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1、觸發(fā)器及時(shí)序邏輯電路第 11 章11.1 觸發(fā)器11.2 寄存器11.3 計(jì)數(shù)器觸發(fā)器及時(shí)序邏輯電路第 11 章11.1 觸發(fā)器11.11.1.1 基本RS觸發(fā)器11.1.2 同步RS觸發(fā)器11.1.3 JK觸發(fā)器11.1.4 D觸發(fā)器11.1.5 觸發(fā)器的應(yīng)用舉例11.1 觸發(fā)器11.1.1 基本RS觸發(fā)器11.1.2 同步RS觸11.1.1 基本RS 觸發(fā)器SRQ圖形符號(hào)基本RS 觸發(fā)器由兩個(gè)與非門交叉耦合而成,如下圖:這種觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài):(2) , 稱為復(fù)位狀態(tài)(0態(tài));(1) , 稱為置位狀態(tài)(1態(tài));它有兩個(gè)輸出端Q 和 ,二者的邏輯狀態(tài)應(yīng)相反。Q&GA邏輯圖GB11.1.1

2、基本RS 觸發(fā)器SRQ圖形符號(hào)基本RS 觸發(fā) 當(dāng) 端加負(fù)脈沖時(shí),不論觸發(fā)器的初始狀態(tài)是1態(tài),還是0態(tài),均有 即將觸發(fā)器置0或保持0態(tài), 稱為直接置0端。Q&GA邏輯圖GB輸出與輸入的邏輯關(guān)系:所謂 ,即將 端保持高電位;,即 在端加一負(fù)脈沖 當(dāng) 端加負(fù)脈沖時(shí),不論觸發(fā)器的初始狀態(tài)是1態(tài),還是0態(tài),均有 ,即將觸發(fā)器置1或保持1態(tài)。 稱為直接置1 端。 當(dāng) 端加負(fù)脈沖時(shí),不論觸發(fā)器的初始狀態(tài)是1態(tài),還即將觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。 這種輸入狀態(tài)下,當(dāng)負(fù)脈沖除去后,將由各種偶然因素決定觸發(fā)器的最終狀態(tài),因而禁止出現(xiàn)。Q&GA邏輯圖GB這種情況,注:時(shí), 和 均為高電平。0 態(tài)信號(hào)同時(shí)撤消:狀態(tài)不定(隨

3、機(jī))1 態(tài)先撤消:先撤消:即將觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。 這種輸入狀態(tài)下,當(dāng)負(fù)脈沖除 由以上分析可知:基本RS 觸發(fā)器有兩個(gè)狀態(tài),他可以直接置位或復(fù)位,并具有存儲(chǔ)和記憶功。基本RS 觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)表如下: Q1 0 0 10 1 1 01 1 不變 不變0 0 不定 不定QQ信號(hào)同時(shí)撤消,出現(xiàn)不確定狀態(tài)信號(hào)不同時(shí)撤消,狀態(tài)確定QQ練習(xí) 由以上分析可知:基本RS 觸發(fā)器有兩個(gè)狀態(tài),他可以直11.1.2 同步RS 觸發(fā)器&GC&GDQ&GA&GBRSCP邏輯電路SRQ圖形符號(hào)S1SR1RC1CP 可控RS 觸發(fā)器的邏輯圖和圖形符號(hào)如下: 與基本RS 觸發(fā)器區(qū)別為:增加了由非門GC和GD組成的導(dǎo)引電路

4、;R 和S 是置 0 和置 1 信號(hào)輸入端,還有時(shí)鐘脈沖CP 輸入端。 時(shí)鐘脈沖CP是一種控制命令,通過(guò)導(dǎo)引電路實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入端R 和S 的控制,故稱為可控RS 觸發(fā)器11.1.2 同步RS 觸發(fā)器&GC&GDQ&GA&GBR 當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP來(lái)到之前,即當(dāng)CP= 0時(shí),不論R 和S 端的電平如何變化,GC門和GD門的輸出均為1,基本觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。&GC&GDQ&GA&GBRSCP邏輯電路即CP= 1時(shí),觸發(fā)器才按R 、S 端的輸入狀態(tài)來(lái)決定其輸出狀態(tài)。 和 是直接置 0 和直接置 1 端 ,即不受時(shí)鐘脈沖的控制,可以對(duì)基本觸發(fā)器置0或置1,一般用于置初態(tài),在工作過(guò)程中它們處于1 態(tài)(高電平

