触发器精选课件.ppt

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1、关于触发器第一页，本课件共有36页触发器触发器 触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。它是一种触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。它是一种具有记忆功能具有记忆功能，能储存，能储存1 1位二进制信息的逻辑电路。位二进制信息的逻辑电路。触发器的特点：触发器的特点：我们把输入信号作用前的触发器状态称为现在状我们把输入信号作用前的触发器状态称为现在状态态(“(“现态现态”)，用，用Q Qn n和和Q Qn n表示表示(或用或用Q Q和和Q Q表示表示)；把在输；把在输入信号作用后触发器的状态称为下一状态入信号作用后触发器的状态称为下一状态(“(“次态次态”)，用用Q Qn+1n+1和和Q Qn+1n+1

2、表示。表示。具有两个稳定的状态，用来表示电路的两个逻辑状态；具有两个稳定的状态，用来表示电路的两个逻辑状态；在输入信号作用下，可以被置成在输入信号作用下，可以被置成“0”0”态或态或“1”1”状态；状态；当输入信号撤消后，所置成的状态能够保持不变。当输入信号撤消后，所置成的状态能够保持不变。第二页，本课件共有36页一、电路结构和逻辑符号一、电路结构和逻辑符号1 1 基本基本RSRS触发器触发器由两个与非门的输入端、输由两个与非门的输入端、输出端出端交叉连接交叉连接构成。构成。(反馈反馈)信号输入端，信号输入端，低电平有效低电平有效。互补输出端互补输出端：Q=0Q=0、Q=1Q=1的状态称的状态

3、称“0”0”态态，Q=1Q=1、Q=0Q=0的状态称的状态称“1”1”态态。第三页，本课件共有36页RD SDQn+110010 10RRD D=0=0、S SD D=1=1时：不论触发器原来处于什么状态次态都将变成时：不论触发器原来处于什么状态次态都将变成“0”0”态，这种情况称将触发器置态，这种情况称将触发器置“0”0”或复位。或复位。R RD D端端称为触发称为触发器的器的置置“0”0”端或复位端端或复位端(低电平有效低电平有效)。二、工作原理二、工作原理1 1 基本基本RSRS触发器触发器第四页，本课件共有36页0110RD SDQn+10 101 011 1 基本基本RSRS触发器触

4、发器RRD D=1=1、S SD D=0=0时：不论触发器原来处于什么状态次态都将变成时：不论触发器原来处于什么状态次态都将变成“1”1”态，这种情况称将触发器置态，这种情况称将触发器置“1”1”或置位。或置位。S SD D端端称为触发称为触发器的器的置置“1”1”端或置位端端或置位端(低电平有效低电平有效)。第五页，本课件共有36页1110RRD D=1=1、S SD D=1=1时：触发器保持原有状态不变，即原来的状态被时：触发器保持原有状态不变，即原来的状态被触发器存储起来，这体现了触发器触发器存储起来，这体现了触发器具有记忆能力具有记忆能力。RD SDQn+10 101 011 1保持保

5、持101 1 基本基本RSRS触发器触发器第六页，本课件共有36页0011RD SDQn+10 101 011 1保持保持0 0不定不定？1 1 基本基本RSRS触发器触发器RRD D=0=0、S SD D=0=0时：时：Q Qn+1n+1=Q=Qn+1n+1=1=1，不符合触发器的互补输出关系。，不符合触发器的互补输出关系。并且当并且当R RD D、S SD D同时由同时由0 0变为变为1 1时，由于两与非门的延迟时间不等，时，由于两与非门的延迟时间不等，使触发器的次态不确定。这种情况是不允许的。使触发器的次态不确定。这种情况是不允许的。规定规定RSRS触发器要遵循触发器要遵循 R RD D

