時序邏輯電路

第六章時序邏輯電路內(nèi)容提要【熟悉】觸發(fā)器四種電路結(jié)構(gòu)及動作特點,四種邏輯功能及其邏輯關(guān)系、邏輯符號,邏輯功能的四種描述方法【掌握】時序電路的特點和一般分析方法【熟悉】寄存器的功能、分類及使用方法,雙向移位寄存器的級聯(lián)【掌握】計數(shù)器的功能和分類，級聯(lián)法、置位法構(gòu)成N進制計數(shù)器【掌握】555定時器構(gòu)成三種電路的工作特點、連接方法及主要參數(shù)一．網(wǎng)上導(dǎo)學(xué)二．典型例題三．本章小結(jié)四．習(xí)題答案網(wǎng)上導(dǎo)學(xué)§6.1時序邏輯電路的特點時序邏輯電路的特點：任意時刻的輸出不僅取決于該時刻的輸入，而且還和電路原來的狀態(tài)有關(guān)，所以時序電路具有記憶功能。組合邏輯電路 Jx2 ? f —在第五章中，向大家介紹了組合電路。組合電路的特點是其任意時刻的輸出狀態(tài)僅取決于該時刻的輸入狀態(tài)。2.時序電路邏輯功能描述方法在上面給出的時序電路結(jié)構(gòu)框圖中，包括組合邏輯電路和具有記憶功能的存儲電路。輸出變量y,y,y。。。。y,合稱輸出矢量Y(t)。輸入變量x1,x2,x3。。。。xb,合稱輸入矢量X(t)。同樣，存儲電路的輸入、輸出稱之為矢量P(t)和矢量Q(t)

兩個離散的時間瞬間。矢量Y(tn)是X(tn),Q(tn)的函數(shù)，稱輸出方程。矢量P(tn)是X(tn),Q(tn)的函數(shù)，稱驅(qū)動方程。矢量Q(tn+1)是P(tn),Q(tn)的函數(shù)，稱狀態(tài)方程。本節(jié)問答題1．什么叫組合邏輯電路？2．什么叫時序邏輯電路？3．它們在邏輯功能和電路結(jié)構(gòu)上各有什么特點？4.在時序電路中，時間量tn+1, tn各是怎樣定義的？描述時序電路功能需要幾個方程，它們各表示什么含義？§6.2觸發(fā)器在這一節(jié)中，向大家介紹一種最基本的存儲電路觸發(fā)器flip-flop)。觸發(fā)器具有以下基本特點：(1)具有兩個穩(wěn)定的(0和1)狀態(tài)，能存儲一位二進制信息；(2)根據(jù)不同的輸入，可將輸出置成0或1狀態(tài)；(3)當輸入信號消失后，被置成的狀態(tài)能保存下來。基本RS觸發(fā)器一.電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號在本書第三章里，我們講了各種門電路，若把兩個反相器按照a圖的形式連接起來，可以看出，A點和B點信號是反相的，而A點和C點始終保持同一電平。這樣，可以把A,C視為同一點(下面的b圖和c圖)。在C圖中，A,B兩點始終反相，而且電路狀態(tài)穩(wěn)定，在沒有外界干擾或者觸發(fā)的狀態(tài)下，電路能夠保持穩(wěn)定的輸出。(這一點,大家可以稍作分析即可得知）.d圖是c圖的習(xí)慣畫法。將D圖加a■圖 b圖 c圖上觸發(fā)端，就構(gòu)成了基本RS觸發(fā)器。下面a圖示出了基本RS觸發(fā)器的邏輯圖和符號。它由兩個與非門交叉耦合組成，有兩輸入端（觸發(fā)端）A和B。基本RS觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)：一個是Q=1,2=0的1狀態(tài)（Q，2分別表示觸發(fā)器的同相和反相輸出端，如果Q端輸出為1,則稱觸發(fā)器為1狀態(tài)，如果Q端輸出為0，則稱觸發(fā)器為0狀態(tài)），另一個是Q=0，2=1的0狀態(tài)。正常工作時，Q和2是一對互補的輸出狀態(tài)。兩個輸入端人，B中，使Q=1的輸入端稱置位端（Set），使Q=0的端稱復(fù)位端（Reset），上圖的A端和S非端（S）稱置位端，B端和R非端（R）稱復(fù)位端，上面設(shè)計的R-S觸發(fā)器用的是與非門，有效觸發(fā)器輸入端所有可能出現(xiàn)的信號和相應(yīng)的輸出端的狀態(tài)列成一個表，稱為觸發(fā)器的特性表或菜單，其表如下：（表6.2.1）不允許不允許001111不允許不允許001111110011010101001101不滿足約束條件不滿足約束條件置0置0置1置1保持原態(tài)保持原態(tài)表6.2.1列出了與非門組成的基本RS觸發(fā)器輸入R、S，現(xiàn)態(tài)Qn和次態(tài)Qn+1關(guān)系的菜單。由表可以看出：⑴基本RS觸發(fā)器具有保持功能，（R=1,S=1）；⑵當R=0（S=1）時，觸發(fā)器具有置0功能，將左端稱為復(fù)位端，低電

平有效；⑶當M=0(R=1)時，觸發(fā)器具有置1功能，將E端稱為置位端，低電平有效；⑷由與非門組成的基本RS觸發(fā)器輸入低電平有效。⑸Qn,Qn+i表示前后兩個離散時間觸發(fā)器的狀態(tài)，上標n和n+1均表示前后兩個離散的時間.注意:當R,5端均為0時，由于基本RS觸發(fā)器在觸發(fā)器正常工作時，不允許出現(xiàn)R和5同時為0的情況，規(guī)定了約束方程5+R=1(6.2.1).觸發(fā)器正常工作時，5和R應(yīng)滿足這一約束方程，使其成立。二.基本RS觸發(fā)器的動作特點、在輸入信號的全部作用時間內(nèi)，都直接控制和改變輸出端的狀態(tài)。例6.2.1對用與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，試根據(jù)給定的輸入信號快行道1道U置1祟止4■定直】波形對應(yīng)畫出輸出波形。在開始畫波形圖的時候最好將輸入波形的前后沿均用虛線描出，然后在虛線所分割的每一個區(qū)間內(nèi)分析相對應(yīng)的輸出波形?；綬S觸發(fā)器缺點：缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào),抗干擾能力差門控RS觸發(fā)器和D鎖存器在數(shù)字系統(tǒng)中，往往會含有多個觸發(fā)器，為了使系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，引入一個控制信號。系統(tǒng)的這個控制信號通常叫做時鐘信號。一.門控RS觸發(fā)器⑴門控RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號(邏輯符號應(yīng)用國標，見書P165 圖 6.2.3)

，G2.3門控RS觸愛器

儲）逆輯圖（b）符號與非門構(gòu)成的門控RS觸發(fā)器是在基本RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上加上門控電路。右圖是它的邏輯符號。顯而易見，門控RS觸發(fā)器輸入電平為高電平有效,E為使能信號。⑵門控RS觸發(fā)器菜單（*號表示任意狀態(tài)）例：試根據(jù)給出的E，R，S畫出門控RS觸發(fā)器的輸出波形。二.口鎖存器⑴電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號從分析門控RS觸發(fā)器菜單我們可以得知，RS觸發(fā)器正常工作時其R、5輸入端信號不允許出現(xiàn)RS均為1的狀態(tài)，為此在R、S之間接一個反相器，就可以避免這種現(xiàn)象出現(xiàn),此時用一個輸入信號就可以同

時控制R,S兩個輸入端，這種改進的門控RS觸發(fā)器稱做D鎖存器。其中D是輸入端。E是使能端，右圖是它的邏輯符號。（應(yīng)以國標邏輯符號為準,見書P166圖6.2.5）㈤ (b)圖㈤ (b)圖635D鎖存?（a）建篝圖（b＞符號⑵工作原理A.當E=0時：控制門被封鎖，觸發(fā)器保持原態(tài)不變。Qn+kQn（E=0時）B.當E=1時：控制門開啟，Qn+i=D（E=1時）由于D鎖存器只有一個輸入信號，解決YRS觸發(fā)器輸入信號間有約束的問題。下面是D鎖存器的菜單。 EDQn+10*Qn100111例6.2.3：試根據(jù)給定的E和D的波形，對應(yīng)畫出D觸發(fā)器輸出Q的,」~1LL三L1；°_ru i_r^L波形。圖6.2*倒G.3輸入物出遛的三．門控觸發(fā)器的動作特點通過對以上門控RS觸發(fā)器和D鎖存器的分析可以看出：⑴在E的有效期間，輸入信號控制和改變輸出狀態(tài)；在E處于無效

期間，觸發(fā)器鎖存了￡有效期結(jié)束瞬間的狀態(tài)，并保持不變；

缺點：若輸入信號在E有效期閑多次變化，則輸出也將隨之多次變化。（我們希望在一個CP脈沖期間只變化一次）主從型觸發(fā)器

由于門控觸發(fā)器在E有效期間，輸出狀態(tài)會隨輸入信號的改變而多次變化。如下圖，門控D觸發(fā)器在E有效期間，Q輸出有多次翻轉(zhuǎn)。有時為了便于控制，希望每來一個控制信號，觸發(fā)器的狀態(tài)最多翻轉(zhuǎn)一次。主從型觸發(fā)器具有這種特點，其控制信號稱為時鐘信號，用CP表示。稱為主觸發(fā)器（左）和從觸發(fā)器（右）。主和從觸發(fā)器分別由兩個相位相反的時鐘信號CP，CT控制。⑵工作原理當CP=1時,主觸發(fā)器工作,接收輸入信號,從觸發(fā)器由于CP’=0不工作而保持原態(tài)不變；當CP下降沿（由1變?yōu)?）到來時，主觸發(fā)器不工作,保持下降沿到來時那一刻的狀態(tài)不變,從觸發(fā)器工作,接收主觸發(fā)器的信號,由于主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)保持不變,因而實現(xiàn)了在一個CP脈沖期間輸出狀態(tài)只變化一次。由于輸入是基本RS觸發(fā)器，所以觸發(fā)器的輸入端R和S間仍存在約束。二.主從型JK觸發(fā)器

