工作波形能直观地表示其输入信号与输出的时序关系。基本RS触发器3、逻辑功能描述 第20页/共78页第二十页,共78页。逻辑电路逻辑电路(lu j din l)构成:构成:1000110Qn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1置置1 111011 0置置0 000011 101不定不定0 0保持保持0101用或非门组成用或非门组成用或非门组成用或非门组成(z(z chn chn)的基本的基本的基本的基本RSRS触发器触发器触发器触发器S仍然仍然(rngrn)称为置称为
11、置1输入端,但为高电平有输入端,但为高电平有效。效。R仍然仍然(rngrn)称为置称为置0输入端,也为高电平有输入端,也为高电平有效。效。第21页/共78页第二十一页,共78页。波形波形(b(b xn)xn)分析:分析:逻辑符号:逻辑符号:由由于于该该触触发发器器的的触触发发信信号号是是高高电电平平有有效效,因因此此在在逻逻辑辑符符号号(fho)的的输入端处没有小圆圈。输入端处没有小圆圈。高电平有效(yuxio)第22页/共78页第二十二页,共78页。基本基本基本基本(jbn)RS(jbn)RS(jbn)RS(jbn)RS触发器的特点总结:触发器的特点总结:触发器的特点总结:触发器的特点总结:
12、(1 1 1 1)触发器的次态不仅与输入信号状态有关,而且与触发器的现态有关。)触发器的次态不仅与输入信号状态有关,而且与触发器的现态有关。)触发器的次态不仅与输入信号状态有关,而且与触发器的现态有关。)触发器的次态不仅与输入信号状态有关,而且与触发器的现态有关。(2 2 2 2)电路具有两个稳定状态,在无外来触发信号作用时,电路将保持)电路具有两个稳定状态,在无外来触发信号作用时,电路将保持)电路具有两个稳定状态,在无外来触发信号作用时,电路将保持)电路具有两个稳定状态,在无外来触发信号作用时,电路将保持(boch)(boch)(boch)(boch)原状态不变。原状态不变。原状态不变。原状
13、态不变。(3 3 3 3)在外加触发信号有效时,电路可以触发翻转,实现置)在外加触发信号有效时,电路可以触发翻转,实现置)在外加触发信号有效时,电路可以触发翻转,实现置)在外加触发信号有效时,电路可以触发翻转,实现置0 0 0 0或置或置或置或置1 1 1 1。(4 4 4 4)在稳定状态下两个输出端的状态和必须是互补关系,即有约束条件。)在稳定状态下两个输出端的状态和必须是互补关系,即有约束条件。)在稳定状态下两个输出端的状态和必须是互补关系,即有约束条件。)在稳定状态下两个输出端的状态和必须是互补关系,即有约束条件。(5 5 5 5)R R R R为复位输入端,为复位输入端,为复位输入端,
14、为复位输入端,S S S S为置位输入端,可以是低电平有效,也可以是高为置位输入端,可以是低电平有效,也可以是高为置位输入端,可以是低电平有效,也可以是高为置位输入端,可以是低电平有效,也可以是高电平有效,取决于触发器的结构。电平有效,取决于触发器的结构。电平有效,取决于触发器的结构。电平有效,取决于触发器的结构。在数字电路中,凡根据输入信号R、S情况的不同,具有置0、置1和保持(boch)功能的电路,都称为RS触发器。第23页/共78页第二十三页,共78页。24SRS接BS 接A悬空(xunkng)时间S接A振动(zhndng)S悬空(xunkng)时间接 B振动SR例1:第24页/共78页
15、第二十四页,共78页。25逻辑(lu j)符号 电路(dinl)结构1、同步(tngb)RS触发器 钟控触发器 给触发器加一个时钟控制端给触发器加一个时钟控制端CP,只有在,只有在CP端上出现时钟脉冲的有效电平时,触发器的状态才能改变。这种触发器称为钟控触发器,也叫同步触发器端上出现时钟脉冲的有效电平时,触发器的状态才能改变。这种触发器称为钟控触发器,也叫同步触发器。第25页/共78页第二十五页,共78页。26 S=0,R=0:Qn+1=Qn S=1,R=0:Qn+1=1 S=0,R=1:Qn+1=0 S=1,R=1:Qn+1=CP=1:CP=0:状态(zhungti)不变0 1&状态(zhu
