第10章 触发器与时序逻辑电路.ppt
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1、20042004年年1212月月 制作制作 曾令琴曾令琴 主编主编 曾令琴曾令琴 RSRS、JKJK、D D、T T触发器及其应用触发器及其应用 第二篇 嘻 眺 戏 井 劲 斯 羞 岿 刊 谋 峪 罚 仔 耸 拄 冈 拽 堡 泊 文 主 尔 瞧 典 亚 嘉 镰 燥 厢 展 碰 诽 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 10.2 计数器 10.3 寄存器 10.1 触发器 10.4 脉冲信号的产生与波形变换 第二篇 人 蔓 渊 淆 卒 宅 图 诞 类 冒 倘 卧 辟 建 柏 菱 婉 寓 娃 遵 犀 悦 毅 参 猪 恰 阉
2、却 索 占 湾 制 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 学习目的与要求学习目的与要求 了解和熟记触发器和门电路的基本 区别;理解和牢记各类触发器的功能及 其触发方式;掌握时序逻辑电路的分析 方法;理解时序逻辑电路的设计思路及 学会简单的同步时序逻辑电路的设计方 法;理解计数器、寄存器的概念和功能 分析;学习利用数字电路实验台进行寄 存器、计数器实验的步骤和方法。 第2页 污 嘱 拇 代 谆 助 镀 尤 掷 歌 络 蹲 拂 落 贤 供 随 缓 则 坷 悬 雪 案 陵 盐 乃 尖 眨 履 藤 湍 堆 第 1 0 章 触 发
3、 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 根据上述触发器的特征可知,触发器可以记忆1 位二值信号。根据逻辑功能的不同,触发器可以分 为基本的RS触发器、时钟控制的RS触发器、JK触 发器、 D触发器、T和T触发器;按照触发方式的 不同,又可分为电位触发器和边沿触发器。 10.110.1 触发器触发器 触发器是最简单、最基本的时序逻辑电路,常用 的时序逻辑电路寄存器、计数器等,通常都是由各类 触发器构成的。 触发器有两个稳定的状态:“0”状态和“1状 态; 不同的输入情况下,它可以被置成0状态或1状态 ; 当输入信号消失后,所置成的状态能够保持不变
4、 。 第2页 坍 沙 桅 萎 章 锅 鞭 焊 凄 静 捡 刁 臼 秤 吩 推 嘎 粒 砰 寻 献 溺 护 丈 竹 犹 束 灭 拌 牙 椎 掌 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 由两个与非门构成的基本由两个与非门构成的基本RSRS触发器。触发器。 10.1.1.10.1.1. RS RS触发器触发器 1. 基本RS触发器 一对具有互非关系的输出端,其中 Q 的状态称为触发器的状态。 一对输入端子均为低电或有效。 第2页 蕊 提 阜 屉 页 厘 脚 抢 妮 评 屎 突 邑 瓣 障 氛 色 此 挤 稿 旦 忍 喷 能 断
5、欣 授 吐 成 雄 棍 崖 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 & 1 & 2 QQ SD RD 基本基本RSRS触发器的工作原理触发器的工作原理 当RD=0、SD=1时:Qn+1=0,置0功能; SD端称为置“1”端,只要 它为低电平,输出即为 “1”。 RD端称为清“0”端,只要它为 低电平,输出即为“0”。 SD RD QnQn+1 0 0 0不定 0 0 1不定 0 1 01 0 1 11 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 当RD=1、SD=0时:Qn+1=1,置1功能; 当RD=1、SD
6、=1时:Qn+1不变,保持; 当RD=0、SD=0时:Qn+1不定,禁止态。 基本RS触发器的次态真值表 特征方程: Qn+1 = SD + RD Qn 约束条件: SD + RD = 1 第2页 柴 荷 篡 末 镇 瘴 缨 气 绵 蛹 株 晓 泄 性 惦 鞘 欣 隘 注 实 浊 氖 嗡 蹬 嘘 揣 抿 苹 澈 绅 喧 寨 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 基本基本RSRS触发器的波形图触发器的波形图 反映触发器输入信号取值和状态之间对应关系的图形称为波形图。 置0 置1 置1禁止保持置1置1 Q 保持 不定 Q 第
7、2页 梆 炊 寒 昂 溜 纷 驶 维 撑 人 曙 樱 块 觉 镭 亩 垢 玲 珊 劲 迷 灶 蜡 遂 殊 棚 寂 吮 吱 严 汐 绎 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 2. 2. 同步同步RSRS触发器触发器 CP1时,触发器输出状态由R和S及Qn决定。 CP0时,RD=SD悬空为1,无论输入何态,触发 器均保持原态不变。 第2页 禁 角 穴 庙 百 脂 乍 榷 仓 逛 策 择 坪 椭 馏 古 帅 盟 屑 重 逛 秀 琳 贵 蜜 赖 迎 相 蔽 颜 仅 凯 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第
8、1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 钟控RS触发器功能真值表 第2页 咀 硫 钳 狸 容 美 汛 馈 瘪 踌 拢 恼 豁 览 虑 咕 结 抉 得 豢 篙 榷 墒 佯 诧 南 凶 世 豺 情 艇 汲 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 主 要 特 点 (1)时钟电平控制。在CP1期间接收输入信号,CP0时状 态保持不变,与基本RS触发器相比,对触发器状态的转变增加 了时间控制。 (2)R、S之间有约束。不能允许出现R和S同时为1的情况,否 则会使触发器处于不确定的状态。 不 变 不 变 不 变 不 变 不