6、+S+SD D=1=1的的约束条件约束条件。第七页，本课件共有36页1.状态转移真值表状态转移真值表1 1 基本基本RSRS触发器触发器三、基本三、基本RS触发器的功能描述触发器的功能描述 将触发器的次态将触发器的次态Q Qn+1n+1与现态与现态Q Qn n，以及输入信号之间的逻辑关系，以及输入信号之间的逻辑关系用表格的形式表示出来，称为用表格的形式表示出来，称为状态转移真值表状态转移真值表，简称，简称状态表状态表或或真值表真值表。基基本本RSRS触触发发器器状状态态真真值值表表RD SDQnQn+1功能0 00不允许0 010 100Qn+10置“0”0 1101 001Qn+11置“1”

7、1 0111 100Qn+1Qn保持1 111RD SDQn+10 0不定0 101 011 1Qn简化真值表简化真值表记忆！记忆！第八页，本课件共有36页次态次态Q Qn+1n+1的卡诺图的卡诺图1 1 基本基本RSRS触发器触发器2.特征方程特征方程 描述触发器逻辑功能的函数表达式称为描述触发器逻辑功能的函数表达式称为特征方程特征方程，又称，又称状态方程状态方程或或次态方程次态方程。第九页，本课件共有36页 描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为状态转移图，简称状态转移图，简称状态图状态图。011 1 基本基本RSRS触发器触发器3.状态转

8、移图（状态图）状态转移图（状态图）R RD D=S=SD D=1=1R RD D=1=1S SD D=R RD D=0,S=0,SD D=1=1R RD D=1,S=1,SD D=0=0第十页，本课件共有36页RDSDQQ置1置0置1置1置1保持不允许1 1 基本基本RSRS触发器触发器 工作波形图又称为工作波形图又称为时序图时序图，是描述触发器的输出状态，是描述触发器的输出状态随时间和输入信号变化的规律的图形。随时间和输入信号变化的规律的图形。4.波形图波形图第十一页，本课件共有36页RDSD2 2 同步（钟控）同步（钟控）RSRS触发器触发器一、电路结构和逻辑符号一、电路结构和逻辑符号 所

9、谓所谓同步触发器同步触发器就是要求只有在就是要求只有在同步信号同步信号到达时，触发器的到达时，触发器的状态才能发生变化。而这个同步信号叫做状态才能发生变化。而这个同步信号叫做时钟信号时钟信号（时钟脉（时钟脉冲），用冲），用CPCP表示。表示。第十二页，本课件共有36页2 2 同步（钟控）同步（钟控）RSRS触发器触发器二、工作原理二、工作原理电平触发方式电平触发方式CP0时，时，RD=SD=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，RD=R，SD=S工作情况与基本工作情况与基本RS触发器相同。触发器相同。三、功能描述三、功能描述1.特征方程（特征方程（CP1时）时）R

10、SQn+10 0Qn0 111 001 1不定2.状态真值表（状态真值表（CP1时）时）第十三页，本课件共有36页不变不变不变不变不变不变置置1置置0置置1置置0不不变变2 2 同步（钟控）同步（钟控）RSRS触发器触发器3.状态转移图（状态转移图（CP=1）4.波形图（设初态为波形图（设初态为0）01R=R=S=0S=0R=0R=0S=S=R=1,S=0R=1,S=0R=0,S=1R=0,S=1第十四页，本课件共有36页2 2 同步（钟控）同步（钟控）RSRS触发器触发器四、同步四、同步RS触发器存在的问题触发器存在的问题空翻现象空翻现象 在一个时钟脉冲周期（在一个时钟脉冲周期（CP=1）中

11、，触发器发生多次翻）中，触发器发生多次翻转的现象叫做空翻。转的现象叫做空翻。由于在由于在CP=1CP=1期间期间，G3G3、G4G4门为门为“开门开门”，都能接收，都能接收R R、S S信信号。所以，如果在号。所以，如果在CP=1CP=1期间期间R R、S S发生多次变化，则触发器的状发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。态也可能发生多次翻转。为避免计数混乱，要求每为避免计数混乱，要求每来一个来一个CPCP脉冲，触发器脉冲，触发器只发只发生一次翻转生一次翻转。CPCP脉冲的宽度（脉冲的宽度（CPCP1 1）应限制在应限制在 2t2tpdpd t tCPCP 3t 3tpdpd第十五页