⑴電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號（⑴電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號（P169）主從型JK觸發(fā)器是在主從型RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上加上適當連線構(gòu)成，它將從觸發(fā)器的輸出Q和。分別接回至主觸發(fā)器接收門的輸入端（上圖的紅線和藍線），輸入信號命名S1改為J和R1改為K。⑵工作原理分析上述電路可知，當J、K分別為0、0,0、1和1、0時,其功能與SR觸發(fā)器相同,分別是保持、置0和置1,這里著重分析當J=K=1時的功能（SR觸發(fā)器此狀態(tài)不允許，有約束方程SR=0），分別分析當Q=0和Q=1時的工作情況。由分析可知，若Qn=0,則Qn+!=1,若Qn=1,則Qn+!=0,因此JK觸發(fā)器當J、K均為1時，電路具有翻轉(zhuǎn)功能,即Qn+!==Q。主從JK觸發(fā)器菜單（CP有效期間）0000保持0011保持0100置00110置01001置11011置11101翻轉(zhuǎn)1110翻轉(zhuǎn)例6.2.4試根據(jù)給定的CP，J，K的波形，畫出主從型JK觸發(fā)器輸出Q的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)Q=0。Jl~~I J_Le m r圖6.2.10例624輸入輸出波形三.主從型觸發(fā)器的動作特點通過以上對主從型RSJK觸發(fā)器工作原理的分析，可以看出：⑴觸發(fā)器的動作分兩步進行，在CP=1期間,主觸發(fā)器接收輸入信號，從觸發(fā)器即輸出保持原狀態(tài)不變;當CP下降沿到來時，主觸發(fā)器保持，從觸發(fā)器接收主觸發(fā)器保持的CP下降沿到來時輸出信號,從而實現(xiàn)了在一個CP期間輸出Q只變化一次。一⑵主觸發(fā)器本身是一個門控RS觸發(fā)器，所以在CP=1的整個期間，輸入信號都將對主觸發(fā)器起作用。對于主從JK觸發(fā)器，若在CP=1,輸入信號的狀態(tài)發(fā)生多次變化可能導(dǎo)致觸發(fā)器輸出邏輯錯誤。邊沿觸發(fā)型觸發(fā)器什么是邊沿觸發(fā)器：前面講過，門控觸發(fā)器在整個E信號有效期間均可發(fā)生翻轉(zhuǎn)，這種類型的觸發(fā)器稱為電平觸發(fā)器，電平觸發(fā)器的結(jié)果是在E有效期間允許多次翻轉(zhuǎn)，見上節(jié)。為了增強觸發(fā)器的可靠性和提高抗干擾能力，希望觸發(fā)器的狀態(tài)變化僅僅取決于時鐘信號觸發(fā)沿到來時輸入信號的狀態(tài)，即電路翻轉(zhuǎn)時刻僅僅控制在觸發(fā)脈沖的上升或者下降的邊沿，這類觸發(fā)器叫邊沿觸發(fā)型觸發(fā)器。由于邊沿觸發(fā)器在沒有觸發(fā)信號時保持不變，而觸發(fā)時間又非常短，所以，邊沿觸發(fā)器有比較高的可靠性和提高抗干擾能力。電平觸發(fā)下圖為電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)的觸發(fā)信號波形。

本節(jié)介紹維持一阻塞型觸發(fā)器，它是一種時鐘上升沿觸發(fā)的邊沿CP觸發(fā)型觸發(fā)器。一．電路結(jié)構(gòu)上圖示出了由六個與非門構(gòu)成的維持一阻塞型D觸發(fā)器的邏輯圖。其中最右面的兩個是用與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器。D是輸入端。⑴當CP=0時，CP信號關(guān)閉了下圖之間的兩個與非門，使其輸出為1,基本RS觸發(fā)器的輸入是低電平觸發(fā)，所以RS觸發(fā)器的輸出保持原態(tài)不變。cp=上升沿⑵當CP上升沿到來且口=1時：各點電平如下，觸發(fā)器置1。⑶當CP上升沿到來且口=0時：各點電平如下，觸發(fā)器置0。-□SdJ 三.具有異步復(fù)位、置位功能和多輸入端的維持阻塞D觸發(fā)器異步復(fù)位是指無論是在CP=1或是在CP=0期間，只要異步復(fù)位端R=0都立即能將觸發(fā)器復(fù)位（觸發(fā)器輸出Q=0）,且當R=0信號撤消后，觸發(fā)器仍能保持"0“狀態(tài)，直到下一個CP有效的邊沿到來時為止；同樣q=0具有異步置位（觸發(fā)器輸出Q=1）功能。下圖就是具有異步置位/復(fù)位端的維持阻塞D觸發(fā)器。不稱異步復(fù)位端，*稱異步置位端。四．邊沿觸發(fā)型觸發(fā)器的動作特點從以上分析看出，邊沿觸發(fā)型觸發(fā)器的次態(tài)僅取決于CP觸發(fā)沿到達時輸入信號的邏輯狀態(tài)。為了使觸發(fā)器可靠工作，輸入信號應(yīng)先于CP觸發(fā)沿一個時間建立穩(wěn)定的值，這段時間稱為建立時間；并在CP觸發(fā)沿過后，需維持一段時間再撤除，這段時間稱為保持時間。例6.2.6a邊沿觸發(fā)型D觸發(fā)器如下圖所示。分析電路功能并根據(jù)給定的波形。對應(yīng)畫出輸出Q的波形。設(shè)初態(tài)Q=0。分析電路功能并根Q=0。（下圖標識后例6.2.6b分析電路功能并根Q=0。（下圖標識后例6.2.6b邊沿觸發(fā)型JK觸發(fā)器如下圖所示。據(jù)給定的波形。對應(yīng)畫出輸出Q的波形。設(shè)初態(tài)沿觸發(fā)有誤,前兩項說明可能不確切）“關(guān)沿觸發(fā)I此處符號表明是下降沿觸發(fā)例6.2.9觸發(fā)器電路如圖所示，分析電路功能，井根據(jù)給定的輸入波形畫出輸出Q波形畫出輸出Q的波形，設(shè)觸發(fā)器初始狀態(tài)均為0。解：圖中FF0是CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器，F(xiàn)F1是A信號上升沿觸發(fā)的邊沿D觸發(fā)器，RD是異步復(fù)位信號，低電平有效。相應(yīng)波形如圖所示。（下圖中第三行CP應(yīng)為Q0,第四行CP應(yīng)為Q1）分析：在給定的A信號的七個脈沖中，有四個上升沿使FF1置0,兩個上升沿使FF1置1。第一個上升沿沒有用。CP只有兩個下降沿，因為FF0的」％=1,按成翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器，所以CP的下降沿使FF0翻轉(zhuǎn)兩次均是從0到1,FF0的從1到0是異步復(fù)位。不同結(jié)構(gòu)觸發(fā)器動作特點2.6觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法一．觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法

前面我們向大家介紹了各種觸發(fā)器,現(xiàn)在大致給它們分一下類.按觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)分類：有基本RS觸發(fā)器、門控（RS）觸發(fā)器、主從型用.本居 口撐RS D鎖"等 用.本居 口撐RS D鎖"等 1■從小上從JK 維陽D 邊沿JK 邊汨口觸發(fā)器和邊沿型觸發(fā)器。按觸發(fā)器的功能分類：可將觸發(fā)器分成RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器和T觸發(fā)器。常用的幾種觸發(fā)器見下圖（下圖中維持-阻塞觸發(fā)器也屬邊沿觸發(fā)器）另外，我們還向大家介紹了表示觸發(fā)器邏輯功能的一些描述方法，如菜單（特性表），波形圖等。本節(jié)還要介紹用特性方程，狀態(tài)圖來表示觸發(fā)器，并且對他們之間的對應(yīng)關(guān)系進行討論。觸發(fā)器電路的現(xiàn)態(tài)指觸發(fā)器在輸入信號作用前的狀態(tài)。往往用Qn表示；觸發(fā)器電路的次態(tài)指觸發(fā)器在輸入信號作用（和電路現(xiàn)態(tài)共同作用）后的狀態(tài)，用Qn+1表示。觸發(fā)器的邏輯功能是指電路次態(tài)Qn+1和輸入信號及現(xiàn)態(tài)Qn之間在穩(wěn)態(tài)下的邏輯關(guān)系，可以用菜單，特性方程,狀態(tài)圖（又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖）以及波形圖一等方法來描述。按照邏輯功能的不同，一般把觸發(fā)器分成RS,JK,D和T四種類型。⑴RS觸發(fā)器00Qn 保持0 11 置110 0 置011*不定把符合上面菜單邏輯關(guān)系的觸發(fā)器叫RS觸發(fā)器，它具有置0、置1和保持功能。

