搶答器電路設(shè)計(jì)方案

1、搶答器電路設(shè)計(jì)方案3.1 認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí) RS 觸發(fā)器觸發(fā)器 學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：認(rèn)識(shí)由認(rèn)識(shí)由與非門(mén)構(gòu)成的基本門(mén)構(gòu)成的基本 RS 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)，觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)，掌握基本掌握基本RS 觸發(fā)器觸發(fā)器的邏輯的邏輯功能功能。了解同步了解同步 RS 觸發(fā)器的邏輯觸發(fā)器的邏輯功能、工作特點(diǎn)功能、工作特點(diǎn)及其及其特性方程特性方程。 Flip - Flop，簡(jiǎn)寫(xiě)為，簡(jiǎn)寫(xiě)為 FF，又稱(chēng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。，又稱(chēng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。一個(gè)觸發(fā)器可存儲(chǔ)一個(gè)觸發(fā)器可存儲(chǔ) 1 位二進(jìn)制數(shù)碼位二進(jìn)制數(shù)碼一、觸發(fā)器概述一、觸發(fā)器概述1. 基本基本特點(diǎn)特點(diǎn) ( (1) )具有兩個(gè)在邏輯上互反的輸出端具有兩個(gè)在邏輯上互反的輸出端 Q 和和

2、Q ，且這兩個(gè)輸出端，且這兩個(gè)輸出端具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài) ( 簡(jiǎn)稱(chēng)穩(wěn)態(tài)簡(jiǎn)稱(chēng)穩(wěn)態(tài) ) 。當(dāng)。當(dāng) Q = 0 0、Q =1 1時(shí)，稱(chēng)為時(shí)，稱(chēng)為 0 0 狀態(tài)；狀態(tài)；Q =1 1，Q = 0 時(shí)，稱(chēng)為時(shí)，稱(chēng)為 1 1 狀態(tài)。狀態(tài)。(2)在輸入信號(hào)作用下，觸發(fā)器的兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)可相互轉(zhuǎn)換在輸入信號(hào)作用下，觸發(fā)器的兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)可相互轉(zhuǎn)換 ( (稱(chēng)為狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)稱(chēng)為狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)) )。輸入信號(hào)消失后，新?tīng)顟B(tài)可長(zhǎng)期輸入信號(hào)消失后，新?tīng)顟B(tài)可長(zhǎng)期 保持下來(lái)，因此具有記憶功能，可存儲(chǔ)二進(jìn)制信息。保持下來(lái)，因此具有記憶功能，可存儲(chǔ)二進(jìn)制信息。 2. 觸發(fā)器觸發(fā)器的作用的作用觸發(fā)器有記憶功能，由它構(gòu)成的電路在某

3、時(shí)刻的輸觸發(fā)器有記憶功能，由它構(gòu)成的電路在某時(shí)刻的輸出不僅取決于該時(shí)刻的輸入，還與電路原來(lái)狀態(tài)有關(guān)。出不僅取決于該時(shí)刻的輸入，還與電路原來(lái)狀態(tài)有關(guān)。而門(mén)電路無(wú)記憶功能，由它構(gòu)成的電路在某時(shí)刻的輸而門(mén)電路無(wú)記憶功能，由它構(gòu)成的電路在某時(shí)刻的輸出完全取決于該時(shí)刻的輸入，與電路原來(lái)狀態(tài)無(wú)關(guān)。出完全取決于該時(shí)刻的輸入，與電路原來(lái)狀態(tài)無(wú)關(guān)。觸發(fā)器和門(mén)電路是構(gòu)成數(shù)字電路的基本單元。觸發(fā)器和門(mén)電路是構(gòu)成數(shù)字電路的基本單元。根據(jù)邏輯功能不同分為根據(jù)邏輯功能不同分為 RS 觸發(fā)器觸發(fā)器 D 觸發(fā)器觸發(fā)器 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 T 觸發(fā)器觸發(fā)器 T 觸發(fā)器觸發(fā)器 根據(jù)觸發(fā)方式不同分為根據(jù)觸發(fā)方式不同分為 電平觸發(fā)器

4、電平觸發(fā)器 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器 根據(jù)電路結(jié)構(gòu)不同分為根據(jù)電路結(jié)構(gòu)不同分為 4. 觸發(fā)器邏輯功能的描述方法觸發(fā)器邏輯功能的描述方法 主要有特性表、特性方程、激勵(lì)表主要有特性表、特性方程、激勵(lì)表 ( (又稱(chēng)驅(qū)動(dòng)表又稱(chēng)驅(qū)動(dòng)表) )、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖( (又稱(chēng)時(shí)序圖又稱(chēng)時(shí)序圖) )等。等?；净?RS 觸發(fā)器觸發(fā)器 同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器 3. 觸發(fā)器的類(lèi)型觸發(fā)器的類(lèi)型 二、由與非門(mén)組成的基本二、由與非門(mén)組成的基本 RS 觸發(fā)器觸發(fā)器 1.電路組成電路組成QQSDRDG1G2QQSDRDSRSDRDQQQ = 1 1，Q = 0 0 時(shí)，稱(chēng)為觸發(fā)器的時(shí)，稱(chēng)為

