計(jì)算機(jī)導(dǎo)論觸發(fā)器

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論觸發(fā)器第1頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四觸發(fā)器的特點(diǎn)在計(jì)算機(jī)電路里，實(shí)現(xiàn)記憶功能的最基本單元就是觸發(fā)器。我們把能夠存儲(chǔ)一位二值信號(hào)（0/1）的基本單元電路稱觸發(fā)器。我不僅能計(jì)算，還有記憶功能0100111記憶0和1的基本單元就是觸發(fā)器2第2頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四觸發(fā)器的記憶功能什么樣的電路才具有記憶功能呢？AXA(輸入)X(輸出)010110101AYX0Y00110101G1G2當(dāng)A=0消失，即A=1時(shí)，Y=0X=1記住了曾經(jīng)有“A=0”這個(gè)事實(shí)3第3頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四X00YBA11101G1G2為G2增加一個(gè)B使能端口由于B=0,Y=1由于B=1時(shí),X為0,所以Y=101觸發(fā)器的記憶功能由與非門構(gòu)成的觸發(fā)器，記憶A=0，X=1這樣的功能。0101100XYA11100101XYBA該電路具有記憶和恢復(fù)功能在A=1時(shí)，使B=0，則Y=1，X恢復(fù)為0在A=0時(shí)，使B=1，則Y=1，X為14第4頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四目錄4.9.1基本RS觸發(fā)器4.9.2基本RS觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)4.9.3同步RS觸發(fā)器4.9.4D鎖存器4.9.5維持阻塞觸發(fā)器4.9.6T觸發(fā)器5第5頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四基本RS觸發(fā)器與非門G2左右翻轉(zhuǎn)，且保持邏輯連線不變，則變成了基本的RS觸發(fā)器電路。單擊圖片進(jìn)行播放6第6頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Q_Sd_Rd_G1G2Q信號(hào)輸入端信號(hào)輸入端Sd_Rd_Q觸發(fā)器信號(hào)輸出端Q_基本RS觸發(fā)器信號(hào)描述基本的RS觸發(fā)器電路由2個(gè)與非門G1和G2交叉耦合組成。7第7頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Q_Sd_Rd_G1G2Q

QnQn+1Sd_Rd_Qn_Qn+1_Qn現(xiàn)態(tài),輸入信號(hào)作用前觸發(fā)器的狀態(tài)Qn+1次態(tài),輸入信號(hào)作用后觸發(fā)器的狀態(tài)Qn+1_Qn_基本RS觸發(fā)器信號(hào)描述基本的RS觸發(fā)器電路由2個(gè)與非門G1和G2交叉耦合組成。8第8頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Q_Sd_Rd_G1G2Q1101100

QnQn+1Sd_Rd_Qn_Qn+1_11010110基本RS觸發(fā)器功能分析分析基本的RS觸發(fā)器在信號(hào)輸入有變化情況下的各種動(dòng)作效果。9第9頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Q_Sd_Rd_G1G2Q1101100

QnQn+1Sd_Rd_Qn_Qn+1_111001101110100基本RS觸發(fā)器功能分析分析基本的RS觸發(fā)器在信號(hào)輸入有變化情況下的各種動(dòng)作效果。10第10頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Q_Sd_Rd_G1G2Q001111011101100

QnQn+1Sd_Rd_Qn_Qn+1_11101001101010基本RS觸發(fā)器功能分析分析基本的RS觸發(fā)器在信號(hào)輸入有變化情況下的各種動(dòng)作效果。11第11頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Q_Sd_Rd_G1G2Q101101011101100

QnQn+1Sd_Rd_Qn_Qn+1_111010011010101110010基本RS觸發(fā)器功能分析分析基本的RS觸發(fā)器在信號(hào)輸入有變化情況下的各種動(dòng)作效果。12第12頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Q_Sd_Rd_G1G2Q0011111101100

QnQn+1Sd_Rd_Qn_Qn+1_111010011010101010010101010110基本RS觸發(fā)器功能分析分析基本的RS觸發(fā)器在信號(hào)輸入有變化情況下的各種動(dòng)作效果。13第13頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Q_Sd_Rd_G1G2Q1100001101100

QnQn+1Sd_Rd_Qn_Qn+1_11101001101010101001110101111010101基本RS觸發(fā)器功能分析分析基本的RS觸發(fā)器在信號(hào)輸入有變化情況下的各種動(dòng)作效果。114第14頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Q_Sd_Rd_G1G2Q001111101100