根據(jù)菜單，我們可以畫出卡諾圖，化簡后，即可得到特性方程。根據(jù)菜單，我們可以畫出卡諾圖，化簡后，即可得到特性方程。特性方程 Qn+1=Sn+RnQnSR=0（約束方程）下面向大家介紹一種新的描述觸發(fā)器邏輯狀態(tài)的方法———狀態(tài)圖。用圓圈分別表示觸發(fā)器的每一個狀態(tài)，圓圈中間寫上是0還是1狀態(tài)，用箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向，箭頭旁的注明表示實現(xiàn)該狀態(tài)轉(zhuǎn)換相應(yīng)的條件。如RS觸發(fā)器的狀態(tài)圖可以畫成下面的方式：當f=i.%當f=i.%n時蒯射率保持.保宣品等1當E-La1時觸發(fā)強復(fù)包:.快態(tài)在口甲以當3-［萬，不官工是導(dǎo)為現(xiàn)忠/沈志均先口至=0」格□時觸發(fā)胃保持.狀愈保持1至=1.即口時觸發(fā)器置位.狀態(tài)為1斯匕告F=1E寸，不強占用家，，邪左/次左均為I⑵JK觸發(fā)器0 0Qn 保持0 10 置010 1 置11Qn非翻轉(zhuǎn)把符合表中邏輯關(guān)系的觸發(fā)器叫JK觸發(fā)器，它具有置0、置1、保持和計數(shù)翻轉(zhuǎn)功能。Qn"二十甲短11QQn"二十甲短11Q。J=*1=1J=*K=O⑶D觸發(fā)器A=1D=QA=1D=Q把符合表中邏輯關(guān)系的觸發(fā)器叫D觸發(fā)器，它具有置0、置1。⑷T觸發(fā)器：把JK觸發(fā)器兩個輸入端并接成一個輸入端，就構(gòu)成了1觸發(fā)器。是它的邏輯符號。它具有保持和翻轉(zhuǎn)功能。Qn+1=JQn+KQn=JQn+JQn=J十Qn=T十Qn（取1=）=輸入端）0 Qn 保持1 Q0 Qn 保持1 Q 翻轉(zhuǎn)T=LT=1二.觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能的關(guān)系觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能是兩個不同的概念，結(jié)構(gòu)形式不同的觸發(fā)器，不僅電路組成、工作原理不同，而且它們在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時動作特點也不同?；綬S觸發(fā)器，門控RS觸發(fā)器。主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器都是按結(jié)構(gòu)形式不同而分的觸發(fā)器。按照邏輯功能的不同，一般把觸發(fā)器分成RS,JK,D,T四種類型。同一種電路結(jié)構(gòu)形式可以構(gòu)成不同功能的觸發(fā)器，而同一種邏輯功能的觸發(fā)器又可以用不同的電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。例如：用JK觸發(fā)器完成D觸發(fā)器的功能。解：D觸發(fā)器的特性方程為Qn+尸DJK觸發(fā)器的特性方程為JK觸發(fā)器的特性方程為Qn+尸JnQ+KnQn,當Kn二Jn時，=J，取J=D即得到D觸發(fā)Qn+1=JnQn+KnQn=JnQn+=J，取J=D即得到D觸發(fā)6.2.7觸發(fā)器的選擇與使用一．觸發(fā)器的選擇⑴基本RS觸發(fā)器結(jié)構(gòu)簡單，搭接容易，在不需要時鐘脈沖控制翻轉(zhuǎn)的情況下，多用于電平鎖存，如消除波形抖動電路、開關(guān)設(shè)定電路、整形電路，一位數(shù)據(jù)鎖存電路等；⑵門控觸發(fā)器結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，存儲信號有時鐘控制，適用于多位數(shù)據(jù)鎖存，但不能用于移位寄存器和計數(shù)器；3.主從結(jié)構(gòu)的JK觸發(fā)器要求在CP=1期間，J,K信號不要改變，適用于計數(shù)器，也可用作寄存器、移位寄存器等；⑷邊沿觸發(fā)器的次態(tài)僅取決于CP觸發(fā)沿到達瞬間輸人信號的狀態(tài)，信號僅要求在建立和保持時間穩(wěn)定，故輸入信號在高低電平期間不夠穩(wěn)定或易受干擾的情況下，選用邊沿觸發(fā)器較為合適，適用于寄存器，移位寄存器，計數(shù)器等。二．觸發(fā)器應(yīng)用舉例⑴構(gòu)成分頻電路所謂分頻器就是通過該電路使得單位時間內(nèi)脈沖次數(shù)減少,亦即脈沖頻率降低,能夠使頻率降低一半的電路稱之為二分頻器,能夠使頻率降低四分之一的電路稱之為四分頻器，依次類推。例：分析下面電路，判斷其功能。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)均為0。解：D觸發(fā)器的特性方程是Qn+i=D,當把D和Q非連接起來，方程就變成了Qn+1=Qn,具有翻轉(zhuǎn)功能,即每輸入一個脈沖，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次，每翻轉(zhuǎn)兩次，觸發(fā)器的輸出端可以得到一個完整的矩形波，而觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)兩次所用的前沿脈沖來自CP的兩個矩形波。所以，一個T觸發(fā)器完成了二分頻電路，用其輸出再去觸發(fā)另一個T觸發(fā)器（又是一個二分頻），這樣，就完成了信號的四分頻。該觸發(fā)器是前沿觸發(fā)方式。⑵構(gòu)成順序脈沖發(fā)生電路（見書P182-183）'Q1'Q1試問：下圖的分頻器有什么特點?6．3時序電路的一般分析方法時序電路的分析就是從邏輯圖求出給定時序電路的功能，一般用狀態(tài)表（又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)換表）或狀態(tài)圖來表示。在6.1節(jié)中，已經(jīng)介紹了描述時序電路邏輯功能需用驅(qū)動方程、輸出方程和狀態(tài)方程。驅(qū)動方

程就是存儲電路（觸發(fā)器）輸入函數(shù)的表達式，輸出方程就是時序電路輸出函數(shù)的表達式，狀態(tài)方程就是反映觸發(fā)器次態(tài)與現(xiàn)態(tài)及輸入關(guān)系的表達式，它是將觸發(fā)器的驅(qū)動方程代人特性方程得到的。根據(jù)組成時序電路的各個觸發(fā)器在CP信號作用下是否同時動作將時序電路分為同步和異步兩種類型：同步時序電路是指組成時序電路的各個觸發(fā)器在同一CP信號作用下同時動作，而異步時序電路是指組成時序電路的各個觸發(fā)器并不在同一個時鐘信號下動作。一．同步時序電路的一般分析方法將不1端腎照-字他序排列感殂得出結(jié)詒⑴分析方法因為是同步時序電路，各個觸發(fā)器的動作受同一個將不1端腎照-字他序排列感殂得出結(jié)詒⑴分析方法因為是同步時序電路，各個觸發(fā)器的動作受同一個CP的控制，分析過程中不必單獨考慮每個觸發(fā)器的時鐘條件。分析同步時序電路的邏輯功能，一般按以下步驟進行：⑵分析舉例：Qn0Q0n十Q1n以現(xiàn)態(tài)為輸入量工法本土稽+量列出狀態(tài)真值表例6.3.2分析下面的邏輯電路,寫出方程式,列出狀態(tài)表,畫出波形圖并說明電路功能.①寫出輸入端的表達式（稱之為驅(qū)動方程）J=K=1J=K=Q②寫出J0K觸發(fā)器的特性方程并將驅(qū)動方程代入，化簡后得到狀態(tài)方程Qn+1=JQn+KnQn=1Qn*+0Qn=0 00 0 0 0 0Qn+1=JQn+KnQn=QnQn+QQn=1 11 1 1 0 1 0 1③即狀態(tài)方程是：

態(tài)狀畫出⑤圖J態(tài)狀畫出⑤圖J⑥說明功能：四進制加法計數(shù)器例6.3.1分析圖6.3.2電路的邏輯功能，寫出方程式、列出狀態(tài)異或門（書上有誤）表、畫出狀態(tài)圖，說明功能。（下圖有誤，兩個均為異或門）我們將圖稍微換一下畫法：可以看到，D0是典型的用D觸發(fā)器連接成的T翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器，稍加分析即可得知，D1的Q端事實上是以反相的方式接到口端，那就是說，D1仍然是用D觸發(fā)器連接成的T翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器，是一個受控的T觸發(fā)器（欠準確，應(yīng)為Q1、Q0與X共同決定）。X端為控制信號輸入。①.X=1時，我們有如下等效電路：

寫出相應(yīng)的驅(qū)動方程，狀態(tài)方程，驅(qū)動方程：D0=Q0,D1=Q1十Q0十X=Q10Q0應(yīng)等效為反相器)XQ?Q；Q-Q”XQ；Q；00D11Q1i01101100n1(11111(1ni0110011110寫出相應(yīng)的驅(qū)動方程，狀態(tài)方程，驅(qū)動方程：D0=E，D1=Q1?Q0?X=Q1十Q0狀態(tài)方程： Qn+1=Dn=Qn, Qn+1=Dn=Qn十Qn十X=Qn十Qn0 00 1 11 0 1 0X=U戒法計數(shù)參 加1加法計數(shù)窿.綜合上面兩種情況，列出狀態(tài)圖。.畫出狀態(tài)圖二．異步時序電路的一般分析方法冷定電葭量量表入出傕痢新<為為態(tài)冷定電葭量量表入出傕痢新<為為態(tài)1u現(xiàn)iv—以以列用觸發(fā)器構(gòu)成的異步時序電路其各個觸發(fā)器的時鐘信號不是源于同一個,因此在分析異步電路時,必須考慮各觸發(fā)器更新時的觸發(fā)條件.分析步驟如下:異步時序電路分析步驟與同步時序電路基本相同,僅多時鐘方程。例（例6.3.3）分析下面的邏輯電路,寫出方程式,列出狀態(tài)表,畫出波形圖并說明電路功能.異步時序電路分析步驟與同步時序電路基本相同,僅多時鐘方程。例（例6.3.3）分析下面的邏輯電路,寫出方程式,列出狀態(tài)表,畫出波形圖并說明電路功能.解：將接“1”端淡化后，可以看到，這是一個比較典型的異步觸發(fā)的時序電路。下面我們按照步驟一步步進行分析。①寫出驅(qū)動方程，時鐘方程。J=K=1J=K=1J=K=1CP=CPCP=QCP=Q②寫出J0K觸發(fā)器的特性方程并將驅(qū)動方程代入，1化簡后2得到狀態(tài)方程TOC\o"1-5"\h\zQn+1=JQn+K0Qn=1Qn+0Qn=Qn0 00 0 0 0 0 0Qn+1=JQn+KQn=1Qn+0Qn=Qn1 1_1_ 1 1 1_ 1 二Qn＋1=Qn＋1=2Qn+1=JQn+K2Qn=1Qn+0Qn=Q2n③即狀態(tài)方程是：Qn＋1=Qn＋1=2Qn+1=Qn00

CP2CP1CP0Q；Q；QSQTQ；+]00000i70010100100117011100I-1001017F1011101T不110111r卜7111000下降沿觸發(fā)④列出狀態(tài)真值表⑤畫出狀態(tài)圖⑥說明功能：異步八進制加法計數(shù)器（或異步三位二進制加法計數(shù)器）。⑦分析計數(shù)器的邏輯功能也可用波形分析法。在電路中，若CP的波形是頻率固定的重復(fù)矩形脈沖，如下圖中的CP。根據(jù)三個JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程和CP條件可知，F(xiàn)F0觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在CP下降沿到來瞬間，F(xiàn)F1觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在Q0由1變0的瞬間，F(xiàn)F2觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在Q1由1變0的瞬間，可分別畫出Q0,Q1,Q2的波形圖。二進制計數(shù)器是“逢二進一”，每當本位由1變0時，向高位進位，高位亦應(yīng)翻轉(zhuǎn)。6.4常見的時序邏輯電路6.4.1寄存器存放二進制數(shù)據(jù)、信息的電路我們稱寄存器。一個觸發(fā)器可以存儲一位二進制代碼，N個觸發(fā)器組成的寄存器可以存放N位二進制代