5、觸發(fā)器的 1 1 狀態(tài)，記為狀態(tài)，記為 Q = 1 1；Q = 0 0，Q = 1 1 時(shí)，稱(chēng)為觸發(fā)器的時(shí)，稱(chēng)為觸發(fā)器的 0 0 狀態(tài)，記為狀態(tài)，記為 Q = 0 0 。 RD置置0 0 端，也稱(chēng)端，也稱(chēng)復(fù) 位 端 。復(fù) 位 端 。 R 即即 Reset 。SD置置1 1端，也端，也稱(chēng)置位端。稱(chēng)置位端。 S 即即 Set ?；パa(bǔ)輸出端，互補(bǔ)輸出端，正常工作時(shí)，正常工作時(shí)，它們的輸出它們的輸出狀態(tài)相反。狀態(tài)相反。 低電平有效低電平有效 QQSDRDG1G21 11 10 01 11 10 00 00 0SDRD 功功 能能 說(shuō)說(shuō) 明明輸輸 入入QQ輸輸 出出2.2.邏輯功能邏輯功能 0 01 1

6、1 11 11 10觸發(fā)器被置觸發(fā)器被置 0 觸發(fā)器置觸發(fā)器置 0 01 10 0QQSDRDG1G21 11 10 01 110 00 00 0SDRD 功功 能能 說(shuō)說(shuō) 明明輸輸 入入QQ輸輸 出出2. 邏輯功能邏輯功能QQ輸輸 出出1 100 01 11 11觸發(fā)器被置觸發(fā)器被置 1 1 觸發(fā)器置觸發(fā)器置 0 01 10 0 觸發(fā)器置觸發(fā)器置 1 10 01 1QQSDRDG1G21 11 10 01 11 10 00 00 0SDRD 功功 能能 說(shuō)說(shuō) 明明輸輸 入入QQ輸輸 出出2. 邏輯功能邏輯功能QQ輸輸 出出1 11 1 觸發(fā)器置觸發(fā)器置 0 01 10 0 觸發(fā)器置觸發(fā)器置

7、1 10 01 1 觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變不不 變變&G1 門(mén)輸出門(mén)輸出QSQ DQQ 1G2 門(mén)輸出門(mén)輸出QRQ DQQ 1QQSDRDG1G21 11 10 01 110 00 00 0SDRD 功功 能能 說(shuō)說(shuō) 明明輸輸 入入QQ輸輸 出出2. 邏輯功能邏輯功能 輸出狀態(tài)輸出狀態(tài)不定不定( (禁用禁用) )不不 定定QQ輸輸 出出 觸發(fā)器置觸發(fā)器置 0 01 10 0 觸發(fā)器置觸發(fā)器置 1 10 01 1 觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變不不 變變0 00 01 11 1輸出既非輸出既非 0 0 狀態(tài)，狀態(tài)，也非也非 1 1 狀態(tài)。當(dāng)狀態(tài)。當(dāng) RD 和和

8、 SD 同時(shí)由同時(shí)由 0 0 變變 1 1 時(shí)，時(shí)，輸出狀態(tài)可能為輸出狀態(tài)可能為 0 0，也，也可能為可能為 1 1，即輸出狀態(tài)，即輸出狀態(tài)不定。因此，這種情況不定。因此，這種情況禁用。禁用。觸發(fā)器次態(tài)觸發(fā)器次態(tài) Qn+1 與輸入信號(hào)和電路原有狀態(tài)與輸入信號(hào)和電路原有狀態(tài)（現(xiàn)態(tài)（現(xiàn)態(tài)Qn）之間關(guān)系的真值表。）之間關(guān)系的真值表。3. 特性表特性表0 00 00 00 01 10 0Qn+1 = Qn+1 =1，狀態(tài)錯(cuò)，狀態(tài)錯(cuò)誤，因此不允許。誤，因此不允許。0 01 11 10 01 10 01 10 00 0觸發(fā)器置觸發(fā)器置 0 01 10 01 10 01 11 10 00 0觸發(fā)器置觸發(fā)器置

