基本RS觸發(fā)器9課件

1、基本rs觸發(fā)器9 基本rs觸發(fā)器第四章 觸發(fā)器 主從觸發(fā)器 邊沿觸發(fā)器 觸發(fā)器的應(yīng)用 小結(jié)基本rs觸發(fā)器9概述概述v 觸發(fā)器能夠存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息的基本單元電路。v 觸發(fā)器特點(diǎn)1.具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，分別表示邏輯0和邏輯1。2.在輸入信號(hào)作用下，可從一種狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)；在輸入信號(hào)取消后，能保持狀態(tài)不變。 v 觸發(fā)器分類按觸發(fā)方式分：電位觸發(fā)方式、主從觸發(fā)方式及邊沿觸發(fā)方式。按邏輯功能分：rs觸發(fā)器、d觸發(fā)器、jk觸發(fā)器和t觸發(fā)器?；緍s觸發(fā)器9rd、sd為1輸出不變一、基本rs觸發(fā)器1111（一）與非門構(gòu)成的基本rs觸發(fā)器2. 組成結(jié)構(gòu)1. 邏輯符號(hào)q 輸出：q，輸入：rd，sd rd=

2、1，sd=1：q=0，q=1 rd=1，sd=1：q=1，q=0&g1qrd&g2qsdqqrdsdrs&g1qrd&g2qsd兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：0110基本rs觸發(fā)器9rdsdq q010 1101 000 不定（x）11 不變&g1qrd&g2qsd一、基本rs觸發(fā)器4. 特征表10113. 工作原理1000 rd、sd同時(shí)變?yōu)?時(shí)，輸出不穩(wěn)定。 rd=0，sd=1：q=1，q=0 rd=1，sd=0：q=0，q=1 rd=0，sd=0：q=1，q=1，且不穩(wěn)定 rd=1，sd=1：q，q 保持不變0101&g1qrd&g2qsd

3、&g1qrd&g2qsd動(dòng)作特點(diǎn)：p188基本rs觸發(fā)器9q： 觸發(fā)器原端或1端。 rd：置0或復(fù)位端（低電平有效，邏輯符號(hào)上用圓圈表示。）sd：置1或置位端（低電平有效）q ：觸發(fā)器非端或0端通常將q端狀態(tài)作為觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。一、基本rs觸發(fā)器 rdsdq q010 1101 000 不定（x）11 不變4. 特征表qqrdsdrs基本rs觸發(fā)器9rdsdqnqn+1 0 0 0 x 0 0 1 x 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 15. 特征方程qn+1卡諾圖特征方程qn ：原狀態(tài)或現(xiàn)態(tài)qn+1：新狀態(tài)或次態(tài)輸入

4、同為1，輸出不變特征表一、基本rs觸發(fā)器輸入同為0，輸出不定置1有效，輸出q為1置0有效，輸出q為01dddd1srqrsqnn約束條件：輸入信號(hào)不能同時(shí)為零。qnrdsd0001111001000111qn+1基本rs觸發(fā)器9architecture rsff_a of rsff2 isbegin process(r, s) variable state : bit :=0; begin end process ;end rsff_a;6. vhdl描述一、基本rs觸發(fā)器不定狀態(tài)的描述邏輯功能的描述狀態(tài)輸出entity rsff2 is port(r, s : in bit; q, nq :

5、 out bit);end rsff2; assert not (r=0 and s =0) report both r and s =0 severity error; if r=1 and s=1 then state := state; elsif r = 1 and s = 0 then state := 1; else state := 0; end if; q = state ; nq = not ( state ) ;端口(輸入/輸出）定義基本rs觸發(fā)器9一、基本rs觸發(fā)器（二）或非門構(gòu)成的基本rs觸發(fā)器2. 組成結(jié)構(gòu)1. 邏輯符號(hào)q 輸出：q，輸入：rd，sdrd sd qn+

6、1 0 0 qn 0 1 1 1 0 0 1 1 x3. 特征表、特性方程 0dddd1srqrsqnnqqrdsdrs1g1qrd1g2qsd基本rs觸發(fā)器91. 電路組成與工作原理cp=0：狀態(tài)保持增加一個(gè)控制端，控制觸發(fā)器的狀態(tài)隨輸入變化。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= xcp=1：rs觸發(fā)器輸入端均為1。一、基本rs觸發(fā)器（三）同步rs觸發(fā)器第一部分：與非門g1和g2構(gòu)成基本rs觸發(fā)器第二部分：與非門g3和g4構(gòu)成控制電路 g2s&g1qr&qg3s&g4r&cp11