碼。它常用于數(shù)字系統(tǒng)和數(shù)字計算機中。一．電路結(jié)構(gòu)碼。它常用于數(shù)字系統(tǒng)和數(shù)字計算機中。圖6.4.1是由D觸發(fā)器組成的四位寄存器的邏輯圖。它有四個數(shù)碼輸入端口3D2D1D0一個異步復(fù)位端R（高電平有效），一個送數(shù)控制端CP。二．工作原理控制端和復(fù)位端均接在一起，所以當R端出現(xiàn)高電平時，所有D觸發(fā)器異步復(fù)位。除去CP和R的連線，我們可以看到，四個D觸發(fā)器是獨立的，當CP脈沖前沿時，根據(jù)。+尸D,P188圖6.4.1）三.簡化等效電路：將所有電路集中在一個方框內(nèi)，方框外標上各個輸入，輸出及控制電路，就構(gòu)成了簡化的方框圖,上例簡化如下。將各個D端的數(shù)據(jù)存入寄存器。（下圖缺CPP188圖6.4.1）三.簡化等效電路：將所有電路集中在一個方框內(nèi)，方框外標上各個輸入，輸出及控制電路，就構(gòu)成了簡化的方框圖,上例簡化如下。四位輸出Q3Q2QIQ0CP——時汗脈沖RD異步■復(fù)位D3D2DIDO四位輸入我們可以利用簡化等效電路的方法，將一個復(fù)雜電路看作一個黑箱，在分析設(shè)計時，我們只注意它的輸出和輸入部分，這樣，對深入了解電路的功能起到良好的作用。移位寄存器分析上面的寄存器我們可以得知，僅在一個CP脈沖的作用下，就可以將若干位數(shù)據(jù)存入，上面寄存器是四位的，我們可以很方便的將其擴成8位，16位乃至更多。這種寄存器的每一位觸發(fā)器是相對獨立的，我們稱之為并行寄存器。下面向同學(xué)們介紹一種用移位的方式來存儲數(shù)據(jù)的寄存器，稱移位寄存器。它不僅可以用來存儲代碼，還能在移位脈沖作用下將寄存器內(nèi)部的二進制數(shù)據(jù)順次向左移動或者向右移動（左移，右移），也還可用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串、并行轉(zhuǎn)換和處理等。一．單向移位寄存器rr串行輸入】數(shù)據(jù)順次輸入⑴電路結(jié)構(gòu)：將寄存器中各個觸發(fā)器的輸出依次與后一級觸發(fā)器的輸入連接，就構(gòu)成了移位寄存器。行輸⑵工作原理初始異步復(fù)位后各個觸發(fā)器輸出為0。以后每一個CP,數(shù)據(jù)右移一次，四個CP后，串行輸入完畢。設(shè)有二進制數(shù)據(jù)1101,分析每一個CP下各Q的輸出。“①”為輸入數(shù)的個位數(shù)。CP個數(shù)Q0Q1Q2Q31①00020①00

310①04110①（下圖CP、R連線末標出）⑶用JK觸發(fā)器構(gòu)成的右移寄存器；從下面的表達式中我們可以看到，將J,K端反相接在一起，就可以將JK觸發(fā)器當做D觸發(fā)器使用。所以，圖（下圖CP、R連線末標出）⑶用JK觸發(fā)器構(gòu)成的右移寄存器；從下面的表達式中我們可以看到，將J,K端反相接在一起，就可以將JK觸發(fā)器當做D觸發(fā)器使用。所以，圖6.4.3JK觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器和圖6.4.2的p觸發(fā)器功能是一樣的。Q廣二頁+RQgJ@+Qn）=JJK觸發(fā)器特性方程D觸發(fā)器特性方程比較1相后罌的特性方程也7二口⑷問題？能否用RS觸發(fā)器完成D觸發(fā)器的功能，答案是肯定的。下面向大家介紹一種用RS觸發(fā)器設(shè)計的寄存器。二．雙向移位寄存器雙向移位寄存器：在移位信號的作用下，寄存器不但可以使數(shù)據(jù)右移，而且還可以便數(shù)據(jù)左移的寄存器。這種寄存器往往還具有數(shù)據(jù)并行輸入功能。⑴電路結(jié)構(gòu)下圖是雙向移位寄存器73LS194的邏輯圖。該寄存器由四個RS觸發(fā)器和各自的輸入控制電路組成。CP和R分別是控制脈沖及異步復(fù)位信號。功能選擇信號S1，S2以及相應(yīng)的四個反相器構(gòu)成左移/右移/并行輸入及保持功能選擇。⑵工作原理該雙向移位寄存器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向（左移或右移）移位和并行輸入。因此，用它可達到數(shù)據(jù)串行輸入一并行輸出、并行輸入一串行輸出、串行輸入一串行輸出和并行輸入一并行輸出等各種目的。①當功能選擇信號S1=0,S0=0時，簡化圖如下：圖中打叉“義”的門表示該門被封，可以看到，左移輸入，右移輸入，并行輸入端全被封。所以電路只能是保持狀態(tài)。②當功能選擇信號S1=1,S0=0時，簡化圖如下：可以看到，右移輸入，并行輸入，并行輸出端全被封。所以電路是左移輸入狀態(tài)。并行輸入DO DI D2 D3并行輸出■T并行輸出■T蜂汗入D七?喻屋1x1x15?XlxlxIX艮Ixlxl文71~原屋1x1x15?XlxlxIX艮Ixlxl文71~原氏IX反五修串行輸入Diln并行輸入DO DI D2 D30QO QI Q2 Q3并行輸出③當功能選擇信號S1=0,S=1時，簡化圖如下：可以看到，左移輸入，并行輸入，并行輸出端全被封。所以電路是右移輸入狀態(tài)。④當功能選擇信號S1=1,S=1時，簡化圖如下：（略）可以看到，左移輸入，右移輸入，并行輸出端全被封。所以電路是并行輸入狀態(tài)。

表6.4.1雙向移位寄存器74LS1M功能表CP即S] (So工作狀態(tài)X0XX置0100保持101右移f110左移111并行輸入74LS194雙向移位寄存器的菜單如表6.4.1所示。例6.4.1試用兩片雙向移位寄存器74LS194構(gòu)成八位雙向移位寄存器。解：每一個74LS194有左移輸入，右移輸入端各一個，并入端四個，并出端四個，最右最左觸發(fā)器的Q端就是串行左移輸出端和串行右移輸出端。用兩片雙向移位寄存器74LS194構(gòu)成八位雙向移位寄存器時，接法應(yīng)該如下圖。當然，最后完成電路時應(yīng)該加上控制電路和CP0S1,S0,RD和CP均并接。計數(shù)器一.計數(shù)器的特點和分類能夠累計輸入脈沖個數(shù)的數(shù)字電路稱為計數(shù)器，它含有若干個觸發(fā)器。并按預(yù)定順序改變各觸發(fā)器的狀態(tài)，是應(yīng)用較廣泛的時序電路。計數(shù)器的分類：按照各個觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的時間,可分為同步和異步計數(shù)器；按照計數(shù)過程中數(shù)字的增減規(guī)律：可分為加法、減法和可逆計數(shù)器；按照計數(shù)器的循環(huán)長度：可分為二進制和N進制計數(shù)器。二．同步二進制加法計數(shù)器二進制加法計數(shù)器的特點:某一位翻轉(zhuǎn),其后面各位必須全部為1,再耒一個CP時翻轉(zhuǎn).用JK觸發(fā)器構(gòu)成的四位同步二進制加法計數(shù)器電路如圖6.4.7所示，4個JK觸發(fā)器均接成了T觸發(fā)器。當T=0時，觸發(fā)器狀態(tài)保持,當T=1時，觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。從波形圖中可以看出，Q0為翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器輸出，所以每個CP下降沿翻轉(zhuǎn)一次，是一個二分頻電路（也叫除二電路），第二個觸發(fā)器也是除二電路，第三個觸發(fā)器事實上也是除二電路，但它要在Q0,Q1同時從1到0時翻轉(zhuǎn)，（比如數(shù)字0011到0100，第1,2兩位從1變到0，第三位從0到1）。依次類推，第四個觸發(fā)器為除二電路，但它要在Q0,Q1,Q2同時從1到0時翻轉(zhuǎn)，（從數(shù)字01n到1000）。下圖形：保留數(shù)字，去掉波形圖，就得到表6.4.2的狀態(tài)表泰6.4,工圖出4.7狀蠡表CPQJQJQ1n/（現(xiàn)盍）_曠電EQJF.Z（次葡輸出CPQJQJQi儂（靦）（次9 輸出000000018LOGOl（X>l01000100W09100]10100200100011flL0101。101]0300H01000U101111000401000101012]1001101050101川10013110]mo06011001110L4monil0701111000015IIH00001_______一四位瑜巳端Q3Q，QIQDC——一進位端ylu74LS161Ed鐘 >CF—RDErEIDCBA導(dǎo)英復(fù)位」___? - 1| 園位墻人.端三.中規(guī)模集成二進制計數(shù)器簡介“1.二進制加法計數(shù)器74LS161①置數(shù)控制端LD：當LD=0且無復(fù)位信號時，可以從輸入端輸入一個任意數(shù)并保持在芯片中,以后計數(shù)將從此數(shù)開始,此數(shù)稱為預(yù)置數(shù)。如輸入數(shù)1001，計數(shù)器將按下面的方式循環(huán)：②工作狀態(tài)控制端EP和ET：當無預(yù)置數(shù)且無異步復(fù)位時，若ET=0，則電路保持原態(tài)且無進位，當ET=1時，若EP=0,則電路保持原態(tài)且有進位，若EP=1,電路為計數(shù)狀態(tài)。表6.4.3為74LS161的菜單。

匹位輸出端預(yù)置控制一CCP^iiA——匹位輸出端預(yù)置控制一CCP^iiA——匚P精士一:CPw74LSL91以上_SU，DDCUA法位端ITTTT法位端2.四位二進制同步可逆計數(shù)器74LS191可逆計數(shù)器是可以進行加法計數(shù)也可以進行減法計數(shù)的計數(shù)器。同步二進制可逆計數(shù)器74LS191的邏輯圖如圖6.4.11所示。的狀態(tài)圖和菜單。圖中U/D為“加/減控制信號"：當U/D=0時，實現(xiàn)二進制加法計數(shù)功能；U/D=1時，做減法。S為為計數(shù)允許控制端。下面是74LS191的狀態(tài)圖和菜單。（箭箭狀態(tài)圖:（箭頭應(yīng)可逆）四.同步十進制加法計數(shù)器⑴電路結(jié)構(gòu)和工作原理

由JK觸發(fā)器構(gòu)成的同步十進制加法計數(shù)器如圖6.4.13所示。仿照上例將JK畫成T觸發(fā)器的形式：①寫出驅(qū)動方程，時鐘方程。J=K=1J=K=QQJ=K=QQJ=K=QQQ+QQ②寫出J0K觸發(fā)器的特性方程并將驅(qū)動方程代入，2化簡后3得到狀態(tài)方程Qn+1=Qn0 0Qn+1=QnQnQn+QnQnQn1 3 01 3 0 1Qn+1=QnQnQn+Q；Q1nQn102 102_Qn+1=(QnQnQn+QnQn)Qn+QnQnQnQnQnQn210 303 210303

