触发器与时序逻辑电路4.pptx

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1、（1-1）触发器输出有两种可能的状态：触发器输出有两种可能的状态：0、1输出状态不只与现时的输入有关，还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与原来的输出状态有关触发器是有记忆功能的逻辑部件触发器是有记忆功能的逻辑部件按功能分类：按功能分类：R-S触发器、触发器、D型触发器、型触发器、JK触发器、触发器、T型触发器等型触发器等按稳定状态分类：双稳态触发器、单按稳定状态分类：双稳态触发器、单稳态稳态触发器、无稳态触发器触发器、无稳态触发器触发器的触发方式触发器的触发方式:电位触发、主从触电位触发、主从触发、边沿触发发、边沿触发第第1页页/共共69页页（1-2）&a&b反馈反馈两个输

2、入端两个输入端两个输出端两个输出端9.19.1双稳态触发器双稳态触发器触发器触发器1.基本基本RS触发器触发器第第2页页/共共69页页（1-3）&a&b原状态原状态11001010输出仍保持输出仍保持输入输入 =0(1 0 1),=1时时第第3页页/共共69页页（1-4）&a&b原状态原状态01111010输出变为输出变为输入输入 =0(1 0 1),=1时时第第4页页/共共69页页（1-5）原状态原状态10101011输出变为输出变为&a&b输入输入 =1,=0(1 0 1)时时第第5页页/共共69页页（1-6）原状态原状态00110101输出保持输出保持&a&b输入输入 =1,=0(1 0

3、 1)时时第第6页页/共共69页页（1-7）原状态原状态10111001输出保持原状态输出保持原状态&a&b输入输入 =1,=1时时第第7页页/共共69页页（1-8）原状态原状态01110110输出保持原状态输出保持原状态&a&b输入输入 =1,=1时时第第8页页/共共69页页（1-9）0011输出全是输出全是1&a&b输入输入 =0(1 0 1),=0(1 0 1)时时但当但当 =0同时变为同时变为1时，翻转快的时，翻转快的门输出变为门输出变为0，另一个不得翻转。，另一个不得翻转。第第9页页/共共69页页（1-10）基本基本RS触发器的状态表触发器的状态表 Q 1 1 保持原状态保持原状态

4、0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 同时变为同时变为1后不确定后不确定 第第10页页/共共69页页（1-11）2.钟控钟控 RS触发器触发器&c&d&a&bC时钟信号时钟信号直接置直接置0、置、置1R、S为输入为输入控制端控制端第第11页页/共共69页页（1-12）&c&d&a&bCC=0时时011触发器保持原态触发器保持原态第第12页页/共共69页页（1-13）C=1时时1&c&d&a&bC第第13页页/共共69页页（1-14）钟控钟控RS触发器的状态表触发器的状态表第第14页页/共共69页页（1-15）简化的状态表简化的状态表Qn+1-下一状态下一状态 （一个时钟脉冲过后的状态）（一个

5、时钟脉冲过后的状态）Qn-原状态原状态第第15页页/共共69页页（1-16）逻辑符号逻辑符号RSCQ钟控钟控RS触发器（电位触发方式）触发器（电位触发方式）第第16页页/共共69页页（1-17）例：画出钟控例：画出钟控RS触发器的输出波形触发器的输出波形CPRSQSetReset使输出全为使输出全为1CP撤去后撤去后状态不定状态不定第第17页页/共共69页页（1-18）状态表状态表CP负沿负沿处翻转处翻转逻辑符号逻辑符号CQKJCP边边沿处沿处翻转翻转主从型主从型JKJK触发器触发器第第18页页/共共69页页（1-19）时序图时序图CPKJQJQ 保持保持T第第19页页/共共69页页（1-20

6、）1.JK触发器转换成触发器转换成D触发器触发器CQKJD CP触发器触发器第第20页页/共共69页页（1-21）状态表状态表逻辑符号逻辑符号D CQ第第21页页/共共69页页（1-22）CPDQ例：画出例：画出D触发器的输出波形。触发器的输出波形。第第22页页/共共69页页（1-23）CQKJTCP2.JK触发器转换成触发器转换成T触发器触发器第第23页页/共共69页页（1-24）功能表功能表RDSDCQT逻辑符号逻辑符号第第24页页/共共69页页（1-25）时序图时序图CPQT第第25页页/共共69页页（1-26）3.D触发器转换成触发器转换成T触发器触发器CQDCP第第26页页/共共69