9、 1 11 11 11 11 11 11 10 00 01 1觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變說(shuō)說(shuō) 明明QnQnSDRD與非門(mén)組成的基本與非門(mén)組成的基本 RS 觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表 1 11 11 11 10 00 0Qn+10 00 01 11 11 11 10 00 01 11 1Qn+1說(shuō)明：說(shuō)明：SD 和和 RD 輸入為低電平有效。輸入為低電平有效。 SD=0=0時(shí)，時(shí)，Q 被置被置0 0 。RD =0=0 時(shí)，時(shí)， Q 被置被置 1 1 。但。但SD 和和RD 不能同時(shí)為不能同時(shí)為0 0，否則，否則Q 和和Q 的狀態(tài)不再的狀態(tài)不再 互反，出現(xiàn)錯(cuò)誤互反，出現(xiàn)錯(cuò)誤, ,且當(dāng)且

10、當(dāng)SD 和和RD由由0 0同時(shí)變同時(shí)變1 1時(shí)，時(shí)，Q端端的狀態(tài)不定。的狀態(tài)不定。 SD 端端 和和 RD 端不能同時(shí)為端不能同時(shí)為 0 0，即，即 RD + SD = 1 1稱(chēng)約束條件稱(chēng)約束條件 3. 特性表特性表0 00 00 00 01 10 0Qn+1 = Qn+1 =1，狀態(tài)錯(cuò)，狀態(tài)錯(cuò)誤，因此不允許。誤，因此不允許。0 01 11 10 01 10 01 10 00 0觸發(fā)器置觸發(fā)器置 0 01 10 01 10 01 11 10 00 0觸發(fā)器置觸發(fā)器置 1 11 11 11 11 11 11 10 00 01 1觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變說(shuō)說(shuō) 明明QnQnSDRD與

11、非門(mén)組成的基本與非門(mén)組成的基本 RS 觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表 1 11 11 11 10 00 0Qn+10 00 01 11 11 11 10 00 01 11 1Qn+1 兩個(gè)信號(hào)輸入端信號(hào)名上的非號(hào)與信號(hào)名構(gòu)兩個(gè)信號(hào)輸入端信號(hào)名上的非號(hào)與信號(hào)名構(gòu)成一個(gè)不可拆分的的符號(hào)，僅表示輸入低電平有成一個(gè)不可拆分的的符號(hào)，僅表示輸入低電平有效，而不能參與非運(yùn)算。效，而不能參與非運(yùn)算。注注意意3. 特性表特性表0 00 00 00 01 10 0Qn+1 = Qn+1 =1，狀態(tài)錯(cuò)，狀態(tài)錯(cuò)誤，因此不允許。誤，因此不允許。0 01 11 10 01 10 01 10 00 0觸發(fā)器置觸發(fā)器置 0 01

12、 10 01 10 01 11 10 00 0觸發(fā)器置觸發(fā)器置 1 11 11 11 11 11 11 10 00 01 1觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變說(shuō)說(shuō) 明明QnQnSDRD與非門(mén)組成的基本與非門(mén)組成的基本 RS 觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表 1 11 11 11 10 00 0Qn+10 00 01 11 11 11 10 00 01 11 1Qn+14. 特性方程特性方程觸發(fā)器次態(tài)觸發(fā)器次態(tài) Qn+1 與輸入信號(hào)與輸入信號(hào) RD、 SD 及現(xiàn)及現(xiàn)態(tài)態(tài) Qn 之間的邏輯關(guān)系表達(dá)式。之間的邏輯關(guān)系表達(dá)式。特性方程特性方程nDDnQRSQ1( (約束條件約束條件) )RD + SD

13、= 1 1基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器Qn+1的卡諾圖的卡諾圖RDSD Qn0 01 100 0100 0111 11 10 10 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0基本基本 RS 觸發(fā)器觸發(fā)器特性表特性表0 01 11 10 00 01 10 01 10 00 00 00 0QnSDRD1 10 00 01 11 10 01 10 01 11 11 11 10 01 10 0Qn+10 01 11 1不不允允許許解：解： 例例 設(shè)下圖中觸發(fā)器初始狀態(tài)為設(shè)下圖中觸發(fā)器初始狀態(tài)為 0 0，試對(duì)應(yīng)輸入波形，試對(duì)應(yīng)輸入波形 畫(huà)出畫(huà)出 Q 和和 Q 的波形。的波形。保持保持初態(tài)為初態(tài)為 0 0

14、，故保持為，故保持為 0 0。置置 0 0保保持持Q置置 1 1QQSDRDSRSDRDQ 基本基本 RS 觸發(fā)器的兩種形式比較觸發(fā)器的兩種形式比較功功能能歸歸納納Qn1 11 11 10 01 10 01 10 0不定不定0 00 0Qn+1SDRD不允許不允許1 11 10 00 01 11 11 10 0Qn0 00 0Qn+1SDRDQQSDRDSRQQSDRDSR邏邏輯輯符符號(hào)號(hào)置置 0 0、置、置1 1 信信號(hào)低電平有效號(hào)低電平有效置置 0 0、置、置1 1 信信號(hào)高電平有效號(hào)高電平有效注注意意弄清輸入弄清輸入信號(hào)是低電平信號(hào)是低電平有效還是高電有效還是高電平有效。平有效?；净?/p>