12、，本课件共有36页3 3 主从主从JKJK触发器触发器一、电路结构和逻辑符号一、电路结构和逻辑符号主触发器主触发器从触发器从触发器第十六页，本课件共有36页3 3 主从主从JKJK触发器触发器二、工作原理二、工作原理CP=1CP=1时，主触时，主触发器接收输入信发器接收输入信号，从触发器被号，从触发器被封锁，输出状态封锁，输出状态保持不变。保持不变。主触发器的状态方程：主触发器的状态方程：（无约束条件）（无约束条件）第十七页，本课件共有36页3 3 主从主从JKJK触发器触发器CP=0CP=0时，主时，主触发器被封锁，触发器被封锁，保持不变；从保持不变；从触发器接收主触发器接收主触发器的状态触

13、发器的状态送往输出端。送往输出端。主从主从JKJK触发器的状态方程：触发器的状态方程：（无约束条件）（无约束条件）第十八页，本课件共有36页3 3 主从主从JKJK触发器触发器三、功能描述三、功能描述1.状态真值表状态真值表J KQn+10 0Qn0 101 011 1Qn简化真值表简化真值表01J=0J=0K=K=J=J=K=0K=0J=,K=1J=,K=1J=0,K=J=0,K=2.状态转移表状态转移表第十九页，本课件共有36页3 3 主从主从JKJK触发器触发器3.波形图波形图主从主从JKJK触发器工作过程分两步：触发器工作过程分两步：CP=1CP=1时，主触发器接收输入信号，从触发器被

14、封锁而时，主触发器接收输入信号，从触发器被封锁而保持不变保持不变；CPCP由由“1”1”变变“0”0”时，主触发器被封锁，从触发器接收主触发器的状态，触发时，主触发器被封锁，从触发器接收主触发器的状态，触发器的状态器的状态发生相应变化发生相应变化，CPCP0 0期间，触发器状态保持。期间，触发器状态保持。而输出状态如何变化，是由时钟而输出状态如何变化，是由时钟CPCP下降沿到来前一瞬间下降沿到来前一瞬间的的J J、K K值按值按JKJK触触发器的特征方程来决定。发器的特征方程来决定。设初态设初态Q=0Q=0Q和和Q的变化的变化仅仅发生在发生在CP的下降沿的下降沿。脉冲触发方式脉冲触发方式（克服

15、了空翻现象）（克服了空翻现象）第二十页，本课件共有36页3 3 主从主从JKJK触发器触发器四、主从四、主从JKJK触发器存在的问题触发器存在的问题一次翻转现象一次翻转现象 所谓一次翻转现象是指在所谓一次翻转现象是指在CP=1CP=1期间，主触发器接收了输入激励信期间，主触发器接收了输入激励信号号只发生一次翻转只发生一次翻转后，主触发器状态就一直保持不变，后，主触发器状态就一直保持不变，它不再随输它不再随输入激励信号入激励信号J J、K K的变化而变化的现象。的变化而变化的现象。在主触发器状态未改变之在主触发器状态未改变之前前，所以在，所以在 CPCP1 1期期间，从触发器状态不变，主触发器状

16、态按间，从触发器状态不变，主触发器状态按JKJK逻辑功能发生变化，逻辑功能发生变化，即即 。一旦主触发器的状态发生一次翻转一旦主触发器的状态发生一次翻转后后，即，即 ，此后，此后，主触发器的状态方程变为：主触发器的状态方程变为：。而在而在 CPCP1 1期间从触发器状态不变，所以当主触发器在期间从触发器状态不变，所以当主触发器在CPCP1 1期期间发生了一次翻转之后，就一直保持不变，也就不随输入间发生了一次翻转之后，就一直保持不变，也就不随输入J J、K K的的变化而变化。变化而变化。第二十一页，本课件共有36页设初态设初态Q=0Q=0错误动作错误动作3 3 主从主从JKJK触发器触发器一次翻

