數電PPT學習教案

1、會計學1數電數電2022-5-2021 1、時序邏輯電路與鎖存器、觸發(fā)器：、時序邏輯電路與鎖存器、觸發(fā)器： 時序邏輯電路時序邏輯電路: :概概 述述鎖存器和觸發(fā)器鎖存器和觸發(fā)器是構成時序邏輯電路的基本邏輯單元是構成時序邏輯電路的基本邏輯單元 。 結構特征結構特征: :由組合邏輯電路和存儲電路組成由組合邏輯電路和存儲電路組成, ,電路中存在反饋。電路中存在反饋。工作特征：工作特征：時序邏輯電路的工作特點是任意時刻的輸出狀態(tài)不時序邏輯電路的工作特點是任意時刻的輸出狀態(tài)不僅與該當前的輸入信號有關，而且與此前電路的狀態(tài)有關。僅與該當前的輸入信號有關，而且與此前電路的狀態(tài)有關。 第1頁/共25頁2022

2、-5-2032、鎖存器與觸發(fā)器、鎖存器與觸發(fā)器共同點：共同點：具有具有0 和和1兩個穩(wěn)定狀態(tài)，一旦狀態(tài)被確定，就能自行兩個穩(wěn)定狀態(tài)，一旦狀態(tài)被確定，就能自行保持。一個鎖存器或觸發(fā)器能存儲一位二進制碼。保持。一個鎖存器或觸發(fā)器能存儲一位二進制碼。 不同點：不同點：鎖存器鎖存器-對脈沖電平敏感的對脈沖電平敏感的存儲存儲電路，在特定輸入脈沖電平作用電路，在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。下改變狀態(tài)。觸發(fā)器觸發(fā)器-對脈沖邊沿敏感對脈沖邊沿敏感的存儲電的存儲電路，在時鐘脈沖的上升沿或下降沿路，在時鐘脈沖的上升沿或下降沿的變化瞬間改變狀態(tài)。的變化瞬間改變狀態(tài)。 E E CP CP 第2頁/共25頁2022

3、-5-204 雙穩(wěn)態(tài)的概念雙穩(wěn)態(tài)的概念 穩(wěn)穩(wěn) 態(tài)態(tài)穩(wěn)穩(wěn) 態(tài)態(tài)介介 穩(wěn)穩(wěn) 態(tài)態(tài) 1 Q Q 1 G1 G2 第3頁/共25頁2022-5-205 1 Q Q 1 G1 G2 反饋反饋5.1.2 雙穩(wěn)態(tài)存儲單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲單元電路 Q端的狀態(tài)定義為電路輸出狀態(tài)。端的狀態(tài)定義為電路輸出狀態(tài)。電路有兩個互補的輸出端電路有兩個互補的輸出端1. 電路結構電路結構 第4頁/共25頁2022-5-2062、數字邏輯分析、數字邏輯分析電路具有記憶電路具有記憶1 1位二進制數據的功能。位二進制數據的功能。 如如 Q = 1如如 Q = 0100 1 1 Q Q G1 G2 VO1 VO2 VI1 VI2 110

4、11 1 1 Q Q G1 G2 VO1 VO2 VI1 VI2 00第5頁/共25頁2022-5-207R為置為置0端（或復位端）端（或復位端）S為置為置1端（或置位端）端（或置位端）1狀態(tài)：狀態(tài)：Q1、 Q 0 0狀態(tài)：狀態(tài)：Q0、 Q 15.2.1 SR 鎖存器鎖存器5.2 鎖存器鎖存器 1 1 Q Q R G1 G2 1 1 S 1. 1. 基本基本SR 鎖存器鎖存器初態(tài)：初態(tài)：R、S信號作用前信號作用前Q端的端的狀態(tài)，狀態(tài)，初態(tài)初態(tài)用用Q n表示。表示。次態(tài)：次態(tài)：R、S信號作用后信號作用后Q端的端的狀態(tài)，狀態(tài)，次態(tài)次態(tài)用用Q n+1表示。表示。 S Q Q R R S 反饋反饋輸入