15、 RS 觸發(fā)器的優(yōu)缺點(diǎn)觸發(fā)器的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)電路簡(jiǎn)單，是構(gòu)成各種觸發(fā)器的基礎(chǔ)。電路簡(jiǎn)單，是構(gòu)成各種觸發(fā)器的基礎(chǔ)。 1. 輸出受輸入信號(hào)直接控制，不能定時(shí)控制。輸出受輸入信號(hào)直接控制，不能定時(shí)控制。 不易實(shí)現(xiàn)多個(gè)觸發(fā)器的同步。不易實(shí)現(xiàn)多個(gè)觸發(fā)器的同步。 2. 有約束條件。有約束條件。 Synchronous Flip - Flop 在數(shù)字系統(tǒng)中，為了協(xié)調(diào)各部分有節(jié)拍地工作，常在數(shù)字系統(tǒng)中，為了協(xié)調(diào)各部分有節(jié)拍地工作，常常要求一些觸發(fā)器在同一時(shí)刻動(dòng)作。為此，必須采用同常要求一些觸發(fā)器在同一時(shí)刻動(dòng)作。為此，必須采用同步脈沖，使這些觸發(fā)器在同步脈沖作用下根據(jù)輸入信號(hào)步脈沖，使這些觸發(fā)器在同步

16、脈沖作用下根據(jù)輸入信號(hào)同時(shí)改變狀態(tài)，而在沒(méi)有同步脈沖輸入時(shí)，觸發(fā)器保持同時(shí)改變狀態(tài)，而在沒(méi)有同步脈沖輸入時(shí)，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，這個(gè)同步脈沖稱(chēng)為時(shí)鐘脈沖原狀態(tài)不變，這個(gè)同步脈沖稱(chēng)為時(shí)鐘脈沖 CP。 具有時(shí)鐘脈沖控制的觸發(fā)器稱(chēng)為時(shí)鐘觸發(fā)器，具有時(shí)鐘脈沖控制的觸發(fā)器稱(chēng)為時(shí)鐘觸發(fā)器，又稱(chēng)又稱(chēng)同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器。 三、同步三、同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器 同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器 QQG1G2SRG3G4CPQ3Q4工作原理工作原理 CP = 0 0 時(shí)，時(shí)，G3、G4被封鎖，輸入信號(hào)被封鎖，輸入信號(hào) R、S不起作用。基本不起作用。基本 RS 觸發(fā)觸發(fā)器的輸入均為器的輸入均為 1 1，觸發(fā)器，觸發(fā)器狀態(tài)保持不

17、變。狀態(tài)保持不變。 0 01 11 11.1.電路組成電路組成 基本基本 RS 觸發(fā)器觸發(fā)器 增加了由時(shí)鐘增加了由時(shí)鐘 CP 控制的門(mén)控制的門(mén) G3、G4 三、同步三、同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器 QQG1G2SRG3G4CPQ3Q41 1SR工作原理工作原理 CP = 0 0 時(shí)，時(shí)，G3、G4被封鎖，輸入信號(hào)被封鎖，輸入信號(hào) R、S不起作用?；静黄鹱饔??；?RS 觸發(fā)觸發(fā)器的輸入均為器的輸入均為 1 1，觸發(fā)器，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。狀態(tài)保持不變。 CP = 1 1 時(shí)，時(shí)，G3、G4解除封鎖，將輸入信號(hào)解除封鎖，將輸入信號(hào) R 和和 S 取非后送至基本取非后送至基本 RS 觸發(fā)器的輸入端。觸發(fā)

18、器的輸入端。 1. 電路組成電路組成三、同步三、同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器 QQ1SC11RQQG1G2SRG3G4CPQ3Q4RS功能功能 RDSD2. 邏輯功能邏輯功能異步置異步置 0 0 端端 RD 和異步置和異步置1 1 端端 SD 不受不受 CP 控制。控制。實(shí)際應(yīng)用中，常需要利用異步端預(yù)置觸發(fā)器狀實(shí)際應(yīng)用中，常需要利用異步端預(yù)置觸發(fā)器狀態(tài)態(tài)( (置置 0 0 或置或置 1 1) )，預(yù)置完畢后應(yīng)使，預(yù)置完畢后應(yīng)使 RD = SD = 1 1。SSDRRDS CP R不定不定1 11 10 00 01 11 1 1 10 0Qn0 00 0Qn+1SR1 1CP0 0Qn R、S 信信號(hào)高