17、转现象一次翻转现象第二十二页，本课件共有36页3 3 主从主从JKJK触发器触发器2.CP=12.CP=1时，时，J J、K K输入信号发生了变化：输入信号发生了变化：若若CPCP下降沿前下降沿前Q=0Q=0，且，且CP=1CP=1期间期间J J、K K信号若出现使信号若出现使Q Q变为变为1 1的组合，的组合，即即JK=10JK=10或或1111，则，则CPCP下降沿时下降沿时Q Q变为变为1 1。否则否则Q Q仍为仍为0 0。若若CPCP下降沿前下降沿前Q=1Q=1，且，且CP=1CP=1期间期间J J、K K信号若出现使信号若出现使Q Q变为变为0 0的组合，的组合，即即JK=01JK=

18、01或或1111，则，则CPCP下降沿时下降沿时Q Q变为变为0 0。否则否则Q Q仍为仍为1 1。小结：主从小结：主从JKJK触发器波形图的画法触发器波形图的画法1.CP=11.CP=1时，时，J J、K K输入信号没有发生变化：输出状态输入信号没有发生变化：输出状态Q Q由由CPCP下降沿到下降沿到来前一瞬间来前一瞬间的的J J、K K值按值按JKJK触发器的特征方程来决定。触发器的特征方程来决定。设初态设初态Q=0Q=0 Q Q CPCP J J K K123第二十三页，本课件共有36页3 3 主从主从JKJK触发器触发器设初态设初态Q=0Q=0练习：主从练习：主从JKJK触发器，试画出

19、触发器，试画出Q Q的波形图。的波形图。第二十四页，本课件共有36页 边边沿沿触触发发方方式式的的触触发发器器有有两两种种类类型型：一一种种是是维维持持阻阻塞塞式式触触发发器器，它它是是利利用用直直流流反反馈馈来来维维持持翻翻转转后后的的新新状状态态，阻阻塞塞触触发发器器在在同同一一时时钟钟内内再再次次产产生生翻翻转转；另另一一种种是是边边沿沿触触发发器器，它它是是利利用用触触发发器器内内部部逻逻辑辑门门之之间间延延迟迟时时间间的的不不同同，使使触触发发器器只只在在约约定定时钟跳变时才接收输入信号。时钟跳变时才接收输入信号。4 4 边沿触发器边沿触发器同时具备以下条件的触发器称为同时具备以下条

20、件的触发器称为边沿触发器边沿触发器：触发器仅在触发器仅在CPCP某一约定跳变沿到来时，才接收输入信号；某一约定跳变沿到来时，才接收输入信号；在在CP=0CP=0或或CP=1CP=1期间，输入信号的变化不会引起触发器输出状态期间，输入信号的变化不会引起触发器输出状态变化。变化。优点优点：不仅克服了空翻现象，而且大大提高了抗干扰能力。：不仅克服了空翻现象，而且大大提高了抗干扰能力。第二十五页，本课件共有36页4 4 边沿触发器边沿触发器一、维持一、维持阻塞式阻塞式D D触发器触发器R RD D、S SD D为直接为直接置置“0”0”、置、置“1”1”端，低端，低电平有效。其操作不受电平有效。其操作

21、不受CPCP控制，因此控制，因此也称也称异步异步置置“0”0”、置、置“1”1”端。端。1.1.电路结构和逻辑符号电路结构和逻辑符号第二十六页，本课件共有36页4 4 边沿触发器边沿触发器2.工作原理工作原理011DD1DDD D触发器的特征方程为：触发器的特征方程为：即即D D触发器的输出状态仅在触发器的输出状态仅在CPCP的上升沿的上升沿发生变化，且由发生变化，且由CPCP上升上升沿到达前瞬间输入信号沿到达前瞬间输入信号D D的值决定。的值决定。第二十七页，本课件共有36页4 4 边沿触发器边沿触发器3.维持、阻塞线的作用维持、阻塞线的作用线：置线：置“1”1”维持线；维持线；线：置线：置