7、页页（1-27）数码寄存器数码寄存器寄存器是计算机的主要部件之一，它用寄存器是计算机的主要部件之一，它用来暂时存放数据或指令。来暂时存放数据或指令。四位数码寄存器四位数码寄存器9.2 9.2 寄存器寄存器Q3Q2Q1Q0&QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3取数取数脉冲脉冲接收接收脉冲脉冲(CP)第第27页页/共共69页页（1-28）A0-A3：待存数据：待存数据Q0-Q3：输出数据输出数据 工作过程：工作过程：接收脉冲到达后，将待存数据送接收脉冲到达后，将待存数据送至各至各D触发器触发器，取数脉冲加入后将所存数据取数脉冲加入后将所存数据送出。送出。Q3Q2Q1Q0&QQDQQDQQDQQ

8、DA0A1A2A3取数取数脉冲脉冲接收接收脉冲脉冲(CP)第第28页页/共共69页页（1-29）移位寄存器移位寄存器 所谓所谓“移位移位”，就是将寄存器所存各，就是将寄存器所存各位位 数据，在每个移位脉冲的作用下，向左数据，在每个移位脉冲的作用下，向左或向右移动一位。根据移位方向，常把它或向右移动一位。根据移位方向，常把它分成分成左移寄存器左移寄存器、右移寄存器右移寄存器 和和 双向移位双向移位寄存器寄存器三种：三种：寄存器寄存器左移左移(a)寄存器寄存器右移右移(b)寄存器寄存器双向双向移位移位(c)第第29页页/共共69页页（1-30）四位串入四位串入 -串出的串出的左移左移寄存器：寄存器

9、：D0 LD1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 2 “L L”即需即需左移的输左移的输入数据入数据.串行串行输入输入LQ3Q2D1Q0D0移位移位脉冲脉冲CP串行串行输出输出D2D3Q2Q3Q1Q0Q1数据由数据由Q3串行输出串行输出第第30页页/共共69页页（1-31）D1 Q Q2 2D2 Q Q3 3D3 R RD0 Q Q1 1四位串入四位串入-串出的串出的右移右移寄存器：寄存器：QDQQ3DQDQD移位移位脉冲脉冲CP串行串行输出输出Q1Q2Q0串行串行输入输入R “R R”即即需右移的需右移的输入数据输入数据数据由数据由Q0串行输出串行输出第第31页页/共共69页页（

10、1-32）计数器的功能和分类计数器的功能和分类1.计数器的计数器的功能功能 记忆输入脉冲的个数。用于定时、分记忆输入脉冲的个数。用于定时、分频、产生节拍脉冲及进行数字运算等等。频、产生节拍脉冲及进行数字运算等等。2.计数器的计数器的分类分类同步计数器和异步计数器。同步计数器和异步计数器。加法计数器、减法计数器和可逆计数器。加法计数器、减法计数器和可逆计数器。有时也用计数器的计数循环规律有时也用计数器的计数循环规律(或称或称模数模数)来区分各种不同的计数器，如二来区分各种不同的计数器，如二进制计数器、十进制计数器、二十进制计数器、十进制计数器、二十进制计数器等等。进制计数器等等。9.3 9.3

11、计数器计数器第第32页页/共共69页页（1-33）二进制计数器二进制计数器 （1）二进制异步加法计数器（）二进制异步加法计数器（4位）位）在异步计数器中，有的触发器直在异步计数器中，有的触发器直接受输入计数脉冲控制，有的触发接受输入计数脉冲控制，有的触发器则是把其它触发器的输出信号作器则是把其它触发器的输出信号作为自己的时钟脉冲，因此各个触发为自己的时钟脉冲，因此各个触发器状态变换的时间先后不一，故被器状态变换的时间先后不一，故被称为称为“异步计数器异步计数器”。第第33页页/共共69页页（1-34）Q0D0Q1D1Q2D2Q0Q1Q2CP计数计数脉冲脉冲Q2Q1Q0 010 0 010101

12、010100 010 1011 0 11 1000 0010 1结论：结论：1.各触发器间时钟不一致，各触发器间时钟不一致，所以称异步计数器；所以称异步计数器；2.Q2Q1Q0各位间为二进制关系；各位间为二进制关系；3.计数从计数从000开始到开始到111结束，然结束，然 后循环，所以称加法计数。后循环，所以称加法计数。（或上叫上行计数）（或上叫上行计数）例例1 三位二进制三位二进制异步异步加法计数器加法计数器第第34页页/共共69页页（1-35）每当每当Q2由由1变变0，FF3向相反的状态翻转一次。向相反的状态翻转一次。每来一个每来一个CP的下降沿时，的下降沿时，FF0向相反的状态翻转一次；