19、電平號(hào)高電平有效有效 同步同步RS 觸發(fā)器觸發(fā)器 Qn+1的卡諾圖的卡諾圖RSQn0 01 100 0100 0111 11 1010 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 03. 特性表、特性方程特性表、特性方程0 00 00 00 01 10 01 10 01 10 01 10 01 10 01 11 10 01 10 01 11 10 00 00 01 11 11 11 10 01 1Qn+1QnSR特性表特性表特性方程特性方程nnQRSQ 1RS = 0 0( (約束條件約束條件) )CP = 1 1 期間有效期間有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 4. 驅(qū)動(dòng)表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖驅(qū)動(dòng)表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換

20、圖驅(qū)動(dòng)表驅(qū)動(dòng)表R = 0 0S = 1 10 1R=S= 0 0R = 0 0S = R = 1 1S = 0 01 10 00 0S1 10 00 00 00 01 11 10 01 10 01 1RQn+1Qn 根據(jù)觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)根據(jù)觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)Qn和次態(tài)和次態(tài)Qn+1的取值來(lái)確定的取值來(lái)確定輸入信號(hào)取值的關(guān)系表，輸入信號(hào)取值的關(guān)系表，稱(chēng)為觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表，稱(chēng)為觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表，又稱(chēng)激勵(lì)表。又稱(chēng)激勵(lì)表。 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表示觸發(fā)器從狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表示觸發(fā)器從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)或一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)或保持原狀態(tài)不變時(shí)，對(duì)信號(hào)保持原狀態(tài)不變時(shí)，對(duì)信號(hào) ( R、S ) 提出的要求。提出的要求。TTL鎖

21、存器四鎖存器四RS 鎖存器鎖存器 CT74LS279 1. 電路組成電路組成四、集成鎖存器(a) 邏輯電路一；邏輯電路一； (b) 邏輯電路二；邏輯電路二； (c) 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)鎖存器置鎖存器置1 11 1鎖存器鎖存器保持原狀態(tài)不變保持原狀態(tài)不變Qn鎖存器置鎖存器置0 01 1鎖存器狀態(tài)不定，不允許鎖存器狀態(tài)不定，不允許2. 邏輯功能邏輯功能 1 11 10 01 11 10 00 00 0SR 功功 能能 說(shuō)說(shuō) 明明輸輸 入入輸輸 出出Qn+1 任務(wù)3.2 認(rèn)識(shí)D觸發(fā)器 理解同步理解同步 D 觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器和邊沿D觸發(fā)器的工作特點(diǎn)。觸發(fā)器的工作特點(diǎn)。學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)： 掌握掌握 D

22、 觸發(fā)器的觸發(fā)器的邏輯功能和特性方程。邏輯功能和特性方程。 1. 電路組成電路組成DQQ1S1RC1CPQQ1DDC1CP一、同步一、同步 D 觸發(fā)器觸發(fā)器2. 邏輯功能邏輯功能DQQ1S1RC1CP稱(chēng)為稱(chēng)為 D 功能功能特點(diǎn)：特點(diǎn)：Qn+1 跟隨跟隨 D 信號(hào)變化信號(hào)變化不變不變Qn0 0置置0 0置置1 10 01 10 01 11 1說(shuō)明說(shuō)明Qn+1DCP同步同步 D 觸發(fā)器功能表觸發(fā)器功能表 工作原理工作原理 CP = 0 0 時(shí)，觸發(fā)器不受時(shí)，觸發(fā)器不受 D 端端輸入信號(hào)的控制。保持原狀輸入信號(hào)的控制。保持原狀態(tài)不變，態(tài)不變， CP = 1 1 時(shí)，觸發(fā)器可接受時(shí)，觸發(fā)器可接受 D

23、端端輸入的信號(hào)，其狀態(tài)翻到和輸入的信號(hào)，其狀態(tài)翻到和 D 的狀態(tài)相同。的狀態(tài)相同。 3. 特性表和特性方程特性表和特性方程同步同步D觸發(fā)器觸發(fā)器Qn+1的卡諾圖的卡諾圖DQn0 01 10 10 10 0 0 0 1 1 1 1Qn+1 = D無(wú)約束條件無(wú)約束條件特性方程特性方程CP = 1 1 期間有效期間有效0 00 01 11 10 01 10 01 10 00 01 11 1Qn+1QnD特性表特性表 0 00 00 00 01 11 11 11 14. 驅(qū)動(dòng)表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖驅(qū)動(dòng)表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖驅(qū)動(dòng)表驅(qū)動(dòng)表1 10 00 00 01 10 01 11 10 01 11 10 0DQn+1Q