5、端輸入端輸出端輸出端由兩個或非門組成由兩個或非門組成第6頁/共25頁2022-5-208(1) 工作原理工作原理R=0、S=0狀態(tài)不變狀態(tài)不變0 00 0若初態(tài)若初態(tài) Q n = 11 10 01 1若初態(tài)若初態(tài) Q n = 00 01 10 00 00 0 1 1 Q Q R G1 G2 1 1 S 1 1 Q Q R G1 G2 1 1 S 第7頁/共25頁2022-5-209無論初態(tài)無論初態(tài)Q n為為0或或1，鎖存器的次態(tài)均為，鎖存器的次態(tài)均為1態(tài)。態(tài)。 信號消失信號消失后新的狀態(tài)將被記憶下來。后新的狀態(tài)將被記憶下來。若若初態(tài)初態(tài) Q n = 10 01 1 S 1 Q Q 1 R G1

6、 G2 0 01 11 1若初態(tài)若初態(tài) Q n = 0 S 1 Q Q 1 R G1 G2 0 01 10 01 10 0R=0、S=1置置1第8頁/共25頁2022-5-2010無論初態(tài)無論初態(tài)Q n為為0或或1，鎖存器的次態(tài)為，鎖存器的次態(tài)為0態(tài)。態(tài)。 信號消失后信號消失后新的狀態(tài)將被記憶下來。新的狀態(tài)將被記憶下來。若若初態(tài)初態(tài) Q n = 10 01 1 S 1 Q Q 1 R G1 G2 1 10 00 0若初態(tài)若初態(tài) Q n = 0 S 1 Q Q 1 R G1 G2 1 10 00 00 01 1R=1 、 S=0置置0第9頁/共25頁2022-5-20110 00 0S=1 、

7、R=1無論初態(tài)無論初態(tài)Q n為為0或或1，鎖存器的次態(tài)，鎖存器的次態(tài) 、 都為都為0 。1nQ1nQ狀態(tài)不確定狀態(tài)不確定約束條件約束條件: SR = 0當當S、R 同時回到同時回到0時，由于兩個與非時，由于兩個與非門的延遲時間無法確定，使得鎖存器門的延遲時間無法確定，使得鎖存器最終穩(wěn)定狀態(tài)也不能確定。最終穩(wěn)定狀態(tài)也不能確定。鎖存器的輸出既不是鎖存器的輸出既不是0態(tài)，也不是態(tài)，也不是1態(tài)態(tài)1 11 1 S 1 Q Q 1 R G1 G2 第10頁/共25頁2022-5-2012SR000000110100011010011011110不定不定111不定不定nQ1nQRSRS=0=0保持保持置置0

8、 0置置1 1不定不定（2 2）狀態(tài)轉換表（特性表）狀態(tài)轉換表（特性表） 次態(tài)次態(tài)Qn+1與輸入信號和現態(tài)與輸入信號和現態(tài)Qn之間關系的真值表。之間關系的真值表。第11頁/共25頁2022-5-2013（3 3）特性方程）特性方程用邏輯函數來表示基本用邏輯函數來表示基本SR鎖存器次態(tài)鎖存器次態(tài)Qn+1與與輸入信號和現態(tài)輸入信號和現態(tài)Qn之間的關系之間的關系SR0001010111nQ1nQnnnQRSSQRSSRRSQRSQ1n0RS（約束條件）（約束條件）nQRSQ1n簡化功能表簡化功能表第12頁/共25頁2022-5-2014(4)(4)狀態(tài)轉換圖狀態(tài)轉換圖用用兩個圓圈兩個圓圈分別表示基本

9、分別表示基本SR鎖存器的兩鎖存器的兩個穩(wěn)定的狀態(tài)：個穩(wěn)定的狀態(tài)：0狀態(tài)，狀態(tài)，1狀態(tài)；狀態(tài)；箭頭箭頭表示輸入信號下狀態(tài)轉移的方向；表示輸入信號下狀態(tài)轉移的方向；箭頭旁的標注箭頭旁的標注表示狀態(tài)轉換時的條件。表示狀態(tài)轉換時的條件。01R=0,S=1R=0,S=R=1,S=0R=,S=0第13頁/共25頁2022-5-2015（5）工作波形工作波形 S R Q Q 置置 1 置置 0 第14頁/共25頁2022-5-2016 1 1 Q Q R S 用與非門構成的基本用與非門構成的基本SR鎖存器鎖存器、 S Q Q R R S c.國標邏輯符號國標邏輯符號a.電路圖電路圖b.b.功能表功能表 RS