13、向相反的状态翻转一次；每当每当Q0由由1变变0，FF1向相反的状态翻转一次；向相反的状态翻转一次；每当每当Q1由由1变变0，FF2向相反的状态翻转一次；向相反的状态翻转一次；例例2 四位二进制四位二进制异步异步加法计数器加法计数器第第35页页/共共69页页（1-36）电路的时序波形图和状态图。电路的时序波形图和状态图。第第36页页/共共69页页（1-37）(2)同步二进制加法计数器同步二进制加法计数器 在同步计数器中，各个触发器都受同一输在同步计数器中，各个触发器都受同一输入计数脉冲的控制，因此，它们状态的更新入计数脉冲的控制，因此，它们状态的更新几乎是同时的，故被称为几乎是同时的，故被称为“

14、同步计数器同步计数器”。例例3.三位二进制同步加法计数器三位二进制同步加法计数器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数脉冲计数脉冲CP第第37页页/共共69页页（1-38）Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数脉冲计数脉冲三位二进制同步加法计数器三位二进制同步加法计数器CP分析步骤分析步骤:1.先列写控制端的逻辑表达式：先列写控制端的逻辑表达式：J2=K2=Q1 Q0J1=K1=Q0J0=K0=1Q0：来一个来一个CP，翻转一次；，翻转一次；Q1：当：当Q01时，可随时，可随CP翻转；翻转；Q2：只有当：只有当Q1Q011时，才能随时，才能随CP翻转。翻转。第第

15、38页页/共共69页页（1-39）2.列写状态表，分析其状态转换过程。列写状态表，分析其状态转换过程。1 0 0 1 0 0 0 0 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 1 6 1 1 0 7 1 1 1 CP Q2 Q1 Q0 8 0 0 0 J2=K2=Q1 Q0J1=K1=Q0J0=K0=1第第39页页/共共69页页（1-40）CPQ0Q1Q23.用波形图显示状态转换关系用波形图显示状态转换关系注意注意：各触发器均在：各触发器均在CP的下降沿翻转。的下降沿翻转。第第40页页/共共69页页（1-41）1 1 同步十进制加法计数器同步十进制加法计数器（1）写出驱动方程

16、：）写出驱动方程：十进制计数器十进制计数器第第41页页/共共69页页（1-42）状态转换表状态转换表现现 态态次次 态态Q3 n Q2 n Q1 n Q0 n Q3 n+1 Q2 n+1 Q1 n+1 Q0 n+1 0 0 0 010000 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1010011000010000010100110111000011001第第42页页/共共69页页（1-43）状态图和时序图状态图和时序图第第43页页/共共69页页（1-44）电路能否自启动电路能否自启动 由由于于电电路路中中有有4个个

17、触触发发器器，它它们们的的状状态态组组合合共共有有16种种。而而在在计计数数器器中中只只用用了了10种，称为有效状态。其余种，称为有效状态。其余6种状态称为无效状态。种状态称为无效状态。当当由由于于某某种种原原因因，使使计计数数器器进进入入无无效效状状态态时时，如如果果能能在在时时钟钟信信号号作作用用下，最终进入有效状态，我们就称该电路具有下，最终进入有效状态，我们就称该电路具有自启动自启动能力能力。可见，该计数器能够自启动。可见，该计数器能够自启动。第第44页页/共共69页页（1-45）2.异步十进制加法计数器异步十进制加法计数器CP2 2=Q1 1（当（当Q1 1由由1010时，时，Q2

18、2可能改变状态）可能改变状态）CP0 0=CP （时钟脉冲源的下降沿触发）（时钟脉冲源的下降沿触发）CP1 1=Q0 0 （当（当Q0 0由由1010时，时，Q1 1可能改变状态可能改变状态)CP3 3=Q0 0（当（当Q0 0由由1010时，时，Q3 3可能改变状态可能改变状态)各触发器的驱动方程各触发器的驱动方程第第45页页/共共69页页（1-46）状态转换表状态转换表现现 态态次次 态态时钟脉冲时钟脉冲Q3 n Q2 n Q1 n Q0Q3 n+1 Q2 n+1 Q1 n+1 Q0 n+1 CP3 CP2 CP1 CP00 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0