24、n0 0 1 1D = 1 1D = 0 0D = 0 0D= 1 1狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 二、邊沿二、邊沿D 觸發(fā)器觸發(fā)器Edge - Triggered Flip - Flop 邊沿觸發(fā)器只能在時(shí)鐘脈沖邊沿觸發(fā)器只能在時(shí)鐘脈沖 CP 上升沿上升沿 ( (或或下降沿下降沿 ) )時(shí)刻接收輸入信號(hào)，因此，電路狀態(tài)只能時(shí)刻接收輸入信號(hào)，因此，電路狀態(tài)只能在在 CP 上升沿上升沿( (或下降沿或下降沿 ) )時(shí)刻翻轉(zhuǎn)。在時(shí)刻翻轉(zhuǎn)。在 CP 的其的其他時(shí)間內(nèi)，電路狀態(tài)不會(huì)發(fā)生變化，這樣就提高他時(shí)間內(nèi)，電路狀態(tài)不會(huì)發(fā)生變化，這樣就提高了觸發(fā)器工作的可靠性和抗干擾能力。邊沿觸發(fā)了觸發(fā)器工作的可靠性和抗干

25、擾能力。邊沿觸發(fā)器沒(méi)有空翻現(xiàn)象。器沒(méi)有空翻現(xiàn)象。邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器 1. 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)二、邊沿二、邊沿D 觸發(fā)器觸發(fā)器（a）上升沿觸發(fā)）上升沿觸發(fā) （b）下降沿觸發(fā)）下降沿觸發(fā)二、邊沿二、邊沿D 觸發(fā)器觸發(fā)器Qn+1 = DCP上升沿（或下降沿）到達(dá)時(shí)刻有效上升沿（或下降沿）到達(dá)時(shí)刻有效2. 特性方程特性方程二、邊沿二、邊沿D 觸發(fā)器觸發(fā)器3. 集成邊沿集成邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器 TTL系列集成邊沿D觸發(fā)器74LS74。該芯片內(nèi)含2個(gè)D觸發(fā)器，它們具有各自獨(dú)立的時(shí)鐘觸發(fā)端(CP)及置位(SD)、復(fù)位(RD)端。雙上升沿D觸發(fā)器 (74LS74) (a)外引線(xiàn)圖 (b) 邏輯符號(hào)1234567

26、GND141312111098VCC2D2CP2Q1D1CPDR1DS11QQ1Q2DS2DR2C11DSR1QQ1DS1DR1(4)(3)1CP(2)1D(1)DS2DR2(11)2CP(12)2D(13)(10)(5)(6)2Q(9)Q2(8)(a)(b)二、邊沿二、邊沿D 觸發(fā)器觸發(fā)器CT74LS74邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) CT74LS74功能表功能表1 10 00 0Qn0 01 11 1 置置 0 01 11 1 1 11 1保持保持0 00 0 1 11 1異步置異步置 1 11 10 01 1異步置異步置 0 00 01 10 0說(shuō)說(shuō) 明明Qn+1DCPSDRD不允許不允許 置置 1

27、1 異步置異步置 0 0 端端 RD 和異步置和異步置1 1 端端 SD 的置的置0 0、置、置1 1信號(hào)對(duì)信號(hào)對(duì)觸發(fā)器的控制作用優(yōu)先于觸發(fā)器的控制作用優(yōu)先于 CP 和和 D 的信號(hào)。的信號(hào)。 CT74LS74 工作時(shí)，不允許工作時(shí)，不允許RD 和和 SD 同時(shí)取同時(shí)取0 0，應(yīng)取，應(yīng)取RD = SD = 1 1。二、邊沿二、邊沿D 觸發(fā)器觸發(fā)器 任務(wù)3.3 認(rèn)識(shí)JK觸發(fā)器 理解同步理解同步 JK 觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器和邊沿JK觸發(fā)器的工作特點(diǎn)。觸發(fā)器的工作特點(diǎn)。學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)： 掌握掌握 JK 觸發(fā)器的觸發(fā)器的邏輯功能和特性方程。邏輯功能和特性方程。 1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)QQ1JJC1C

28、P1KK邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)一、同步JK觸發(fā)器QQG1G2JKG3G4CPQQG1G2JKG3G4CP功能表功能表 2. 邏輯功能邏輯功能稱(chēng)為稱(chēng)為 JK 功能，即功能，即 JK = 0000 時(shí)，保持；時(shí)，保持； JK = 1111 時(shí)，翻轉(zhuǎn)；時(shí)，翻轉(zhuǎn)； J K 時(shí)時(shí) Qn+1 值與值與 J 相同。相同。1 1說(shuō)明說(shuō)明Qn+1KJCP不變不變Qn0 00 0置置 0 00 01 10 0翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)1 11 1置置 1 11 10 01 1不變不變Qn0 0Qn工作原理工作原理 u CP = 0 0 時(shí)，時(shí)，G3、G4被被封鎖，都輸出封鎖，都輸出 1 1 ，觸發(fā)器，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。保持原狀態(tài)不變