會6.4.5+進制加法計費器狀態(tài)豪序號｛現(xiàn)態(tài)）Q*…QT+y以e（次態(tài)）輸出‘（7芹t現(xiàn)態(tài)）f次卷）輸出cL。00000001081000100101corn0010091001（xxn12OOJO00110101QID101L03001101000U1011OLLO14010001010121100JO0501010110013U01i aioo]601100111014J1JUIlli07Olli1000015lilt00】。1C=QQ30③列出狀態(tài)真30值表比較一下可以得知，表6.4.5和表6.4.2是一樣的，而后者是二進制計數(shù)器。波形圖如下：1 2 3 4 5 6 7S9 10 1112 13 14 15 16（下圖實為四位二進制波形圖）⑤畫出狀態(tài)圖從狀態(tài)圖中我們可以看到，十進制計數(shù)器和二進制計數(shù)器的區(qū)別是：二進制計數(shù)器有十六個有效狀態(tài)，而十進制計數(shù)器只有十個有效狀態(tài)，上圖中標綠色的圓圈就是無效狀態(tài)。正常循環(huán)不包括無效狀態(tài)，但在電路剛加電運行時，電路最初進入的狀態(tài)是隨機的，即有可能進入無效狀態(tài)，我們在以后設(shè)計中，應(yīng)該保證電路不進入無效狀態(tài)或者假如進入無效狀態(tài)后在很少的幾個周期后即可進入有效循環(huán)，以后的課程里我們繼續(xù)學(xué)習(xí)這方面的知識。五．中規(guī)模集成十進制計數(shù)器簡介⑴十進制加法計數(shù)器74LS16074LS160的方框圖和菜單同74LS161,見下圖。狀態(tài)表：口位輸出端 乏位/借位端頂置空削YLP輸入_匚P恰士一頂置空削YLP輸入_匚P恰士一>CPm74LS190CP口/ _SU/DDCBA四位輸八端⑵十進制可逆計數(shù)器74LS19074LS190的邏輯圖和菜單同74LS191。狀態(tài)表：*11*保持*11*保持* * 0 * 預(yù)置數(shù)t0 1 0 加法計數(shù)t01 1減法計數(shù)狀態(tài)圖：（箭頭應(yīng)可逆）六．中規(guī)模集成計數(shù)器的應(yīng)用目前生產(chǎn)的同步計數(shù)器芯片基本上分為二進制和十進制兩種。而在實際的數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常需要其它任意進制的計數(shù)器，如一百進制，六十進制，十二進制，七進制等。我們可以采用計數(shù)器級聯(lián)，置數(shù)法，復(fù)位法（本書略）等方法來設(shè)計任意進制：⑴計數(shù)器的級聯(lián)應(yīng)用:級聯(lián)法將兩片或兩片以上計數(shù)器按照一定方法前后串聯(lián)起來就可以構(gòu)成遠大于單一芯片進制的其它進制。如用兩片74LS160（十進制計數(shù)器）級聯(lián)就可以構(gòu)成一百進制計數(shù)器，如圖所示。高卜位低卜位高卜位,LK:r1Q3,LK:r1Q3其QIQ0EPet74L31G0⑻ID103Q2QIQ0FP CET74LS1GO工）LDcr EDDiJkPlDU圖中芯片A的工作狀態(tài)控制端EP和ET接高電平，它始終處于計數(shù)狀態(tài)；A片的進位輸出C接到高位片B的EP和ET。只有當?shù)臀黄嫈?shù)至9（二進制1001）時，C=1,在下一個CP脈沖到來時，高位片B行計數(shù)；低位片處于其它狀態(tài)時，高位片不動作。⑵置數(shù)法構(gòu)成任意進制計數(shù)器:置位法構(gòu)成N進制計數(shù)器級聯(lián)法用于大的進位計數(shù)制，對于小于單個芯片允許的計數(shù)制，我們可采用置數(shù)法構(gòu)成任意進制計數(shù)器，該方法需要計數(shù)器具有置數(shù)功能。使用置數(shù)法要求：①.滿足公式M>N,其中M是集成計數(shù)器能夠達到的最大進制值，N是要實現(xiàn)的進制值。②.設(shè)定編碼：一個M進制集成計數(shù)器有其固定的二進制數(shù)的編碼順序。如十進制計數(shù)器74LS160的編碼是：0000,0001,0010,0011,0100，0101，0110，0111，1000，1001。如果用74LS160構(gòu)成一個六進制現(xiàn)計數(shù)器,我們可以選擇0000到0101這六個狀態(tài)進行編碼,也可以用0001到0110這六個狀態(tài)進行編碼，___。即M進制計數(shù)器有M個狀態(tài)SSS行選擇。0,1,2SN-有M個狀態(tài)SSS行選擇。0,1,2③.要求電路在設(shè)定的N個狀態(tài)中間循環(huán)：若用M進制計數(shù)器實現(xiàn)從某狀態(tài)開始計數(shù)到另一狀態(tài)結(jié)束的N進制計數(shù)功能，就應(yīng)該設(shè)法使計數(shù)器計到預(yù)定狀態(tài)之后,產(chǎn)生一個置數(shù)信號并在下一個時鐘到來時,計數(shù)器置成初狀態(tài),然后從初狀態(tài)再重新開始計數(shù)。例6.4.3試用十進制加法計數(shù)器74LS160實現(xiàn)六進制計數(shù)功能，完成下面的狀態(tài)圖。解：根據(jù)要求,應(yīng)使計數(shù)器計數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0111時,異步置數(shù)使QQQQ=0010.我3們21設(shè)0計了下面的電路:

，pTPEEC當計數(shù)器運行到01n時

內(nèi)部JK觸發(fā)器的輸入端預(yù)置數(shù)控制端LD有效，預(yù)置數(shù)0010進入下一個CP時Q，pTPEEC當計數(shù)器運行到01n時

內(nèi)部JK觸發(fā)器的輸入端預(yù)置數(shù)控制端LD有效，預(yù)置數(shù)0010進入下一個CP時Q輸出端出現(xiàn)0010,開始又，，一次循環(huán)。例6.4.4試用四位二進制加法計數(shù)器74LS161實現(xiàn)十二進制計數(shù)功能。完成如下循環(huán)。解：根據(jù)伊^.4.3的分析方法，十二進制加法計數(shù)器連線見圖66.4.24所示。圖品4.25四位環(huán)形計數(shù)器七.移位寄存器型計數(shù)器⑴構(gòu)成環(huán)形計數(shù)器用D觸發(fā)器構(gòu)成的四位環(huán)形計數(shù)器，如圖6.4.25所示。由圖可以寫出觸發(fā)器的狀態(tài)方程：電路中有四個觸發(fā)器，它可以有十六種狀態(tài)，共組成六個循環(huán)，

只有其中一個是有效循環(huán)，其它均為無效循環(huán)，相應(yīng)的十二個狀態(tài)稱為無效狀態(tài)。假如由于某種原因，觸發(fā)器的狀態(tài)誤進入十二種無效狀態(tài)中的任意一個，寄存器將在各自的循環(huán)中改變狀態(tài)。不會進入有效循環(huán)。該電路稱為不能自啟動。（比如電路進入1100狀態(tài)，就會在1100—0110-00n—1001中循環(huán)下去，不會進入1000—0100—0010—0001的有效循環(huán)）。設(shè)計計數(shù)器，應(yīng)該當電路由于某種原因進入無效狀態(tài)時，都能在CP脈沖的作用下，自動進入有效循環(huán)。我們將圖6.4.25電路加上了反饋邏輯電路,使得計數(shù)器完成了自啟動,見圖6.4.27.狀態(tài)圖如下:

⑵構(gòu)成扭環(huán)形計數(shù)器將環(huán)型計數(shù)器的最后一級輸出Q端改成Q非端，即構(gòu)成扭環(huán)計數(shù)器（約翰遜計數(shù)器）,用D觸發(fā)器構(gòu)成的四位扭環(huán)形計數(shù)器見圖6.4.29所示。由圖可以寫出觸發(fā)器的狀態(tài)方程：由狀態(tài)圖可以看出，該計數(shù)器不能自啟動。圖6.4.31示出了能自啟動的扭環(huán)形計數(shù)器，圖6.4.32是它的狀態(tài)圖。在常見的時序電路一節(jié)里,向大家介紹了寄存器,觸發(fā)器,計數(shù)器的分析方法,及常用集成芯片的應(yīng)用。6.5脈沖波形的產(chǎn)主和整形從觸發(fā)器和時序電路的討論可以看出，要使電路正常。協(xié)調(diào)地工作，必須給一個一定頻率和幅度的時鐘脈沖。在數(shù)字電路中，大量使用的是矩形脈沖。獲取矩形脈沖的方法有兩種：一是利用多諧振蕩器直接產(chǎn)生所需要的矩形脈沖，另一種是把已有的其它形式的波形經(jīng)過整形電路轉(zhuǎn)換成所需要的矩形脈沖。概述一．矩形脈沖的性能參數(shù)圖6.5.1是一個矩形波脈沖，為了定量描述其性能，這里介紹幾個參數(shù)：⑴脈沖周期T：指在周期性重復(fù)的脈沖信號中，兩個相鄰脈沖對應(yīng)點之間的時間間隔。上升時間下降時間上升時間下降時間⑵振蕩頻率上指單位時間內(nèi)脈沖信號的重復(fù)次數(shù)，用f表示。周期T和頻率￡互為倒數(shù)。⑶脈沖幅度U：是指脈沖信號的高電平和低電平之差。⑷脈沖寬度tM對正脈沖而言，脈沖寬度是指脈沖信號從前沿的0.5U起，到脈沖信號后沿的0.5U止的時間段，稱為“平均脈寬”。⑸上升時間t:上升時間是指從脈沖信號上升沿的0.1U起，上升到0.9U止的時間段。f:時間段。．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器⑹下降時間t：指從脈沖信號下降沿的0.9U起，下降到f:時間段。．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器我們在分析觸發(fā)器時曾經(jīng)舉過這樣一個例子，兩個反相器頭尾相連可以構(gòu)成一個雙穩(wěn)態(tài)電路，加上觸發(fā)端稱之為RS觸發(fā)器，見下右圖，如果我們把兩個反相器的耦合方式改一下，形成左圖的方式。（下面右圖第一個門電路應(yīng)為或非門）分析此電路，正常狀態(tài)（稱穩(wěn)態(tài)）時，3端必為低電平，則1端為高電平，2端為低電平，電容上電壓=0，在沒有外界影響的情況下，電路保持此狀態(tài)不變。當觸發(fā)端出現(xiàn)低電平時，2端為高電平，由于電容上電壓不能突變，所以3端為高電平，1端為0，這種暫時狀態(tài)保持一端時間后，由于電容C不斷充電，使得3端電壓逐漸降低，當3端電壓低到小于門電路的開啟電壓時，電路翻轉(zhuǎn)，回到穩(wěn)態(tài)。這種電路稱單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路）的工作性能有如下的顯著特點：⑴它具有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個不同的工作狀態(tài)。⑵在外加觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。在暫穩(wěn)態(tài)維持一定時間后，再自動返回穩(wěn)態(tài)。⑶暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短取決于電路本身的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖的寬度無關(guān)。單穩(wěn)態(tài)的這種工作特性具有廣泛的用途。例如可用于整形，把寬度和幅度不規(guī)則的脈沖變換為固定寬度和固定幅度的脈沖。也可以用于定時，即給出固定時間寬度的信號。此外，還可以用于延時，給出比觸發(fā)脈沖滯后一定時間的輸出信號，等等。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以用門電路或集成電路。無論用哪一類器件，都需要外接電阻和電容，用RC電路的充放電過程來決定暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間的長短。緇出脈沖單穩(wěn)態(tài)輸出波形如下：停留在暫穩(wěn)態(tài)的時間即為輸出脈沖寅度t，它是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要參數(shù)。 w三．多諧振蕩器