19、00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11000010011000010000010100110111000011001000000000000000001CP2 2=Q1 1 CP0 0=CP CP1 1=Q0 0 CP3 3=Q0 0第第46页页/共共69页页（1-47）集成计数器集成计数器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0计数计数脉冲脉冲CPJ2=Q1 Q0 ，K2 1 J1=K1 1 J0=Q2 ，K0 1 1 1 任意进制计数器任意进制计数器第第47页页/共共69页页（1-48）J2=Q1 Q0 ，K2 1 J1=K1 1 J0=Q2 ，

20、K0 1 CP2 2=CP=CP CP0 0=CP CP1 1=Q0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 0 0 0 CP Q2 Q1 Q0第第48页页/共共69页页（1-49）Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0计数计数脉冲脉冲CP 结论：结论：（1）电路计数循环由）电路计数循环由000到到100，所为，所为五进五进 制加法计数器制加法计数器。（2）各触发器间）各触发器间CP不一致，所以为不一致，所以为异步计异步计 数。数。3.还可以用波形图显示状态转换表还可以用波形图显示状态转换表(略略)第第49页页/共共69页页（1-50）

21、2 2 集成计数器集成计数器二二五五十进制异步加法计数器十进制异步加法计数器二进制计数器的时钟输入端为二进制计数器的时钟输入端为CP1 1，输出端为，输出端为Q0 0；五进制计数器的时钟输入端为五进制计数器的时钟输入端为CP2 2，输出端为，输出端为Q1 1、Q2 2、Q3 3。74LS29074LS290包含一个独立的包含一个独立的1 1位二进制计数器和一个独立的异步五进制计数器。位二进制计数器和一个独立的异步五进制计数器。如果将如果将Q0 0与与CP2 2相连，相连，CP1 1作时钟脉冲输入端，作时钟脉冲输入端，Q0 0Q3 3作输出端，则为作输出端，则为十进制计数器。十进制计数器。第第5

22、0页页/共共69页页（1-51）异步清零。异步清零。计数。计数。异步置数（置异步置数（置9 9）。）。第第51页页/共共69页页（1-52）用计数器的输出端作进位用计数器的输出端作进位/借位端借位端例：用两片例：用两片74LS290级联方式组成十进制加法计数器。级联方式组成十进制加法计数器。模为模为1010=100第第52页页/共共69页页（1-53）555定时器是将模拟电路和数字电路集定时器是将模拟电路和数字电路集成于成于 一体的电子器件。它使用方便一体的电子器件。它使用方便,带负带负载能力较强载能力较强,目前得到了非常广泛的应用。目前得到了非常广泛的应用。定时器定时器 555定时器的内部电

23、路包括以下几部定时器的内部电路包括以下几部分分:一个由三个相等电阻组成的分压器一个由三个相等电阻组成的分压器;两个电压比较器两个电压比较器:A1、A2;一个一个 RS 触发器触发器;一个反相器和一个晶体管一个反相器和一个晶体管T等等。具体的。具体的 结构见后图。结构见后图。9.4 555定时器及应用定时器及应用第第53页页/共共69页页（1-54）12345678555VCCD TH COGND TRUoRD电电源源放放电电阈阈值值电控电控压制压制地地触触发发输输出出复复位位电源电压范围电源电压范围:4.5V 18V管脚图管脚图VCCTHCOTRQQ-+-A1A2DTuo87645321RRR

24、第第54页页/共共69页页（1-55）单稳态触发器简称单稳。单稳态触发器简称单稳。它的突出特点是它的突出特点是:输出端只有一个稳定输出端只有一个稳定状态状态,另一个状态则是暂稳态另一个状态则是暂稳态.加入触发信加入触发信号后号后,它可以由稳定状态转入暂稳态它可以由稳定状态转入暂稳态,但是但是,经过一定时间以后经过一定时间以后,它又会它又会自动返回自动返回原来的原来的 稳定状态。稳定状态。稳定状态稳定状态稳定状态稳定状态暂稳态暂稳态由外界触发由外界触发自动返回自动返回学习的重点学习的重点:为什么为什么会自动返回会自动返回?需需多少时间多少时间?定时器的应用定时器的应用1.单稳态触发器单稳态触发器