QnQn+1Sd_Rd_Qn_Qn+1_1110100110101010100111010111010101001011*1*011XX基本RS觸發(fā)器功能分析分析基本的RS觸發(fā)器在信號(hào)輸入有變化情況下的各種動(dòng)作效果。15第15頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Q_Sd_Rd_G1G2Q110011101100

QnQn+1Sd_Rd_Qn_Qn+1_1110100110101010100111010111010101000011*1*1XX10101*1*10基本RS觸發(fā)器功能分析分析基本的RS觸發(fā)器在信號(hào)輸入有變化情況下的各種動(dòng)作效果。16第16頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1101100

QnQn+1Sd_Rd_Qn_Qn+1_11101001101010101001110101101010100011*1*10101*1*0基本RS觸發(fā)器結(jié)論推導(dǎo)分析基本RS觸發(fā)器特性表，得出結(jié)論。Q互補(bǔ)輸出端Q_置1（置位）端Sd置0(復(fù)位,清零)端RdQ=0、Q=1為觸發(fā)器的0態(tài)；Q=1、Q=0為觸發(fā)器的1態(tài)。17第17頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1101100

QnQn+1Sd_Rd_Qn_Qn+1_11101001101010101001110101101010100011*1*10101*1*0基本RS觸發(fā)器結(jié)論推導(dǎo)分析基本RS觸發(fā)器特性表，得出結(jié)論。置1功能描述置0置1置0當(dāng)Sd=0、Rd=1時(shí)，Q=1、Q=0（1態(tài)），在Sd

=0消失（即Sd=1）后，有接回到G1另一輸入端Q的低電平，因而觸發(fā)器的1態(tài)得以保持，此功能叫做置1。當(dāng)Sd=1、Rd=0時(shí)，Q=0、Q=1（0態(tài)），在Rd

=0消失（即Rd=1）后，有接回到G1另一輸入端Q的低電平，因而觸發(fā)器的0態(tài)得以保持，此功能叫做置0。18第18頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1101100

QnQn+1Sd_Rd_Qn_Qn+1_11101001101010101001110101101010100011*1*10101*1*0基本RS觸發(fā)器結(jié)論推導(dǎo)分析基本RS觸發(fā)器特性表，得出結(jié)論。置1功能描述置0保持約束保持約束當(dāng)Sd=1、Rd=1時(shí)，電路維持原來(lái)的狀態(tài)不變，這個(gè)功能叫做保持。當(dāng)Sd=0、Rd=0時(shí)，Q=1、Q=1，這既不是0態(tài)也不是1態(tài)，且在Rd、Sd端的低電平同時(shí)消失后，無(wú)法斷定觸發(fā)器是恢復(fù)為0態(tài)還是1態(tài)，因此在正常工作時(shí)觸發(fā)器不允許有Sd=Rd=0的輸入，即輸入信號(hào)應(yīng)遵守約束條件：Sd+Rd=1。19第19頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四總結(jié)反映觸發(fā)器輸入信號(hào)取值和狀態(tài)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖形稱為波形圖，下面我們用波形圖總結(jié)基本RS觸發(fā)器的輸入信號(hào)值和狀態(tài)之間的關(guān)系。QSdRdQ保持置1

保持置0

1110010111011010001111置0

不允許20第20頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四目錄4.9.1基本RS觸發(fā)器4.9.2基本RS觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)4.9.3同步RS觸發(fā)器4.9.4D鎖存器4.9.5維持阻塞觸發(fā)器4.9.6T觸發(fā)器21第21頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四基本RS觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)注意S1、S2按鍵電路的設(shè)計(jì)必須滿足約束條件：Sd+Rd=1。22第22頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四基本RS觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)初始狀態(tài)S1、S2按鍵沒有按下11XX23第23頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四基本RS觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)初始狀態(tài)S1按下S2按下24第24頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四基本RS觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)中都可以看出，無(wú)論何時(shí)輸入端只要有置位或復(fù)位信號(hào)出現(xiàn)，觸發(fā)器狀態(tài)都會(huì)隨之而變，因此我們稱這樣的輸入Rd和Sd分別為直接復(fù)位端和直接置位端。25第25頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四基本RS觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中常常要求某些（甚至所有）觸發(fā)器于同一時(shí)刻動(dòng)作，因此必須引入同步信號(hào)，使這些觸發(fā)器只有在同步信號(hào)到來(lái)時(shí)才接輸入信號(hào)改變狀態(tài)，通常稱這個(gè)同步信號(hào)為時(shí)鐘脈沖信號(hào)，用CP表示。26第26頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四目錄4.9.1基本RS觸發(fā)器4.9.2基本RS觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)4.9.3同步RS觸發(fā)器4.9.4D鎖存器4.9.5維持阻塞觸發(fā)器4.9.6T觸發(fā)器27第27頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四同步RS觸發(fā)器在基本RS觸發(fā)器基礎(chǔ)上，引入同步信號(hào)和與非門，構(gòu)成同步RS觸發(fā)器，使得觸發(fā)器只有在同步信號(hào)到來(lái)時(shí)才接輸入信號(hào)的改變狀態(tài)。G1G2QSRCP同步信號(hào)G3G4高電平有效基本RS觸發(fā)器Sd_Rd_Q_28第28頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Q_G1G2QSRCPCPQn+1SRQnG3G4功能描述0111001010CP=1，G3和G4被打開CP=0，G3和G4被封鎖同步RS觸發(fā)器功能特點(diǎn)29第29頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四CPQn+1SRQn功能描述10000保持11001保持000010010置010011置0