10、1nQ不不定定不定不定0010100101不變不變11不變不變Qn+1 S & & Q Q R 1 SR（約束條件）（約束條件）nQRSQ1nd.d.特性方程特性方程第15頁/共25頁2022-5-2017 (a) (b) +5V R 1k vo vo S +5V 1k A B & & Q Q +5V S 由由 B 到到 A S 由由 A 到到 B A B Q SRS接接BS 接接A懸空時間懸空時間S接接A振振動動 S懸空時間懸空時間接接 B振動振動SR例：例：運用基本運用基本SR鎖存器消除機械開關抖動鎖存器消除機械開關抖動第16頁/共25頁2022-5-201

11、82. 邏輯門控邏輯門控SR鎖存器鎖存器 R E S & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 電路結構電路結構 1R E1 1S Q Q E S R 國標邏輯符號國標邏輯符號簡單簡單SR鎖存器鎖存器使能信號控制門電路使能信號控制門電路第17頁/共25頁2022-5-2019 R E S & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q S=0 S=0，R=0R=0：Q Qn+1n+1=Q=Qn n S=1 S=1，R=0R=0：Q Qn+1n+1=1=1 S=0 S=0，R=1R=1：Q Qn+1n+1=0=0 S=

12、1 S=1，R=1R=1：Q Qn+1n+1= =E=1E=1：E=0E=0： 狀態(tài)保持不變狀態(tài)保持不變0 1&狀態(tài)發(fā)生變化狀態(tài)發(fā)生變化 工作原理工作原理（邏輯門控（邏輯門控SR鎖存器）鎖存器）Q3 = S Q4 = RQ3 = 0 Q4 = 0第18頁/共25頁2022-5-2020RS RS 觸發(fā)器次態(tài)卡諾圖觸發(fā)器次態(tài)卡諾圖1) 1) 邏輯功能表邏輯功能表 （E=1E=1）SRQnQn+1 說說 明明000001狀態(tài)不變狀態(tài)不變001101置置 0 0110001置置 1 1111101狀態(tài)不定狀態(tài)不定 2) 2) 特性方程特性方程（E=1） 0 1 0 0 1 1 S 1 RQn

13、 0 00 01 11 10 10nnQSRQSR（約束條件）（約束條件）邏輯功能邏輯功能（邏輯門控（邏輯門控SR鎖存器）鎖存器）nQ10000111第19頁/共25頁2022-5-2021 E S R Q SRQn+1 00Qn 01 0 10 1 11 邏輯門控邏輯門控SRSR鎖存器真值表鎖存器真值表在在E E為低電平期間，鎖存器的狀態(tài)不變。為低電平期間，鎖存器的狀態(tài)不變。 在在E E為高電平期間，為高電平期間，R R、S S 信號影響鎖存器的狀態(tài)。信號影響鎖存器的狀態(tài)。工作波形工作波形（邏輯門控（邏輯門控SR鎖存器）鎖存器）第20頁/共25頁2022-5-20225.2.2 D 鎖存器鎖

14、存器1. 邏輯門控邏輯門控D鎖存器鎖存器 1D E1 Q Q E D 國標邏輯符號國標邏輯符號 R E D & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q S 1 1 G5 邏輯電路圖邏輯電路圖第21頁/共25頁2022-5-2023 R E D & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q S 1 1 G5 =SS =0 R=1D=0Qn+1 = 0 （置（置0）D=1Qn+1 = 1 （置（置1）E=0不變不變E=1= DS =1 R=0D鎖存器的功能表鎖存器的功能表置置10111置置01001保持保持不變不變不不變變0功能功能Qn+1DEQn+1邏輯邏輯功能功能DQ1n當當E=1時，特性方時，特性方程程:第22頁/共25頁2022-5-20242. 傳輸門控傳輸門控D鎖