5、)?,F(xiàn)態(tài) :指觸發(fā)器輸入信號(hào)變化前的狀態(tài)。Q n次態(tài) :指觸發(fā)器輸入信號(hào)變化后的狀態(tài);Q n+1只有當(dāng)時(shí)鐘脈沖來(lái)到后, 當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP來(lái)到之前,即當(dāng)CP= 0時(shí),不論R 和010011說(shuō) 明Q n+1 R S保 持置 1置 0不 定010101010000111100110011Q n 觸發(fā)器次態(tài)與輸入信號(hào)和電路原狀態(tài)(現(xiàn)態(tài))之間的關(guān)系如下表:利用可控 RS 觸發(fā)器可構(gòu)成計(jì)數(shù)器,其連接圖如下:0說(shuō) 明Q n+1 R S保 持置 1置 0不 定0SRQ1S1RC111存在問(wèn)題:產(chǎn)生“空翻”現(xiàn)象為避免“空翻”,計(jì)數(shù)器一般采用主從型觸發(fā)器和維持阻塞型觸發(fā)器構(gòu)成。SRQ1S1RC111存在問(wèn)題:產(chǎn)生“

6、空翻”現(xiàn)象為避免“空翻11.1.3 JK 觸發(fā)器SRQJ1SK1RC1SRQ1S1RC1111SRQJ1JK1KC1CP 它由兩個(gè)可控RS 觸發(fā)器串聯(lián)組成,兩者分別為主觸發(fā)器和從觸發(fā)器。主從型 JK 觸發(fā)器的邏輯圖和圖形符號(hào)如下: 主觸發(fā)器的輸出端Q 與從觸發(fā)器的S 端相連, 端與從觸發(fā)器的R 端相連。11.1.3 JK 觸發(fā)器SRQJ1SK1RC1SRQ1S非門的作用是使兩個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖信號(hào)反相。主從觸發(fā)器的特性見(jiàn)真值表: Q n+10 0 Q n0 1 01 0 11 1 Q nJKSRQJ1SK1RC1SRQ1S1RC1111邏輯功能分析:(1) J=1, K=1 設(shè)時(shí)鐘脈沖來(lái)到之前

7、(CP=0) 觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。這時(shí)主觸發(fā)器的 非門的作用是使兩個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖信號(hào)反相。主從觸發(fā)器的特性 當(dāng)時(shí)鐘脈沖來(lái)到后(CP= 1), Q 端由01,使從觸發(fā)器的S=1,R=0,當(dāng)CP從1下跳為0時(shí),非門輸出為1,從觸發(fā)器也翻轉(zhuǎn)為1態(tài)。 反之,設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為1,同樣可分析出,主、從觸發(fā)器都翻轉(zhuǎn)為0。 JK 觸發(fā)器在J=1,K=1 的情況下,來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖,它就翻轉(zhuǎn)一次,此時(shí)觸發(fā)器具有計(jì)數(shù)功能。 (2) J=0, K=0 設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。當(dāng)CP=1時(shí),由于主觸發(fā)器的J=0,K=0,Q端的狀態(tài)仍為0,保持不變;當(dāng)CP 跳變?yōu)?時(shí),由于從觸發(fā)器的S=0,R=0,也保持0態(tài)不