多詣?wù)袷幤髂茏孕挟a(chǎn)生矩形脈沖的輸出，是脈沖產(chǎn)生（形成）電路，多諧振蕩器沒有外加輸入信號，電路本身就可周而復(fù)始地振蕩，振蕩周期T是多諧振蕩器的主要參數(shù)。四．施密特觸發(fā)器我們?nèi)匀挥梅聪嗥鞔畛闪松厦娴碾娐?，設(shè)反相器的開啟（閥值）電壓為UT，電源電壓為UD，輸入端人為三角波，試看上面電路的輸出是什么樣子。⑴當A=0時，Y=0。當A=1時，Y=1。⑵當A從低電平開始上升時，必須滿足公式：UA*R2/（R1+R2）>UT，電路方能夠翻轉(zhuǎn)，輸出Y=1,A繼續(xù)上升，丫保持1不變。設(shè)翻轉(zhuǎn)時的輸入電壓（轉(zhuǎn)折電壓）為UT+。⑶當A從高電平下降時，必須滿足公式：UD-（UD-UA）*R2/（R1+R2）<UT，電路方能夠翻轉(zhuǎn)，輸出Y=0，A繼續(xù)下降，丫保持0不變。設(shè)翻轉(zhuǎn)時的輸入電壓（轉(zhuǎn)折電壓）為UT-。經(jīng)過簡單運算即可得知：UT+>（1+R1R2）*UTUT-<（1-R1R2）*UT從電壓傳輸特性可以看出：施密特觸發(fā)器輸出只有高低兩種電平，當輸入電壓從小到大和從大到小變化時，輸出電平發(fā)生跳變所對應(yīng)的輸入電壓值是不同的，把施密特觸發(fā)器具有的這種特性叫滯回特性。UT-和UT+稱為閾值電汪，兩者之差稱為回差電壓，用4UT表示。6.5.2555定時器及其組成的脈沖產(chǎn)生和整形電路一．一．555定時器及其功能555定時器555定時器是一種多用途的單片集成電路，利用它可以方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。1．555定時器的電路結(jié)構(gòu)

555定時器由三部分組成：①電阻分壓器和電壓比較器電阻分壓器是由三個等值的電阻R(5KQ)串聯(lián)構(gòu)成，為電壓比較器C1和C2提供參考電壓。電壓比較器是一個開環(huán)工作的運算放大器，其電壓增益趨于無窮大，所以，其輸入端的一個非常小的電壓，輸出端就可以產(chǎn)生一個接近電源電壓的高電平信號或者是接近于0電壓的低電平信號。圖中，當TM電壓稍大于U*2/3,uc1即輸出低電平，當TM電壓稍小于U*2/3,uc1即輸出高點平，TR端亦具有同樣的情②基本Rs觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器由兩個與非門組成，比較器C1和2的輸出是RS觸發(fā)器的兩個輸入。③放電三極管放電三極管形成放電開關(guān)，當其基極電位為邏輯0時，該管截止;基極電位為邏輯1時，該管導(dǎo)通。2．555定時器功能端簡介II-(TR)555集成定時器有八個引腳，其功能分別為：II-(TR)555集成定時器有八個引腳，其功能分別為：(52輸入端應(yīng)為TR)接正電源；①Ucc(8)：電源端，②及$(1)：接地端;③TH(6)：閾值端，④TR(2)：觸發(fā)端，它是C1的輸入端。它是C2的輸入端.⑤Rd(4)：異步復(fù)位端。⑤Rd(4)：異步復(fù)位端。⑥Td⑺：放電端。⑦CO(5)：控制電壓端。當接外加電壓時，可改變“閾值”和“觸發(fā)”端的比較電平。⑧OUT(3)：輸出端。輸 入怖出%心的狀態(tài)00 導(dǎo)通1>-y門口； >j%0導(dǎo)通,1<-y"a； 4-y%L戡止不變不變555的功能裊3.工作原理(分四種狀態(tài)分析)二．用555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器1.電路結(jié)構(gòu)：將TH(6腳)和/TR(2腳)相連作為信號輸入端即可構(gòu)成施密特觸發(fā)器，圖6.5.6(a)。2．工作原理①當Ui由0上升至WUcc*1/3時，Uc1=1,Uc2=0,觸發(fā)器低電平置位，Q=U0=1。②當Ui上升，在Ucc*1/3至Ucc*2/3之間，Uc1=1,Uc2=1,觸發(fā)器保持，Q=U0=1。③當UiNUcc*2/3時，Uc1=1,Uc2=0,觸發(fā)器低電平復(fù)位，Q=U0二0。④當Ui由Ucc*下降至WUcc*1/3時，Uc1=1,Uc2=0,觸發(fā)器低電平置位，Q=U0二1。若輸入電壓的波形是個三角波，則對應(yīng)的輸出波形如圖6.5.6所U口Ut2Utl若輸入電壓的波形是個三角波，則對應(yīng)的輸出波形如圖6.5.6所U口Ut2Utl示，它是反相輸出的施密特觸發(fā)器。3．電路特點:施密特觸發(fā)器具有滯回特性，即輸出電壓由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r所對應(yīng)的輸入電壓Ui和由低電平跳變?yōu)楦唠娖剿鶎?yīng)的輸入電壓Ui是不同的。4．施密特觸發(fā)器的應(yīng)用

①用于波形變換和整形上圖分別示出了不同的輸入信號送到圖6.5.7反相輸出的施密特觸發(fā)器的輸入端所得到的輸出矩形脈沖?？梢钥闯觯篈.實現(xiàn)了波形轉(zhuǎn)B.實現(xiàn)了波形整形，將不規(guī)則的只要將閾值電壓①用于波形變換和整形上圖分別示出了不同的輸入信號送到圖6.5.7反相輸出的施密特觸發(fā)器的輸入端所得到的輸出矩形脈沖?？梢钥闯觯篈.實現(xiàn)了波形轉(zhuǎn)B.實現(xiàn)了波形整形，將不規(guī)則的只要將閾值電壓Ut1和Ut2調(diào)，換，將非矩形的波形變成了矩形波，波形變成了比較規(guī)則的波形。②用于脈沖鑒幅若需要保留一定幅值的脈沖信號到合適的值即可。③用于接口電路:在接口電路，施密特觸發(fā)器用于將輸入脈沖整形。比如數(shù)字頻率計，將輸入的不規(guī)則周期信號經(jīng)過施密特電路整形后變成邊沿陡峭的矩形波送入門電路和計數(shù)器，見下圖。三．用555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1．電路結(jié)構(gòu)用555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖所示，它是靠Ui下降沿觸發(fā)的。2．工作原理①當Ui=1,即沒有觸發(fā)脈沖到來時，無論在接通電演后的瞬間基本RS觸發(fā)器是1狀態(tài)還是0狀態(tài)，電路都將自動穩(wěn)定在Q=Uo=0的狀態(tài)。A.假定接同電源后RS觸發(fā)器Q=0,則三極管Td導(dǎo)通，電容上電壓Uc=0,兩個比較器輸出均為1則RS觸發(fā)器為保持狀態(tài)，Q=0的狀態(tài)將保持下去。B.反之，接同電源后RS觸發(fā)器Q=0,則三極管Td導(dǎo)通，因而電源電壓Ucc便通過電阻向電容C充電。隨著充電電壓升高，當升至電容電壓NUcc*2/3時，RS觸發(fā)器被置0,則三極管導(dǎo)通，電容C經(jīng)Td的集電極回路迅速放電，使RS觸發(fā)器回到Q=0的狀態(tài)。由此可知，電路在接通電源后，肯定進入Q=0的狀態(tài)。②當Ui下降沿到來時，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)工作，Uc2=0,RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，Q=1,三極管Td截止，電路進入暫穩(wěn)狀態(tài)，此時，Ucc經(jīng)R向C充電，使Uc上升。③當Uc充到三Ucc*2/3時，RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，Q=0,Td導(dǎo)通放電，電路回到穩(wěn)定狀態(tài)。電容C的充，放電回路示意圖和輸入輸出波形如圖所示。3.脈沖寬度TW的估算：TW=1.1*R*C4．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用

①用于定時控制設(shè)輸入一段模擬信號，要求從t1開始，t2結(jié)束，我們設(shè)計了如下隼樵林發(fā)情■號后皿建伸自■淘料第財tvr號電路：隼樵林發(fā)情■號后皿建伸自■淘料第財tvr號電路：分析電路，可畫出各點的電壓波形。模擬開關(guān)受單穩(wěn)電路的控制：當單穩(wěn)電路輸出為低電平時，開關(guān)打開，輸出無信號，當單穩(wěn)電路輸出高電平時，開關(guān)閉合，輸入信號可以輸出。Tw=t2-t1,選擇單穩(wěn)電路的RC組件就可以設(shè)定時間。分析上圖，畫出輸出電壓的波形，可以看出該電路實現(xiàn)了延時和脈沖形成的功能。單穩(wěn)態(tài)電路1起延時作用，延遲時間為公式亞，單穩(wěn)態(tài)電路2可形成輸入脈寬。四．用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器1．用施密特觸發(fā)器組成的多諧振蕩器：我們嘗試著分析下面給定的電路，設(shè)電容上的初始電壓為0，則接通電源后Ui=0,Uo=1,于是高電平通過電阻向電容C充電，隨著充電過程的進行，Ui逐漸升高，當Ui升至UT+時，電路翻轉(zhuǎn)，輸出Q=Uo=0,電容C放電，當Uc降至UT-時，電路再次翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，C又開始充電，這樣，Ui在UT+和UT-之間往復(fù)變化，輸出不斷高低高低變換，形成振蕩。