7、符號(hào)：qqrs1r1scpc1輸入端r、s通過非門作用于基本rs觸發(fā)器。動(dòng)作特點(diǎn)：p190191基本rs觸發(fā)器92. 特征表01srqrs qnn3. 特征方程 rsqn+1 00 qn 01 1 10 0 11 x 一、基本rs觸發(fā)器cp=1：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= x（三）同步rs觸發(fā)器約束條件：輸入不能同時(shí)為1?；緍s觸發(fā)器9假設(shè)：cp=1時(shí)，輸入信號(hào)不改變。4. 同步rs觸發(fā)器波形圖分析sr=00,q保持一、基本rs觸發(fā)器sr=10,q置1sr=01,q置0sr=11q不定基本rs觸發(fā)器9

8、二、主從觸發(fā)器1. 邏輯符號(hào)（一）主從rs觸發(fā)器 輸入信號(hào)：r、s（高有效） 同步rs觸發(fā)器在cp時(shí)，r、s變化引起輸出多次改變。時(shí)鐘輸入：cp 主從觸發(fā)器有多種：主從rs觸發(fā)器、主從jk觸發(fā)器及主從t觸發(fā)器等。異步置0、置1：rd、sd （不受cp限制，低有效）輸出信號(hào)：q、qqqrs1r1scpc1sdsrdr基本rs觸發(fā)器9二、主從觸發(fā)器2. 組成及工作原理組成：由兩個(gè)同步rs觸發(fā)器級(jí)聯(lián)而成。 工作原理：從觸發(fā)器主觸發(fā)器 cp為高電平：主觸發(fā)器輸出a、b按照同步rs觸發(fā)器的功能翻轉(zhuǎn)，從觸發(fā)器的狀態(tài)不變，q狀態(tài)保持。 cp變?yōu)榈碗娖剑盒盘?hào)a、b作為從觸發(fā)器s、r信號(hào)輸入，從觸發(fā)器狀態(tài)變化。

9、從觸發(fā)器的動(dòng)作發(fā)生在cp的下降沿。 cp為低電平以后：主觸發(fā)器維持原狀態(tài)不變，從觸發(fā)器的狀態(tài)不再改變。 時(shí)鐘cp直接作用于主觸發(fā)器，反相后作用于從觸發(fā)器。 主從rs觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)只發(fā)生在cp的下降沿。基本rs觸發(fā)器93. 特征表01srqrs qnn4. 特征方程 rsqn+1 00 qn 01 1 10 0 11 x 主從rs觸發(fā)器特征表二、主從觸發(fā)器結(jié)論：主從rs觸發(fā)器的特性方程與同步rs觸發(fā)器相同，只是控制方式不同，邏輯符號(hào)亦不同。qqrs1r1scpc1sdsrdrqqrs1r1scpc1基本rs觸發(fā)器9二、主從觸發(fā)器1. 組成（二）主從計(jì)數(shù)觸發(fā)器2. 邏輯功能r= qn s= qnnn

10、nnnnqqqqqrsq1 特征方程表明：每一個(gè)cp的下降沿都會(huì)使觸發(fā)器的輸出狀態(tài)發(fā)生一次變化。觸發(fā)器以一位二進(jìn)制數(shù)方式記錄cp時(shí)鐘信號(hào)的個(gè)數(shù)，稱其為計(jì)數(shù)觸發(fā)器，也稱為t觸發(fā)器。 3. 邏輯符號(hào)qqrs1r1scpc1sdsrdrqqcpcsdsrdrqqcpc基本rs觸發(fā)器9二、主從觸發(fā)器4. 應(yīng)用 電路連接的特點(diǎn)：第一個(gè)觸發(fā)器的cp1端作為計(jì)數(shù)脈沖cp輸入端，q1與第二個(gè)觸發(fā)器的cp2端相連，依次有qi與cpi+1相連，觸發(fā)器的輸出q4q3q2q1代表四位二進(jìn)制數(shù)。 cpq1q11r1sc1srq2q21r1sc1srq3q31r1sc1srq4q41r1sc1sr基本rs觸發(fā)器9二、主從