8、變。如果初始狀態(tài)為1,也有同樣的結(jié)果。 當(dāng)時(shí)鐘脈沖來(lái)到后(CP= 1), Q 端由01,使(3) J=1, K=0 可分析出不管觸發(fā)器原來(lái)處于什么狀態(tài),一個(gè)時(shí)鐘脈沖來(lái)到后,輸出一定是1 態(tài)。(4) J=0, K=1 可分析出不管觸發(fā)器原來(lái)處于什么狀態(tài),一個(gè)時(shí)鐘脈沖來(lái)到后,輸出一定是0 態(tài)。 主從型觸發(fā)器具有在CP從1下跳為0時(shí)翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn),也就是具有在時(shí)鐘脈沖下降沿觸發(fā)的特點(diǎn)。主從觸發(fā)器避免了“空翻”。(3) J=1, K=0 可分析出不管觸發(fā)器原來(lái)11.1.4 D 觸發(fā)器維持-阻塞型D 觸發(fā)器的邏輯符號(hào)如下圖示:SRQD1DC1CP輸出與輸入之間的關(guān)系見(jiàn)真值表: 1 1 0 0Q n+1D 邏

9、輯功能為:觸發(fā)器的輸出狀態(tài)僅決定于到達(dá)前輸入端的狀態(tài),而與觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)無(wú)關(guān),即:就構(gòu)成了計(jì)數(shù)器,其連接圖如下:當(dāng)把 D 觸發(fā)器的輸入端與 輸出端連接到一起時(shí),11.1.4 D 觸發(fā)器維持-阻塞型D 觸發(fā)器的邏輯符號(hào)如SRQ1DC1CP工作波形如下:CPQQSRQ1DC1CP工作波形如下:CPQQ11.1.5 觸發(fā)器的應(yīng)用舉例 例:走廊節(jié)電燈電路如圖所示,該走廊節(jié)電燈可以在燈點(diǎn)亮后經(jīng)一定時(shí)間的延遲自動(dòng)切斷路燈電源,起到節(jié)電的作用。 觸發(fā)器常態(tài)時(shí)為0狀態(tài),三極管T截止,繼電器失電觸點(diǎn)釋放,燈滅。按下后,觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)有效,將輸入端高電平傳至輸出端,使T飽和導(dǎo)通,繼電器得電觸點(diǎn)吸合,燈亮。同時(shí),端的

10、高電位經(jīng)向充電,當(dāng)兩端電壓升高為高電平時(shí),經(jīng)復(fù)位端使觸發(fā)器復(fù)位極管截止,燈滅,電路回到初始狀態(tài),等待新的起動(dòng)。燈亮的延遲時(shí)間主要由和決定。 11.1.5 觸發(fā)器的應(yīng)用舉例 例:走廊節(jié)電燈電路如圖所示,例: 4人搶答電路智力競(jìng)賽中的4人搶答電路如圖所示。其中心元件為集成四D觸發(fā)器。其內(nèi)部有4個(gè)獨(dú)立的觸發(fā)器。 比賽前各觸發(fā)器清0,各指示燈均不亮。門的輸出為1使門打開(kāi),時(shí)鐘脈沖可以送至觸發(fā)器的端。比賽開(kāi)始后,哪一個(gè)按鈕最先按下,其對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器輸出電平變高,對(duì)應(yīng)的指示燈亮,同時(shí)對(duì)應(yīng)的端變成低電平,將門封鎖。而后其他按鈕按下,會(huì)因無(wú)時(shí)鐘脈沖而無(wú)法觸發(fā),不起作用。 例: 4人搶答電路智力競(jìng)賽中的4人搶答電

11、路如圖所示。其中心元學(xué)習(xí)與探討晶體管的發(fā)射極和集電極能否互換使用?為什么?晶體管在輸出特性曲線的飽和區(qū)工作時(shí),其電流放大系數(shù)是否也等于?為什么晶體管基區(qū)摻雜質(zhì)濃度???而且還要做得很???檢 驗(yàn) 學(xué) 習(xí) 結(jié) 果練習(xí)學(xué)習(xí)與探討晶體管的發(fā)射極晶體管在輸出特性曲線的飽和區(qū)工作時(shí),11.2 寄存器11.2.1 數(shù)碼寄存器11.2 2 移位寄存器11.2 寄存器11.2.1 數(shù)碼寄存器11.2 2 移位11.2 寄存器寄存器用來(lái)暫時(shí)存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果。 一個(gè)觸發(fā)器可以存儲(chǔ)1位二進(jìn)制信號(hào);寄存n位二進(jìn)制數(shù)碼,需要n個(gè)觸發(fā)器。按功能分?jǐn)?shù)碼寄存器移位寄存器(并入并出)(并入并出、并入串出、 串入并出、串