仍能輸出周期變化的結(jié)果，這個電路在沒有外界觸發(fā)的情況下，仍能輸出周期變化的結(jié)果，這個電路在沒有外界觸發(fā)的情況下，矩形波，我們稱能夠自行產(chǎn)生矩形波輸出的器件為多諧振蕩器。下面，用555定時器構(gòu)成施密特電路，再用施密特電路加上RC充放電電路來設(shè)計多諧振蕩器。用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖所示。3．輸出波形圖振蕩周期T=T1+T2=0.69（R1+2*R2）*C6.5.3由門電路構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路到多諧振蕩器的演變過程我們把兩個反相器頭尾相連接成了一個正反饋電路，它有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，稱之為雙穩(wěn)態(tài)電路，若加上觸發(fā)端就構(gòu)成了RS觸發(fā)器。

如果我們把兩個反相器的耦合方式改一下，并且命名一個輸入端A和輸出端Y，在輸入端串接一個電阻，就構(gòu)成了施密特觸發(fā)器。施密特電路較雙穩(wěn)態(tài)電路多了兩個電阻，所以施密特電路仍保持了雙穩(wěn)電路的雙穩(wěn)特性，但也由于電阻的存在，使得輸入產(chǎn)生了回差，這是施密特電路獨有的特性，如果把雙穩(wěn)電路的一條耦合支路加上RC組件，就構(gòu)成了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。有一個穩(wěn)態(tài)，一個暫態(tài)，暫態(tài)時間的長短由RC組件參數(shù)確定。（下圖有誤，第一個門電路應(yīng)為或非門）如果把單穩(wěn)態(tài)電路的另一條耦合支路也加上RC組件，形成下面的電路（與書上略有不同,書上R是與門電路并聯(lián)）。假設(shè)在通電的瞬間，由于某種外界原因，使2端電壓有微小的正跳變，就會引起雪崩式的正反饋過程，2,3端迅速變?yōu)楦唠娖健?,4端迅速變?yōu)榈碗娖剑娙萆厦骐妷翰荒芡蛔儯娐愤M入第一個暫穩(wěn)態(tài)階段，C1開始充電，3端電壓逐漸降低，當3端電壓低于反相器的開啟電壓時，電路發(fā)生翻轉(zhuǎn)，又是一個正反饋過程，使4端為高電平，2端為低電平，C1放電，C2開始充電，又使1端電壓逐漸降低，以至重復(fù)上述過程。這樣2，4端始終是高低高低來回翻轉(zhuǎn)，輸出一個隨時間變化的矩形波。我們稱這種電路叫多諧振蕩器。觸發(fā)端穩(wěn)態(tài)RC作用雙穩(wěn)態(tài)電路兩個兩個無無保持狀態(tài)，保存數(shù)據(jù)施密特一個兩個有無波形變換，整形單穩(wěn)電路一個一個有有定時，延時多諧振蕩器（無穩(wěn)電路）沒有沒有有有信號源本章小結(jié)一．觸發(fā)器1.教學(xué)要求⑴重點掌握的內(nèi)容①觸發(fā)器的特點，現(xiàn)態(tài)和次態(tài)的概念。觸發(fā)器邏輯功能的表示方法，包括：特性表、特性方程、狀態(tài)圖和波形圖等。②觸發(fā)器的四種結(jié)構(gòu)形式：基本RS觸發(fā)器、門控RS觸發(fā)器、主從RS觸發(fā)器和CMOS邊沿觸發(fā)器的組成、工作原理和它們在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時不同的動作特點。③觸發(fā)器在邏輯功能上的四種主要類型:RS觸發(fā)器,JK,D,T觸發(fā)器。它們各自的功能特點和邏輯功能的表示形式。⑵一般掌握的內(nèi)容①觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)形式（動作特點）和邏輯功能（次態(tài)與現(xiàn)態(tài)）的關(guān)系。四種結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器邏輯功能的分析方法，它們對輸入信號的不同要求，RS觸發(fā)器不定狀態(tài)產(chǎn)生的原因。②主從JK觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器的電路組成，工作原理和工作特點。③常用的集成電路觸發(fā)器邏輯符號、功能特點以及異步置位和復(fù)位端的作用，它們的選擇與使用。⑶一般了解的內(nèi)容觸發(fā)器的動態(tài)特性，輸入信號的建立時間和保持時間、傳輸延遲時間以及最高時鐘頻率的概念。2.觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換特點及功能表6.2.7示出了四種結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的特點?！鲋饕壿嫻δ茴愋汀龌綬S■RSD■RSDJKT■DJKT狀態(tài)轉(zhuǎn)換功能特點電平觸發(fā)，輸入信號直接控制輸出Q的狀態(tài)。輸電平觸發(fā)，在輸入控制端D的有效期間完成基狀態(tài)翻轉(zhuǎn)分兩步進行：CP=1時，主觸發(fā)器接受觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)換發(fā)生在CP的前后沿的瞬間，入信號之間有約束。本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換功能。輸入信號，CP下降沿時，將主觸發(fā)器的最后的信號傳給從觸發(fā)器。其次態(tài)僅決定于CP前后沿到達瞬間輸入信號的狀態(tài)。觸發(fā)器按功能可分成RS觸發(fā)器，D觸發(fā)器，JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器。下表示出了四種功能觸發(fā)器的菜單。RSQn+1說明JKQn+1說明00Qn+1保持00Qn保持011置1010置1100置0101置011不允許不定狀態(tài)11Qn非計數(shù)翻轉(zhuǎn)DQn+1說明TQn+1說明00置00Qn保持11置11Qn非計數(shù)翻轉(zhuǎn)同一電路結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器可以實現(xiàn)不同的邏輯功能，同一邏輯功能可以用不同結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器來實現(xiàn)。不同結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器具有不同的觸發(fā)條件及動作特點，在選用觸發(fā)器時，不僅需要知道它的邏輯功能，還必須了解它的結(jié)構(gòu)類型。3．重點和難點的分析⑴觸發(fā)器電路的基本特點觸發(fā)器是能夠記憶一位二值信號的基本邏輯單元。它具有以下特點:①電路有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，以便記憶0和1兩種信號.②在輸入信號作用下，電路能置成1或置為0。③輸入信號消失后，電路能保持更新后的狀態(tài)。⑵觸發(fā)器邏輯功能的表示方法觸發(fā)器和其他邏輯電路一樣，可以用真值表、函數(shù)表達式、時序圖等方法表示其邏輯功能。不過，因為它的輸出（次態(tài)）不僅取決于輸入信號，而且和輸入信號作用前電路的狀態(tài)（現(xiàn)態(tài)）有關(guān)。因此，觸發(fā)器的邏輯菜單示方法比門電路要復(fù)雜一些。它的真值表、表達式需要將現(xiàn)態(tài)作為變量處理，并和輸入信號一起決定著次態(tài)。為了表明這一特點，觸發(fā)器的上述兩種表示方法分別稱為菜單和特性方程,有時還用狀態(tài)圖和波形圖來形象地表示它的邏輯功能。例：下圖是由或非門和與門組成的門控RS觸發(fā)器，試用幾種表示方法表示其邏輯功能，并根據(jù)CP,A，B的波形畫出Q和Q非的波形。⑶觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理按照結(jié)構(gòu)型式不同觸發(fā)器可分為：①基本RS觸發(fā)器輸入信號R，S能直接改變輸出Q的狀態(tài)，所以稱輸入直接控制觸發(fā)器，為保證電路的正常工作，輸入信號之間存在著約束條件，②門控RS觸發(fā)器在輸入端加上控制門，在控制脈沖作用下，電路工作狀態(tài)同基本RS觸發(fā)器。③主從RS觸發(fā)器由兩級基本觸發(fā)器串接而成，所以，時鐘CP的變化使得電路翻轉(zhuǎn)分兩步走，CP=1時，主觸發(fā)器按照基本RS工作，CP下降沿的瞬間，從觸發(fā)器工作（仍是基本RS），此時主RS的狀態(tài)傳遞到從RS。所以在整個CP間，輸出僅保持一個狀態(tài)。「基本ES觸發(fā)器觸發(fā)器V m小心司步觸花器I 「電平觸發(fā)器｛主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器L」處觸發(fā)常彳I上沿觸發(fā)器注意，在CP=1的期間內(nèi)，輸入信號能直接影響主RS的狀態(tài)。以上幾種觸發(fā)器為電平觸發(fā)，在CP的整個期間內(nèi)，電路的狀態(tài)能夠發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)，這是電平觸發(fā)電路的最顯著的特點。④邊沿觸發(fā)器觸發(fā)器狀態(tài)的更新只發(fā)生在CP的前沿或者后沿那個瞬間，CP的其它時刻電路均保持原態(tài)不變，邊沿觸發(fā)器的特點是在一個CP脈沖下電路僅能翻轉(zhuǎn)一次。在畫電路波形的時候，電平觸發(fā)器輸出波形是所有輸入信號和現(xiàn)態(tài)迭加的結(jié)果，邊沿觸發(fā)器僅須注意CP的前后沿時的輸入信號和現(xiàn)態(tài)。二．時序邏輯電路常見的時序邏輯電路有寄存器、移位寄存器，計數(shù)器和順序脈沖發(fā)生器等。根據(jù)組成時序電路中各個觸發(fā)器動作變化與CP的關(guān)系，可分為同步時序電路和異步時序電路。寄存器屬較簡單的時序電路，有送數(shù)控制端和數(shù)據(jù)輸入端，用于寄存二進制代碼；移位寄存器有串行輸入、輸出端、并行輸出端和移位脈沖端，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位等功能；計數(shù)器的主要作用一是對輸入脈沖個數(shù)進行累計計數(shù)，二是對輸入脈沖信號進行分頻等。計數(shù)器按計數(shù)方式可分為加法計數(shù)器。減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器，按計數(shù)長度（循環(huán)模數(shù)）可分為二進制計數(shù)器。十進制計數(shù)器和N進制計數(shù)器；常用的集成計數(shù)器芯片多為二進制計數(shù)器和十進制計數(shù)器，用它可方便地組成任意進制計數(shù)器。級聯(lián)法可擴展計數(shù)器的位數(shù)，置數(shù)法適用于從任意數(shù)開始計數(shù)的任意進制計數(shù)器。寄存器。移位寄存器、計數(shù)器和順序脈沖發(fā)生器等時序電路部件可由觸發(fā)器和門電路組成，也有專用TTL型和CMOS型中規(guī)模集成電路芯片。本章用前者側(cè)重于介紹部件的原理和分析方法，用后者側(cè)重于介紹部件的功能和應(yīng)用。三．脈沖整形電路在數(shù)字系統(tǒng)中，常需要一定幅度和寬度的矩形脈沖。獲得矩形脈沖的方法通常有兩種，一是由脈沖振蕩器直接產(chǎn)生，二是用脈沖整形電路將非矩形脈沖變換成符合要求的矩形脈沖。施密特觸發(fā)器是一種脈沖整形電路，它的電壓傳輸特性是一條具有滯回特性的曲線，即觸發(fā)器輸出由低電平變?yōu)楦唠娖胶陀筛唠娖阶優(yōu)榈碗娖剿鶎?yīng)的閾值電壓是不同的。施密特觸發(fā)器可對輸入波形進行變換和整形?；夭铍妷?UT和閾值電壓UT1和UT2是其主要參數(shù)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是一種脈沖整形電路，多用于脈沖波形的整形、延時和定時。它有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)到暫穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)換靠外觸發(fā)脈沖的作用，暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間后自動返回穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短由定時組件R,C決定，與觸發(fā)脈沖無關(guān)，脈沖寬度和恢復(fù)時間是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要參數(shù)。多諧振蕩器是一種脈沖產(chǎn)生電路，它不需要外加輸入信號，而使電路能夠周而復(fù)始地振蕩，電路必須接成正反饋；多諧振蕩器沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)時間的長短取決于定時組件RC的充放電時間。振蕩周期T是多諧振蕩器的主要參數(shù)。555定時器是一種多用途的單片集成電路，利用它可以方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。脈沖產(chǎn)生和整形電路也可由門電路外接電阻，電容等元器件組成。習(xí)題、答案思考題.試分別寫出基本RS觸發(fā)器，門控D鎖存器，邊沿JK觸發(fā)器的特性方程，列出真值表，畫出邏輯符號和狀態(tài)圖。.觸發(fā)器有哪幾種常見的電路結(jié)構(gòu)形式，簡述它們各自的動作特點。.試說明觸發(fā)器邏輯功能和電路結(jié)構(gòu)的關(guān)系。.RS觸發(fā)器約束方程的含義。.試說明異步控制信號在觸發(fā)器電路中的異步復(fù)位。置位功能。.試說明時序邏輯電路的特點、與組合電路的區(qū)別。.什么叫同步時序電路，什么叫異步時序電路？.試說明同步時序電路和異步時序電路的分析步驟。.什么叫計數(shù)器的有效狀態(tài)，什么叫無效狀態(tài)？10.什么叫能自啟動的時序電路，什么叫不能自啟動的時序電路？11.用二個、四個。八個觸發(fā)器組成的同步計數(shù)器電路，其計數(shù)進制w可分別達到多少？12.用中規(guī)模集成計數(shù)器芯片構(gòu)成任意進制計數(shù)器常用的方法有哪幾種，它們各有什么特點？13.試說明施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。多諧振蕩器的工作特點，并說明每種電路的主要用途。14．試說明施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。多諧振蕩器各有幾個暫穩(wěn)態(tài)和能自動保持的穩(wěn)定狀態(tài)。填空題.用JK觸發(fā)器接成T觸發(fā)器，正確接法是將輸入端JK方接高電平.要使JK觸發(fā)器實現(xiàn)Qn+1二五n的功能，應(yīng)使J=1 ,K二—1.JK觸發(fā)器具有置0,置1,保持和翻轉(zhuǎn)功能。.D觸發(fā)器具有 和 功能。.僅具有置1和置0功能的觸發(fā)器稱為觸發(fā)器。.TTL型觸發(fā)器正常工作時，異步置位?d，復(fù)位端RD.的正確接法是.要使觸發(fā)器異步置位，應(yīng)使MD= ,R~= ；要使觸發(fā)器異步復(fù)位，應(yīng)使應(yīng)使M=D,RD= ^.時序邏輯電路的特點是輸出不僅取決于當時 的狀態(tài)，而且還與電路的狀態(tài)有關(guān)，因此，電路中必須包含有電路。.用4個觸發(fā)器組成的計數(shù)器最多可有 個有效狀態(tài)，它稱為 進制計數(shù)器。若要構(gòu)成五進制計數(shù)器，最少用個觸發(fā)器，有 個無效狀態(tài)。.按數(shù)碼的存取方式，寄存器可分為寄存器和寄存器。.移位寄存器可分為寄存器，寄存器和寄存器。.四位雙向移位寄存器74LS194的菜單見表6.4.1。要實現(xiàn)保持功能，應(yīng)使 ，當S=0,S=1,R=1時，電路實現(xiàn)功能 .按各個觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換與CP的關(guān)系，計數(shù)器可分為 計數(shù)器和 計數(shù)器。.按狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律，計數(shù)器可分為計數(shù)器和計數(shù)器。.按計數(shù)長度，計數(shù)器可分為計數(shù)器，計數(shù)器和計數(shù)器。.四位二進制可逆計數(shù)器74LS191的菜單見表6.4.4°U/D為加減計數(shù)的控制端，當其值為—時，作加法計數(shù)，—為預(yù)置數(shù)控制端，有效。.用四位同步二進制計數(shù)器74LS161構(gòu)成從0至（M—1）的M進制計數(shù)器（M<16），若采用置數(shù)法，控制門（與非門）的輸入應(yīng)按計數(shù)器輸出狀態(tài)（M或M-1）,（74LS161的功能參見表6.4.3）,TOC\o"1-5"\h\z同步輸入端口DDD的狀態(tài)應(yīng)為 。.施密特觸發(fā)器是一種脈沖 電路，用于脈沖波形的和 。.施密特觸發(fā)器具有 ，電路的參數(shù)有 ，和 。20。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是一種脈沖電路，多用于脈沖波形的,和 ，它的主要參數(shù)有和。.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器從穩(wěn)態(tài)到暫穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)換靠 的作用，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間后返回穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短由定時組件決定，與無關(guān)。.多諧振蕩器是一種電路，它有兩個，暫穩(wěn)態(tài)時間的長短決定于時間組件 RC的 時間，它的主要參數(shù)是。練習(xí)*(6-1)一.在圖P6.2.1所示的基本RS觸發(fā)器中，若R、M的波形如圖P6.1(a)和(b),試分別畫出對應(yīng)的Q、Q的波形。R3R3觸度器功能表RSQU0蕓止U I 勤1 Q 置！1 1 保痔解：基本RS觸發(fā)器電路如下。根據(jù)RS觸發(fā)器菜單，用低電平表示0、用高電平表示1,即可畫出波形圖。應(yīng)當注意：1.當M、R均為0時，是觸發(fā)器非正常工作，此時輸出均為1。X下圖(a)(b)第一段錯，(a)Q、Q均為1,(b)中r開始波形與書上有出入,Q有誤2.當非正常工作結(jié)束后,出現(xiàn)競爭險象,結(jié)果狀態(tài)不定,出現(xiàn)圖中用灰色表示的方塊。二.在圖6.2.1所示的基本RS觸發(fā)器電路中，若5、r的波形如圖6.2所示，試對應(yīng)畫出輸出Q和Q端的波形。