22、“0”0”阻塞线。阻塞线。线：置线：置“0”0”维持线；维持线；线：置线：置“1”1”阻塞线。阻塞线。1011101110置置“1”1”有效防止了有效防止了“空翻空翻”，且抗干扰能力强。，且抗干扰能力强。第二十八页，本课件共有36页4 4 边沿触发器边沿触发器4.功能描述功能描述DQn+10011状态真值表状态真值表01D=0D=0D=1D=1D=0D=0D=1D=1状态转移表状态转移表波形图波形图QCPD123451 1）触发器的触发翻转仅发生在）触发器的触发翻转仅发生在CPCP的上升沿。的上升沿。2 2）判断触发器次态的依据是）判断触发器次态的依据是CPCP上升沿前一瞬间输入端上升沿前一瞬

23、间输入端D D的状态。的状态。设初态设初态Q=0Q=0第二十九页，本课件共有36页4 4 边沿触发器边沿触发器二、由二、由CMOSCMOS传输门构成的边沿传输门构成的边沿D D触发器触发器R RD D、S SD D为为异步异步置置“0”0”、置、置“1”1”端，高电平有效。正常工作时，端，高电平有效。正常工作时，S SD D=R=RD D=0=0。主触发器主触发器从触发器从触发器输出门输出门1.1.电路结构电路结构第三十页，本课件共有36页4 4 边沿触发器边沿触发器2.2.工作原理工作原理主触发器主触发器从触发器从触发器输出门输出门DCPCP 0SD=RD=0DDDD状态方程为：状态方程为：

24、D（上升沿触发）（上升沿触发）第三十一页，本课件共有36页4 4 边沿触发器边沿触发器三、利用传输延迟时间构成的边沿触发器三、利用传输延迟时间构成的边沿触发器1.1.负边沿负边沿JKJK触发器电路结构和逻辑符号触发器电路结构和逻辑符号QC11KQ&1J 1JC11KSRQQ C11K1JJKCPQQ第三十二页，本课件共有36页特征方程特征方程4 4 边沿触发器边沿触发器2.2.功能描述（功能描述（CPCP下降沿触发下降沿触发）J KQn+10 0Qn0 101 011 1Qn状态真值表状态真值表波形图波形图设初态设初态Q=0Q=0第三十三页，本课件共有36页4 4 边沿触发器边沿触发器四、四、

25、T T触发器和触发器和T T触发器触发器1.T1.T触发器触发器特征方程：特征方程：将将JKJK触发器的触发器的J J和和K K相连作为相连作为T T输输入端就构成了入端就构成了T T触发器。触发器。TQn+10Qn1Qn状态真值表状态真值表01T=0T=0T=0T=0T=1T=1T=1T=1状态转移表状态转移表2.T2.T触发器触发器当当T T触发器的输入端为触发器的输入端为T=1T=1时，称为时，称为T T触发器。触发器。特征方程为：特征方程为：QC1TQ1NCPT T触发器逻辑符号触发器逻辑符号第三十四页，本课件共有36页小结小结1 1触发器有两个基本性质：（触发器有两个基本性质：（1

26、1）在一定条件下，触发器可维）在一定条件下，触发器可维持在两种稳定状态（持在两种稳定状态（0 0或或1 1状态）之一而保持不变；（状态）之一而保持不变；（2 2）在）在一定的外加信号作用下，触发器可从一个稳定状态转变到另一定的外加信号作用下，触发器可从一个稳定状态转变到另一个稳定状态。一个稳定状态。2 2描写触发器逻辑功能的方法主要有特性方程、状态真值表、状描写触发器逻辑功能的方法主要有特性方程、状态真值表、状态转移图和波形图等。态转移图和波形图等。3 3触发方式：触发方式：(1)(1)基本基本RSRS触发器，为电平触发方式。触发器，为电平触发方式。(2)(2)同步同步RSRS触发器，为电平触发方式。触发器，为电平触发方式。(3)(3)主从主从JKJK触发器，为脉冲触发方式。触发器，为脉冲触发方式。(4)(4)边沿触发器，为边沿触发方式。边沿触发器，为边沿触发方式。第三十五页，本课件共有36页感谢大家观看第三十六页，本课件共有36页