12、入串出)分類:按存放數(shù)碼的方式并行串行11.2.1 數(shù)碼寄存器功能:寄存數(shù)碼和清除原有數(shù)碼。采用基本觸發(fā)器構(gòu)成的4位數(shù)碼寄存器原理圖如下:11.2 寄存器寄存器用來(lái)暫時(shí)存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果QQ0QQ1QQ3QQ2清零指令取出指令FF3FF0FF1FF2&1111D3D2D0D1G1G2G3G4G5G6G7G8寄存指令注意:工作之初要先清零QQ0QQ1QQ3QQ2清零指令取出指令FF3FF0FF1F用構(gòu)成的4位數(shù)碼寄存器,原理圖如下:QQ3QQ2QQ0QQ1取出脈沖D0&1111.D1D2D31DC11DC11DC11DC1.寄存脈沖用構(gòu)成的4位數(shù)碼寄存器,原理圖如下:QQ3QQ2QQ0

13、QQ1 移位寄存器不僅有存放數(shù)碼的功能,而且有移位功能。所謂移位,就是每當(dāng)來(lái)一個(gè)移位正脈沖,觸發(fā)器的狀態(tài)便向右或向左移一位。CP清零移位脈沖D數(shù)碼輸入Q1JFF01KC1Q1JFF11KC1Q1JFF21KC1Q1JFF31KC11&并行輸出脈沖并行數(shù)碼輸出移位數(shù)碼輸出Q3Q2Q0Q1 11.2.2 移位寄存器 移位寄存器不僅有存放數(shù)碼的功能,而且有移位功能。所謂 FF0 接成D 觸發(fā)器,數(shù)碼由D 端輸入。設(shè)寄存的二進(jìn)制為1011,按移位脈沖(即時(shí)鐘脈沖)從高位到低位依次串行送到D 端;上圖是由JK 觸發(fā)器組成的四位移位寄存器。 移位寄存器的狀態(tài)表 清 零 右移一位右移二位右移三位右移四位 0

14、 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 3 4 Q3 Q2 Q1 Q0 移位過(guò)程 寄存器中的數(shù)碼 移位脈 沖數(shù)工作之前要先清零,經(jīng)過(guò)四個(gè)時(shí)鐘脈沖,數(shù)碼依此存入各觸發(fā)器。移位寄存器的狀態(tài)表如右圖所示: FF0 接成D 觸發(fā)器,數(shù)碼由D 端輸入。設(shè)寄存的二數(shù)碼寄存器和移位寄存器有什么區(qū)別?分析已學(xué)過(guò)的各種類型觸發(fā)器中,哪些能用作移位寄存器?哪些不能?為什么? 數(shù)碼寄存器和移位寄存器有什么區(qū)別?分析已學(xué)過(guò)的各種類型觸發(fā)器11.3 計(jì)數(shù)器11.3.1 二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器11.3.2 同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器11.3 計(jì)數(shù)器11.3.1 二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器11.

15、3.211.3 二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器CP清零Q1JFF01KC1Q1JFF11KC1Q1JFF21KC1Q1JFF31KC1Q3Q2Q0Q1計(jì)數(shù)脈沖二進(jìn)制計(jì)數(shù)器分為:同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。由主從型JK 觸發(fā)器構(gòu)成的4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器如下:工作原理:(1)每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖,最低位觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次;(2)高位觸發(fā)器是在相鄰的低位觸發(fā)器的輸出端從11.3 二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器CP清零Q1JFF01KC1Q1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8Q3 Q2 Q1 Q0十進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù) 計(jì)數(shù) 脈沖數(shù) 0 0 0 0 0 16 9 10 11 12 13 14 15 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 9 10 11 12 1

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