16、ngti)发生变化。工作(gngzu)原理:1、同步RS触发器 第26页/共78页第二十六页,共78页。27RS 触发器次态卡诺图1)逻辑(lu j)功能表(CP=1)SRQnQn+1 说说 明明000001状态不变状态不变001101状态同状态同S S110001状态同状态同S S111101状态不定状态不定 2)特性(txng)方程(约束条件)1111、同步(tngb)RS触发器 逻辑功能:第27页/共78页第二十七页,共78页。28 3)状态(zhungti)转换图 10S=0R=1S=1R=0S=xR=0S=0R=x逻辑(lu j)功能表SRQnQn+1 说说 明明000001状态不变
17、状态不变001101状态同状态同S110001状态同状态同S111101状态不定状态不定111任何电路(dinl)结构的 RS触发器都有与此相同的功能表、特性方程及状态转换图。1、同步RS触发器 逻辑功能:第28页/共78页第二十八页,共78页。29 SRQn+1 00Qn 01 0 10 1 11 同步RS触发器真值表在CP为低电平期间(qjin),触发器的状态不变。在CP为高电平期间(qjin),R、S信号影响触发器的状态。1、同步(tngb)RS触发器 4)工作波形:第29页/共78页第二十九页,共78页。30特点(tdin)总结:1、同步(tngb)RS触发器 n n(1 1)时钟电平
18、控制。在)时钟电平控制。在CPCP1 1期间接收输入信号,期间接收输入信号,CPCP0 0时状态时状态(zhungti)(zhungti)保持不变,与保持不变,与基本基本RSRS触发器相比,对触发器状态触发器相比,对触发器状态(zhungti)(zhungti)的转变增加了时间控制。的转变增加了时间控制。n n(2 2)R R、S S之间有约束。不能允许出现之间有约束。不能允许出现R R和和S S同时为同时为1 1的情况,否则会使触发器处于不确定的的情况,否则会使触发器处于不确定的状态状态(zhungti)(zhungti)。第30页/共78页第三十页,共78页。31逻辑(lu j)符号 电路
19、(dinl)结构2、同步(tngb)JK触发器 电路结构与逻辑符号:第31页/共78页第三十一页,共78页。322、同步(tngb)JK触发器 逻辑(lu j)功能:1)逻辑(lu j)功能表JK=00时不变时不变JK=01时置时置0JK=10时置时置1JK=11时翻转时翻转第32页/共78页第三十二页,共78页。(CP=1期间(qjin)有效)332、同步(tngb)JK触发器 逻辑(lu j)功能:2)特性方程 3)状态图 第33页/共78页第三十三页,共78页。342、同步(tngb)JK触发器 逻辑(lu j)功能:4)工作(gngzu)波形第34页/共78页第三十四页,共78页。35
20、逻辑(lu j)符号 电路(dinl)结构3、同步(tngb)D触发器 电路结构与逻辑符号:第35页/共78页第三十五页,共78页。363、同步(tngb)D触发器 逻辑(lu j)功能:1)功能表CP D QnQn+1功能 0 Qn保持 1 0 0 1 0 100置0 1 1 0 1 1 111置1D=0 时置时置0D=1 时置时置1第36页/共78页第三十六页,共78页。(CP=1期间(qjin)有效)373、同步(tngb)D触发器 逻辑(lu j)功能:2)特性方程 3)状态图 第37页/共78页第三十七页,共78页。383、同步(tngb)D触发器 逻辑(lu j)功能:4)工作(g
21、ngzu)波形第38页/共78页第三十八页,共78页。39逻辑(lu j)符号 电路(dinl)结构4、同步(tngb)T触发器 电路结构与逻辑符号:第39页/共78页第三十九页,共78页。404、同步(tngb)T触发器 逻辑(lu j)功能:1)功能表CP T QnQn+1功能 0 Qn保持1 0 01 0 101保持1 1 01 1 110翻转T=0 时保持时保持(boch)T=1 时翻转时翻转第40页/共78页第四十页,共78页。(CP=1期间(qjin)有效)414、同步(tngb)T触发器 逻辑(lu j)功能:2)特性方程 3)状态图 第41页/共78页第四十一页,共78页。同同
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