29、。 uCP = 1 1 時(shí)，時(shí)，G3、G4解解除封鎖，輸入除封鎖，輸入 J、K 端的端的信號(hào)可控制觸發(fā)器的狀態(tài)。信號(hào)可控制觸發(fā)器的狀態(tài)。 特性表特性表 同步同步JK觸發(fā)器觸發(fā)器Qn+1的卡諾圖的卡諾圖JKQn0 01 100 0100 0111 11 1010 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 03. 特性表和特性方程特性表和特性方程1 10 00 01 11 11 11 11 11 11 10 01 10 00 01 11 10 00 00 01 11 11 10 00 00 00 0K0 01 10 01 10 00 0Qn+1QnJ無(wú)約束條件無(wú)約束條件nnnQK

30、QJQ 1特性方程特性方程CP = 1 1 期間有效期間有效4. 驅(qū)動(dòng)表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖驅(qū)動(dòng)表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖0 0 1 1J = 0 0K =J = 1 1K =J =K = 0 0J =K = 1 1狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 驅(qū)動(dòng)表驅(qū)動(dòng)表0 01 1K1 10 00 00 01 10 01 11 10 01 1JQn+1Qn同步觸發(fā)器在同步觸發(fā)器在 CP = 1 1 期間接收輸入信號(hào)，如輸入信號(hào)在此期間期間接收輸入信號(hào)，如輸入信號(hào)在此期間發(fā)生多次變化，其輸出狀態(tài)也會(huì)隨之發(fā)生翻轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為觸發(fā)發(fā)生多次變化，其輸出狀態(tài)也會(huì)隨之發(fā)生翻轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為觸發(fā)器的空翻。器的空翻。 空翻現(xiàn)象限制了同步觸發(fā)器的應(yīng)

31、用。空翻現(xiàn)象限制了同步觸發(fā)器的應(yīng)用。 5. 同步觸發(fā)器的空翻同步觸發(fā)器的空翻 基本基本 RS 觸發(fā)器觸發(fā)器 輸入信號(hào)接收門(mén)輸入信號(hào)接收門(mén) G3、G4 邏邏輯輯符符號(hào)號(hào)1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)二、邊沿二、邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器 特性方程特性方程CP下降沿到達(dá)下降沿到達(dá)時(shí)刻有效時(shí)刻有效nnnQKQJQ 1功能表功能表 說(shuō)明說(shuō)明Qn+1KJCP不變不變Qn0 00 0置置 0 00 01 10 0翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)1 11 1置置 1 11 10 01 1不變不變Qn0 0 1 1Qn2. 邏輯功能邏輯功能例例 如圖所示為下降沿出發(fā)邊沿如圖所示為下降沿出發(fā)邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器 CP、J、K 端的輸入電壓波端的輸入

32、電壓波形，試畫(huà)出輸出形，試畫(huà)出輸出 Q 端的電壓波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為端的電壓波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為 Q = 0 0 。解：解：Q1 10 00 01 11 11 10 00 00 01 1 JCPK 1 2 3 4 53. 集成邊沿集成邊沿 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 CT74LS112CT74LS112邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)1 10 00 0Qn1 11 11 1在在 CP時(shí)時(shí)刻執(zhí)行刻執(zhí)行 JK 功能功能Qn1 11 11 11 11 10 01 11 11 10 01 10 01 11 1保持保持Qn0 0 0 01 11 1異步置異步置 1 11 10 01 1異步置異步置 0 001 10

33、 0說(shuō)說(shuō) 明明Qn+1KJCPSDRD不允許不允許 CT74LS112功能表功能表異步置異步置 0 0端端 RD 和異步置和異步置 1 1 端端 SD 輸入的置輸入的置 0 0、置、置1 1 信號(hào)優(yōu)先于信號(hào)優(yōu)先于 CP 和和 J、K 端的輸入信號(hào)。如端的輸入信號(hào)。如 RD= SD = 0 0時(shí)，時(shí)， Qn+1 = Qn+1 = 1 1 ，這既不是這既不是 0 0 狀態(tài)，也不是狀態(tài)，也不是 1 1 狀態(tài)。因此，在使用狀態(tài)。因此，在使用 CT74LS112 時(shí)，時(shí)，這種情況是不允許的。觸發(fā)器工作時(shí)，應(yīng)取這種情況是不允許的。觸發(fā)器工作時(shí)，應(yīng)取 RD = SD = 1 1。3. 集成邊沿集成邊沿 JK

