數(shù)字邏輯-數(shù)邏第5章

數(shù)字邏輯主講：姜宇鷹暨南大學(xué)信息學(xué)院計算機系第五章觸發(fā)器5.1時序電路概述5.2基本觸發(fā)器5.3能夠克服空翻和振蕩現(xiàn)象的觸發(fā)器教學(xué)目標

理解觸發(fā)器的特點和作用，了解基本觸發(fā)器（RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等）的工作原理，掌握這些觸發(fā)器的狀態(tài)真值表、狀態(tài)表、狀態(tài)圖、特征方程和邏輯符號；了解基本觸發(fā)器的空翻和振蕩現(xiàn)象；掌握集成觸發(fā)器的邏輯符號和使用方法。教學(xué)重點

D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器狀態(tài)真值表、狀態(tài)表、狀態(tài)圖、特征方程和邏輯符號。教學(xué)難點

觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)和次態(tài)的意義，時鐘信號與控制信號的不同作用和意義，時序電路狀態(tài)真值表結(jié)構(gòu)的邏輯內(nèi)涵

。5.1時序電路概述5.1.1時序電路特點時序電路的特點時序電路的特點：在任何時刻電路產(chǎn)生的穩(wěn)定輸出信號不僅與該時刻電路的輸入信號有關(guān)，而且還與電路過去的狀態(tài)有關(guān)。電路中必須具有“記憶”功能的器件，記住電路過去的狀態(tài)，并與輸入信號共同決定電路的現(xiàn)時輸出。圖5–1時序電路框圖時序電路框圖外部輸入外部輸出內(nèi)部輸出內(nèi)部輸入時序電路的數(shù)學(xué)描述5.1.2時序電路分類按電路狀態(tài)變化時刻，可分為兩大類：同步時序電路和異步時序電路。同步時序電路：電路的狀態(tài)僅僅在統(tǒng)一的時鐘脈沖信號控制下同時變化；異步時序電路：電路中沒有統(tǒng)一的時鐘脈沖信號，記憶元件的狀態(tài)變化不是同時發(fā)生的。按輸出變量的依從關(guān)系，可分為米里(Mealy)型和莫爾(Moore)型兩類。米里型電路：莫爾型電路：圖5–2米里型和莫爾型時序電路框圖5.1.3時序電路的記憶元件——觸發(fā)器時序電路的重要元件；可由各種門電路構(gòu)成；本章重點介紹各類觸發(fā)器的邏輯功能及基本工作原理。5.2基本觸發(fā)器5.2.1基本RS觸發(fā)器構(gòu)成及邏輯符號圖5–7由與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器功能描述當Rd=1,Sd=0時，無論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)，其次態(tài)一定為“1”，即Qn+1=1，故觸發(fā)器處于置位狀態(tài)；當Rd=0,Sd=1時，Qn+1=0，觸發(fā)器處于復(fù)位狀態(tài)；當Rd=Sd=1

時，觸發(fā)器狀態(tài)不變，處于維持狀態(tài)，即Qn+1=Qn；當Rd=Sd=0

時，Qn+1=Qn+1=1，破壞了觸發(fā)器的正常工作，使觸發(fā)器失效。故禁止Rd=Sd=0出現(xiàn)。表5–7真值表Rd

SdQnQn+1說明00000111不允許01001100置0Qn+1=010010111置1Qn+1=111011101保持Qn+1=Qn重要概念：現(xiàn)態(tài)Qn次態(tài)Qn+1狀態(tài)表、狀態(tài)圖及特征方程(1)狀態(tài)表表5–8RS觸發(fā)器狀態(tài)表(2)狀態(tài)圖圖5-8RS觸發(fā)器狀態(tài)圖(3)特征方程。

特征方程，又稱為狀態(tài)方程或次態(tài)方程。約束方程｛圖5–9RS觸發(fā)器波形圖(4)波形圖

[例]

開關(guān)按鈕在轉(zhuǎn)換的時候，由于簧片的顫動，使信號也出現(xiàn)抖動，因此實際使用時往往要加上防抖電路。RS觸發(fā)器是常用的電路之一，其連接如圖所示。說明其工作原理。5.2.2時鐘控制的RS觸發(fā)器圖5–10鐘控RS觸發(fā)器1.功能描述當CP=0時，無論R、S如何變化，Q不變，觸發(fā)器不工作；當CP=1時，觸發(fā)器工作，邏輯功能如下：R=0,S=１,Qn+1=1，觸發(fā)器置“1”；R=1,S=0,Qn+1=0，觸發(fā)器置“0”；R=S=0,Qn+1=Qn，觸發(fā)器狀態(tài)不變；R=S=1,觸發(fā)器失效，工作時不允許。

表5–9鐘控RS觸發(fā)器真值表R

SQnQn+1說明00000101保持Qn+1=Qn01001111置1Qn+1=110010100置0Qn+1=0110111××禁止2.狀態(tài)表、狀態(tài)圖及特征方程約束條件圖5–12鐘控RS觸發(fā)器波形圖波形圖邏輯符號1S1RC1QQSCPR5.2.3D觸發(fā)器圖5-13D觸發(fā)器功能描述當CP=0時，觸發(fā)器不工作，處于維持狀態(tài)；當CP=1時，觸發(fā)器功能如下：D=0，Qn+1=0；D=1，Qn+1=1。DQnQn+100001001111表5–10D觸發(fā)器真值表狀態(tài)表、狀態(tài)圖及特征方程Qn+1=D圖5-14D觸發(fā)器狀態(tài)表、狀態(tài)圖、波形圖(a)狀態(tài)表；(b)狀態(tài)圖；(c)波形圖5.2.4T觸發(fā)器圖5–15T觸發(fā)器(a)對稱型；(b)非對稱型1.功能描述TQnQn+1000011101110表5-11T觸發(fā)器真值表

狀態(tài)表、狀態(tài)圖及特征方程CPDQ(c)01011001Qn+1QnT(a)(b)1011005.2.5JK觸發(fā)器

JKQnQn+1說明JKQnQn+1說明00000101保持10010111置“1”01001100置“0”11011110必翻表5–12JK觸發(fā)器真值表1.功能描述2.狀態(tài)表、狀態(tài)圖及特征方程圖5–18JK觸發(fā)器狀態(tài)表和狀態(tài)圖5.2.6基本觸發(fā)器的空翻和振蕩現(xiàn)象5.3能夠克服空翻與振蕩現(xiàn)象的觸發(fā)器5.3.1分類按電路結(jié)構(gòu)不同，可分為：維持阻塞觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器主從觸發(fā)器

例：邊沿觸發(fā)的維持阻塞D觸發(fā)器①②③5.3.2特點邏輯功能：真值表、狀態(tài)表、狀態(tài)圖、特征方程均與前述各種觸發(fā)器完全一樣；觸發(fā)時刻：cp脈沖的上升沿或下降沿；邏輯符號5.3.3集成觸發(fā)器的有關(guān)說明觸發(fā)器的直接置位和直接復(fù)位Sd

、Rd觸發(fā)器多輸入控制端5.3.4觸發(fā)器的邏輯符號比較表5–15觸發(fā)器的邏