解：基本RS觸發(fā)器電路如下。根據(jù)RS觸發(fā)器菜單，用低電平表示0、用高電平表示1,即可畫出波形圖。應(yīng)當注意：1.當M、R均為0時，是觸發(fā)器非正常工作，此時輸出均為1。2.當非正常工作結(jié)束后，若S、r同時變?yōu)?,則出現(xiàn)競爭險象，結(jié)果狀態(tài)不定，圖中用灰色的方塊表示。X上圖中應(yīng)為F、R三.在圖6.2.3所示的門控RS觸發(fā)器電路中，若輸入S、R和E的波形如圖6.3(a)和(b),試分別畫出對應(yīng)的輸出Q和。端的波形，設(shè)& 1-Q0 觸發(fā)器初始狀態(tài)為0。解：門控RS觸發(fā)器電路如下。門控RS觸發(fā)器功能相對于RS觸發(fā)器，多了一個同步信號E。在同步信號E有效期間，電路的功能同基本RS觸發(fā)器，用低電平表示0、用高電平表示1,即可畫出波形圖。fu--??--[]一!_rn__i-_1i i__s?應(yīng)當注意：1.在同步信號E有效期間用S、R的輸入信號決定輸出端Q、2。2.當S、R均為1時，是觸發(fā)器非正常工作，此時輸出Q、2均為1。3.當非正常工作結(jié)束后，若S、R同時變?yōu)?,則出現(xiàn)競爭險象，結(jié)果狀態(tài)不定，圖中用灰色的方塊表示。X上圖中2的起始（E=0時）應(yīng)為1,E的2、3、4脈沖對應(yīng)輸出波形禁止防扣 射保持禁上隨機均不對，X下圖中當E=0時，應(yīng)保持，開始一段波形有誤.四.在圖6.2.5所示的D鎖存器電路中，若輸入D、E的波形如圖P6.4（a）和（b）所示，試分別對應(yīng)畫出輸出Q和2端的波形，設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。D鎖存器取消了同步SR觸發(fā)器的約束條件，在同步信號E有效期間，按照Qn+i=D的特性方程，用低電平表示0、用高電平表示1,即可畫出波形圖。應(yīng)當注意：在同步信號E有效期間D的輸入可以引起輸出端Q的多次翻轉(zhuǎn)。*（6-2）五.試分析圖P6.5（a）和（b）所示電路的邏輯功能，并根據(jù)給定的A、B、CP波形分別對應(yīng)畫出輸出Q端的波形，設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。X上圖（加前面兩個門電路書上是或非門而不是與非門，故輸出波形出入較大（CP=1約束，CP=0,輸入控制輸出）.解：1.列出電路（a）的真值表，從表中可以看出，電路為門控RS觸發(fā)器。其中，S二A、R二B。CPABQnQn＋10 * * * Qn0 0 * Qn0 1 * 01 0 * 1111*不允許按照給定波形畫出電路的輸出波形。.列出電路（b）的真值表，從表中可以看出，電路為D鎖存器。其中，D二A。CPAQn＋10*Qn100按照給定波形畫出電路的輸出波形。六.