25、第第55页页/共共69页页（1-56）0t0t0tuiuCTuo2VCC/3TWuoQQ+-+A1A2VCCTRRuiRTCTCRS若若S打开打开,则则 ui =1;若若S合上合上,则则 ui =0。第第56页页/共共69页页（1-57）若若S打开打开,则则 ui =1;若若S合上合上,则则 ui =0。接通电源后，设接通电源后，设按钮按钮 S 处于打开处于打开状态状态,电容已充电电容已充电至稳态。至稳态。此时此时uo=0,555内的晶内的晶体管体管T导通导通,电容电容 CT 被短路被短路,TH VCC/3 。Uo保持保持0状状态。态。uoQQ+-+A1A2VCCTRRuiRTCTCRS第第5

26、7页页/共共69页页（1-58）若若S打开打开,则则 ui =1;若若S合上合上,则则 ui =0。0tuiuo=0,555内的管内的管T导导通通,电容电容 CT 被短路。被短路。0tuCT2VCC/30tuouoQQ+-+A1A2VCCTRRuiRTCTCRS第第58页页/共共69页页（1-59）0tuiS按下时按下时,TR VCC/3,已有已有 TH 2VCC/3,且按钮已且按钮已 松开，松开，TR VCC/3,则则uo=0;555内的内的晶体管晶体管T也由截止变成导也由截止变成导通通,电容电容CT 迅速放电而变迅速放电而变成成 0V。0tui0tuCT2VCC/30tuouoQQ+-+A

27、1A2VCCTRRuiRTCTCRS第第60页页/共共69页页（1-61）0tui0tuCT2VCC/30tuo 由以上过程可以看出由以上过程可以看出:按钮每按动一次按钮每按动一次,uo 便输便输出一个正脉冲出一个正脉冲,其宽度其宽度 TW 由由 RT CT 决定决定。TW=1.1RTCTTWuoQQ+-+A1A2VCCTRRuiRTCTCRS第第61页页/共共69页页（1-62）单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用 单稳的应用多种多样单稳的应用多种多样,如如:整形、延时控整形、延时控制、定时顺序控制等等。制、定时顺序控制等等。例如例如“延时控制延时控制”利用单稳可以取得延时作用利用单稳可以取

28、得延时作用,延延长的时间可以通过长的时间可以通过 R、C调节。调节。第第62页页/共共69页页（1-63）2.2.多谐振荡器多谐振荡器uC0tVCC/32VCC/30tuo波形波形uoQQ+-+A1A2VCCTRRuCR1CRR2第第63页页/共共69页页（1-64）设电容设电容C C 原先未充电原先未充电,故故 TH=TR VCC/3,此此时时 uo=1,=1,555内的晶体管内的晶体管 T T 截止截止 ,电源通过电源通过 R1 和和 R2 对电容对电容 C 充电。充电。uC0tVCC/32VCC/30tuo 在在 uC 没有充电到没有充电到 2VCC/3 之前之前,uo 保持保持 1 不

29、不变。变。uoQQ+-+A1A2VCCTRRuCR1CRR2第第64页页/共共69页页（1-65）uC0tVCC/32VCC/30tuouC一旦充至一旦充至2VCC/3，则，则 TH=TR=2VCC/3、uo由由1翻转翻转为为 0。同时。同时555内的晶体管内的晶体管 T 导通导通,电容电容 C 经经 R2、T放放电电,一直至一直至VCC/3，使得，使得uo 回到回到 1,进入循环进入循环.t1t2t3 在在 uC 没有充电到没有充电到 2VCC/3 之前之前,uo 保持保持 1 不变。不变。uoQQ+-+A1A2VCCTRRuCR1CRR2第第65页页/共共69页页（1-66）0tuouC0

30、tVCC/32VCC/3T1T2输出方波的输出方波的周期周期 T的计算的计算:T=T1 +T2 =0.7(R1+2R2)C uoQQ+-+A1A2VCCTRRuCR1CRR2第第66页页/共共69页页（1-67）0tuouC0tVCC/32VCC/3T1T2如何改变方波的占空比？如何改变方波的占空比？改变充放电回路的时间常数即可。改变充放电回路的时间常数即可。充电时间常数充电时间常数：（：（R1+R2）C 放电时间常数：放电时间常数：R2C48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC第第67页页/共共69页页（1-68）第9章结 束第第68页页/共共69页页（1-69）感谢您的观看。感谢您的观看。第第69页页/共共69页页