11、觸發(fā)器4. 應(yīng)用 每一個(gè)cp下降沿，都會(huì)使q的狀態(tài)變化，q4q3q2q1代表四位二進(jìn)制數(shù)，故稱該電路為四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 cp信號(hào)頻率每經(jīng)過一個(gè)觸發(fā)器頻率減半， q4輸出信號(hào)的頻率是輸入脈沖的十六分之一，這種頻率之間的關(guān)系稱為“分頻”。q1是cp信號(hào)的二分頻，q4是cp信號(hào)的十六分頻。 基本rs觸發(fā)器9二、主從觸發(fā)器1. 邏輯符號(hào)（三）主從jk觸發(fā)器輸入信號(hào)：j、k時(shí)鐘輸入：cp異步置0、置1：rd、sd （不受cp限制，低有效）輸出信號(hào)：q、qqqkj1k1jcpc1sdsrdr基本rs觸發(fā)器92. 邏輯功能由兩個(gè)同步rs觸發(fā)器構(gòu)成cp=0：從觸發(fā)器接受主觸發(fā)器狀態(tài)并動(dòng)作cp=1: 主觸發(fā)器

12、接受激勵(lì)信號(hào)并動(dòng)作二、主從觸發(fā)器nnnnqkqqjq1 nnnqkqjq1 主觸發(fā)器從觸發(fā)器1 時(shí)鐘cp直接作用于主觸發(fā)器，反相后作用于從觸發(fā)器。 忽略異步輸入信號(hào)rdsdnqkrnqjs特征表 kjqn+1 00 qn 10 0 01 1 11 nq nnqrsq1基本rs觸發(fā)器9特征表 kjqn+1 00 qn 10 0 01 1 11 nq 2. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和激勵(lì)表 激勵(lì)表 qn qn+1 j k 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 10狀態(tài) 0狀態(tài) 1j=0k=xk=0j=xj=1k= xk=1j=

13、 x狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖二、主從觸發(fā)器1基本rs觸發(fā)器93. 主從jk觸發(fā)器對(duì)激勵(lì)信號(hào)的要求cp=1期間, 若j、k變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與特征表不一致。二、主從觸發(fā)器 為了使主從觸發(fā)器的邏輯功能符合特征表， 要求j、k信號(hào)在時(shí)鐘cp上升沿之前輸入，且一直保持到下降沿到來之后。 主觸發(fā)器只改變一次主觸發(fā)器只改變一次分析基本rs觸發(fā)器9（四）主從觸發(fā)器jk觸發(fā)器的j、k端連接在一起構(gòu)成t觸發(fā)器。 t 特征表 t qn+1 0 qn 1nq 2. 邏輯符號(hào)3. 特征表二、主從觸發(fā)器1. 組成結(jié)構(gòu)jk 特征表 k j qn+1 0 0 qn 1 0 0 0 1 1 1 1nq qqt1tcpc1sdsrdr基本r

14、s觸發(fā)器9nnnnqtqtqtq1 激勵(lì)表 qn qn+1 t 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 04. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖5. 特征方程二、主從觸發(fā)器0t=0t=11t=1t=0基本rs觸發(fā)器9主從觸發(fā)器：cp=1, 若j、k變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與特征表不一致。（一）維持阻塞d觸發(fā)器1. 邏輯符號(hào)輸入信號(hào)：d時(shí)鐘輸入：cp(上升沿觸發(fā))邊沿觸發(fā)器：上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)，激勵(lì)端的信號(hào)在觸發(fā)信 號(hào)的前后幾個(gè)延遲時(shí)間內(nèi)保持不變，便可以穩(wěn)定地 根據(jù)特征表工作。三、邊沿觸發(fā)器 具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可靠性高。 輸出信號(hào)：q、q異步置、置：rd、sdqqd21dcpc1sdsrdrd1& 對(duì)激