置011100置111101置1置111*110約束11*111約束約束同步RS觸發(fā)器的規(guī)律

當(dāng)同步信號(hào)CP=1時(shí)，觸發(fā)器也有保持，置0，置1三種功能；

同樣遵循輸入約束條件S.R=0；

S和R是高電平有效，S置1（置位）端，R是置0（復(fù)位，清零）端。保持保持保持置0置1約束11111111同步RS觸發(fā)器總結(jié)30第30頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四SCPRQ下面我們用波形圖總結(jié)同步RS觸發(fā)器的輸入信號(hào)值和狀態(tài)之間的關(guān)系。不變保持不變置1不變置0不變置1不變保持Q_同步RS觸發(fā)器總結(jié)31第31頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四目錄4.9.1基本RS觸發(fā)器4.9.2基本RS觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)4.9.3同步RS觸發(fā)器4.9.4D鎖存器4.9.5維持阻塞觸發(fā)器4.9.6T觸發(fā)器32第32頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四把同步RS觸發(fā)器的G3輸出連到R，同時(shí)去掉輸入端R，從而保證了約束條件S.R=0,變成了單端輸入的D鎖存器。G1G2QSRCPG3G4D滿足S.R=0Q_D鎖存器33第33頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四G1G2QDCPG3G4CPQn+1DQn功能描述1101010100D鎖存器的邏輯符號(hào)01Q_D鎖存器功能特點(diǎn)34第34頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四DCPQ下面我們用波形圖總結(jié)D所存器的輸入信號(hào)值和狀態(tài)之間的關(guān)系。置1置0置0置1不變Q_D鎖存器總結(jié)35第35頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四目錄4.9.1基本RS觸發(fā)器4.9.2基本RS觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)4.9.3同步RS觸發(fā)器4.9.4D鎖存器4.9.5維持阻塞觸發(fā)器4.9.6T觸發(fā)器36第36頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四G1G2QSRCPG3G4

在整個(gè)CP=1期間，輸入端的任何變化（包括毛刺）都可能引起輸出的變化，這樣就降低了電路的抗干擾能力；

為了提高觸發(fā)器的可靠性，它的次態(tài)僅僅取決于在CP下降沿（上升沿）到來(lái)時(shí)刻的輸入信號(hào)的狀態(tài)，這就所謂的維持阻塞觸發(fā)器。維持阻塞觸發(fā)器的邏輯符號(hào)Q_維持阻塞觸發(fā)器37第37頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四DCP數(shù)據(jù)輸入端時(shí)鐘信號(hào)輸入端QQ_互補(bǔ)輸出端置1（置位）端置0(復(fù)位,清零)端信號(hào)沿有效Sd_Rd_維持阻塞觸發(fā)器38第38頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四DCPQnQn+1功能描述111×1置1110×0置0

當(dāng)同步信號(hào)CP上升沿到來(lái)時(shí),觸發(fā)器的輸出狀態(tài)就等于D,即：Qn+1=D；

無(wú)論CP為何狀態(tài),在和兩個(gè)輸入端上的低電平將直接復(fù)位和置位觸發(fā)器;Rd_Sd_1100101100Sd_Rd_直接置1直接置1維持阻塞觸發(fā)器功能特點(diǎn)39第39頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四DCPQQ_置1下面我們用波形圖總結(jié)D觸發(fā)器當(dāng)置位和復(fù)位信號(hào)為高電平時(shí)，輸入信號(hào)D值和狀態(tài)之間的關(guān)系。置0置1置1D端的值翻轉(zhuǎn)時(shí)，有阻塞的功能D端的值撤時(shí),有保持的功能維持阻塞觸發(fā)器總結(jié)40第40頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期四目錄4.9.1基本RS觸發(fā)器4.9.2