34、 觸發(fā)器觸發(fā)器 CT74LS112CT74LS112邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) CT74LS112功能表功能表 在在 RD = SD = 1 1 時(shí)，觸發(fā)器在時(shí)，觸發(fā)器在 CP 下降沿到達(dá)時(shí)刻才下降沿到達(dá)時(shí)刻才能接收能接收 J、K 端的輸入信號(hào)。端的輸入信號(hào)。RD 和和 SD 端輸入的信號(hào)對(duì)觸端輸入的信號(hào)對(duì)觸發(fā)器的控制作用優(yōu)先于發(fā)器的控制作用優(yōu)先于 CP 和和 J、 K 端的信號(hào)。端的信號(hào)。1 10 00 0Qn1 11 11 1在在 CP時(shí)時(shí)刻執(zhí)行刻執(zhí)行 JK 功能功能Qn1 11 11 11 11 10 01 11 11 10 01 10 01 11 1保持保持Qn0 0 0 01 11 1異步置異

35、步置 1 11 10 01 1異步置異步置 0 001 10 0說(shuō)說(shuō) 明明Qn+1KJCPSDRD不允許不允許 任務(wù)3.4 觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換 認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)T觸發(fā)器和觸發(fā)器和T 觸發(fā)器觸發(fā)器的邏輯的邏輯功能。功能。學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)： 掌握掌握 不同功能觸發(fā)器相互轉(zhuǎn)換的方法。不同功能觸發(fā)器相互轉(zhuǎn)換的方法。 由由 JK 觸發(fā)器或觸發(fā)器或 D 觸發(fā)器構(gòu)成，主要是用來(lái)觸發(fā)器構(gòu)成，主要是用來(lái)簡(jiǎn)化集成計(jì)數(shù)器的邏輯電路。簡(jiǎn)化集成計(jì)數(shù)器的邏輯電路。QQTT邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)QQC1CP1TC11TCP上升沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā) T 觸發(fā)器是根據(jù)觸發(fā)器是根據(jù) T 端輸入信號(hào)的不同，在時(shí)鐘脈沖端輸入信號(hào)的

36、不同，在時(shí)鐘脈沖 CP 作用下作用下具有翻轉(zhuǎn)和保持功能的電路。具有翻轉(zhuǎn)和保持功能的電路。 T 觸發(fā)器是指每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖觸發(fā)器是指每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖 CP ，狀態(tài)變化一次的電路。，狀態(tài)變化一次的電路。它實(shí)際上是它實(shí)際上是 T 觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)功能。觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)功能。 一、一、T T 觸發(fā)器和觸發(fā)器和T T 觸發(fā)器觸發(fā)器保持保持翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)QnQn0 01 1說(shuō)明說(shuō)明Qn+1TCP功能表功能表 1. JK 觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成 T 和和 T 觸發(fā)器觸發(fā)器QQTT 觸發(fā)器觸發(fā)器C11JCP1KQQC1CP1JT 觸發(fā)器觸發(fā)器1KT =1特性方程特性方程nnnQTQTQ1特性方程特性方程nnQQ1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)

37、Qn1 1說(shuō)明說(shuō)明Qn+1TCP功能表功能表 2. D 觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成 T 和和 T 觸發(fā)器觸發(fā)器QQC1CP1DT 觸發(fā)器觸發(fā)器特性方程特性方程nnnQTQTDQ1特性方程特性方程nnQDQ1QQTT 觸發(fā)器觸發(fā)器C11DCP=1二、觸發(fā)器五種邏輯功能的比較無(wú)約束，無(wú)約束，但功能少但功能少無(wú)約束，無(wú)約束，且功能強(qiáng)且功能強(qiáng)令令 J = K = T即可即可令令J = K= 1 1即可即可 D 功能功能1 1 0 0Qn+11 10 0DQn+1 = D T 功能功能 QnQnQn+11 10 0TnnQTQ 1 JK 功能功能 Qn1 10 0 QnQn+11 11 10 01 11 10 00 00 0KJQn+1 = JQn + KQnT 功能功能(計(jì)數(shù)功能計(jì)數(shù)功能) 在在 J = K = 1 1 時(shí)，時(shí)，只有只有 CP 輸入端，無(wú)輸入端，無(wú)數(shù)據(jù)輸入端。來(lái)一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端。來(lái)一個(gè)CP 翻轉(zhuǎn)一次。翻轉(zhuǎn)一次。Qn+1 = Qn RS 功能功能不定不定0 01 1 QnQn+11 11 10 01 11 10 00 00 0SRQn+1 = S + RQnRS = 0( (約束條件約束條件) )三、不同功能觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換1. JK D因此，令因此，令J = K = D已有已有Qn+1 = JQn+ KQn欲得欲得 Qn+1 = DQQCPDC