15、勵(lì)信號(hào)要求嚴(yán)格，抗干擾能力差?；緍s觸發(fā)器9011102. 邏輯功能d1，qn0，cp上升沿：qn+11d1，qn1d0，qn0d0，qn1cp上升沿：qn+1?自己分析：置1維持線三、邊沿觸發(fā)器置0阻塞線0111101001 0011101忽略異步信號(hào)輸出維持不變基本rs觸發(fā)器9 qn+1=d 特征表 d qn+1 0 0 1 1 激勵(lì)表 qn qn+1 d 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 13. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖4. 特征方程三、邊沿觸發(fā)器0d=1d=01d=1d=0基本rs觸發(fā)器9（二）邊沿jk觸發(fā)器1. 邏輯符號(hào)輸入信號(hào)：j、k時(shí)鐘輸入：cp（下降沿觸發(fā)）三、邊沿觸發(fā)器輸出信號(hào)

16、：q、q2. 組成結(jié)構(gòu) 集電極開路與非門1、2是輸入引導(dǎo)門，其傳輸延遲時(shí)間比與或非門3、4長。 與或非門3、4構(gòu)成基本觸發(fā)器 。qqkj1k1jcpc1基本rs觸發(fā)器9三、邊沿觸發(fā)器3. 工作原理cp=0：觸發(fā)器狀態(tài)保持； cp由1變?yōu)?：門3、4可以等效成一個(gè)基本rs觸發(fā)器，輸出狀態(tài)由g、h電平?jīng)Q定。cp=1：觸發(fā)器狀態(tài)保持； 由于門1、2的延遲時(shí)間較長，g及h的狀態(tài)保持的是cp下降沿之前的j、k信號(hào)。結(jié)論：只要在cp下降沿前一個(gè)門的延遲時(shí)間j、k信號(hào)保持不變，觸發(fā)器就能穩(wěn)定翻轉(zhuǎn)。在cp變?yōu)?后，即使j、k變化，由于門1、2延遲的作用，觸發(fā)器的狀態(tài)不受j、k變化的影響。 邊沿jk觸發(fā)器的特征

17、表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、特征方程均與主從jk觸發(fā)器相同。 cp=0： h和g端為1，門3及4被封鎖，觸發(fā)器狀態(tài)保持。 cp=1：狀態(tài)可以表示為： 觸發(fā)器的狀態(tài)維持不變。qqqqqqqqqqgh11基本rs觸發(fā)器91. 移位寄存器四、觸發(fā)器的應(yīng)用應(yīng)用： 四個(gè)d觸發(fā)器的時(shí)鐘接在一起，作為移位脈沖。 置0端連在一起作為清零端，加入一個(gè)負(fù)脈沖，各觸發(fā)器的狀態(tài)全為0。 置1端接在一起，接高電平。數(shù)碼1數(shù)碼1數(shù)碼2數(shù)碼1數(shù)碼3數(shù)碼2數(shù)碼1數(shù)碼4數(shù)碼3數(shù)碼2基本rs觸發(fā)器92. 計(jì)數(shù)器 cpi+1與qi相連，qi+1在qi下降沿翻轉(zhuǎn)。四、觸發(fā)器的應(yīng)用 d與q連接，因此q在cp上升沿翻轉(zhuǎn)。 由d觸發(fā)器構(gòu)成的四位二進(jìn)制

18、計(jì)數(shù)器 基本rs觸發(fā)器93.觸發(fā)器邏輯功能變換四、觸發(fā)器的應(yīng)用nnnqkqjq1dqn1（1）jk觸發(fā)器改為d觸發(fā)器jk觸發(fā)器特征方程：d觸發(fā)器特征方程：kjdd比較得：（2）d觸發(fā)器改為jk觸發(fā)器d觸發(fā)器特征方程：dqn1jk觸發(fā)器特征方程：nnnqkqjq1比較得：nnqkqjd若用與非門實(shí)現(xiàn)，則： nnqkqjdnnnnqddq)qd(qqqkj1k1jcpc11d基本rs觸發(fā)器9型 號(hào)功 能 名 稱74ls/als74（h，s，l）雙d觸發(fā)器，上升沿觸發(fā)74ls75四d鎖存器74ls/als109雙jk觸發(fā)器，上升沿觸發(fā)74ls/als112（s）雙jk觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)74ls/als113（s）雙jk觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)，僅含預(yù)置端74ls/als114（s）雙jk觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)，共用時(shí)鐘、共用復(fù)位74ls/als174（s）六d觸發(fā)器，共用清零74ls/als175（s）四d觸發(fā)器，共用時(shí)鐘、共用清零74ls/als273八d觸發(fā)器，帶異步清零74ls/als3