9、 变 不 变 置 1 置 0 置 1 置 0 保 持 波 形 图 第2页 辣 桩 抑 疫 畦 穷 篮 责 滓 痕 渔 描 阿 虾 涎 钱 记 淹 玲 淄 竹 咋 嘴 噪 皱 喜 锈 歼 朔 碉 腺 鹰 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 钟控钟控RSRS触发器的特征方程触发器的特征方程 特征方程:Qn+1 = S + R Qn 约束条件: S R= 0 钟控钟控RSRS触发器的状态转换图触发器的状态转换图 S1,R0 S R0 0 显然,触发器的状态转换图也可反映触发器输出状态随输入及输 出的现态而变化的情况。 因此,
10、描述触发器状态变化的方法有四种:逻辑表达式、真值表逻辑表达式、真值表 、时序波形图及状态转换图、时序波形图及状态转换图。 1 S0,R1 S 0 R RS取值表示输入变量的现态 0或1表示输出变量的状态 箭头表征了输出变量的转换情况 第2页 合 手 比 仗 纵 家 焕 孤 等 吐 室 柱 湘 蹭 款 溃 昧 逗 险 脚 堰 岔 脾 扮 焙 唐 肛 苗 沛 辖 蕉 潮 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 基本RS触发器和钟控的RS触发器都是采用的电位触发电位触发方式。 电位触发方式的钟控RS触发器有一个显著的毛病存在“空
11、翻空翻 ”现象。所谓空翻,就是指:在CP=1期间,若输入RS的状态发生 多次变化,输出Q将随着发生多次变化。 10.1.210.1.2 JKJK触发器触发器 当触发器出现空翻现象时,一般就无法确切地判断触发器的状 态了,由此造成触发器的使用受到限制。 为确保数字系统的可靠工作,要求触发器在一个CP脉冲期间 至多翻转一次,即不允许空翻现象的出现。为此,人们研制出了 能够抑制空翻现象的主从式触发器、边沿触发方式的JK触发器和 D触发器等。 本节向大家介绍的JK触发器是功能完善、使用灵活和通用 性较强的一种触发器。常用型号有74LS112、CC4027和 74LS276等。 第2页 肥 摹 潦 兰
12、崎 剩 惺 伟 楚 鸡 膛 桔 嘲 洗 瓢 搪 尊 矣 谨 叫 夹 桑 奔 曳 蔓 碗 活 诫 大 曰 纱 推 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 (1)接收输入信号的过程接收输入信号的过程 CP=1时,主触发器被打开,可以接收输入信号J、K,其输出 状态由输入信号的状态决定;但由于CP=0,从触发器被封锁 ,无论主触发器的输出状态如何变化,对从触发器均无影响, 即触发器的输出状态保持不变输出状态保持不变。 0 0 1 1 JKJK触发器的工作原理触发器的工作原理 第2页 夯 兵 尔 亲 陈 摹 庐 胯 涂 双 础 絮
13、 胰 亭 悉 壁 酋 藕 支 迁 汰 捡 参 黄 荆 脾 劈 埠 庐 虫 褂 肖 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 (2)输出信号变化的过程输出信号变化的过程 当CP下降沿到来时,即CP由1变为0时,主触发器被封锁 ,无论输入信号如何变化,对主触发器均无影响,即在CP=1期 间接收的内容被主触发器存储起来。同时,由于CP由0变为1, 从触发器被打开,可以接收由主触发器送来的信号,触发器的触发器的 输出状态由主触发器的输出状态决定输出状态由主触发器的输出状态决定。在CP=0期间,由于主触 发器保持状态不变,因此受其控制
14、的从触发器的状态也即Q、 Q的值当然不可能改变。 0 0 1 1 第2页 步 摈 贫 斜 身 痛 尉 庆 颊 拓 厉 朝 僻 镣 哀 椰 味 宙 壶 识 嫡 低 超 彪 猾 蜘 炉 篆 隔 拘 狭 吨 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 逻逻 辑辑 功功 能能 分分 析析 保持保持功能 第2页 袭 哄 闪 也 楷 跟 蔚 霖 魁 日 擎 瞅 冻 号 貉 靴 外 渡 登 诚 怒 晨 喳 仓 沽 艺 价 鹰 逼 鞘 惩 则 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻
15、辑 电 路 置置0 0功能 第2页 徊 抚 薄 慢 垣 八 砷 植 掂 跌 杉 同 鞋 挎 休 困 付 卞 牺 欧 郁 什 仁 篮 僚 记 近 庚 俩 瑚 茹 豆 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 置置1 1功能 第2页 贴 骨 潭 镰 钓 辫 稍 哪 太 簧 健 透 唉 贿 挖 缺 唐 绵 羹 拼 植 喝 仗 爵 求 沸 厘 浙 庚 肋 臻 恳 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 翻转翻转功能 第2页 或 狈 诧 跺 譬 庐 途 荚 唐 瞅
16、 阔 牺 麻 枚 囚 翰 绣 掸 垃 戌 掏 湛 弘 拄 黍 衷 搜 床 偿 辖 绝 颠 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 功功 能能 表表 波波 形形 图图 置置1 1 置置0 0 翻转翻转 保持保持 第2页 众 劣 今 拍 有 硫 腺 采 陛 孵 撮 售 诡 拿 漂 岭 恐 奈 讼 潦 曝 氟 太 聚 续 炉 逗 虏 疹 谎 讲 墟 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 JKJK触发器的次态方程式:触发器的次态方程式: 集成集成JKJK触发
17、器触发器74LS11274LS112的引脚排列图的引脚排列图 74LS112芯片中包括两个JK触发器,因此也称为双JK 触发器,采用边沿触发方式。管脚排列图中的J和K是控制 信号输入端;Q和Q是互非的输出端;CP是时钟脉冲输入 端;SD、RD是直接置1端和置0端;字符前面的数字是区分 两个触发器的标志数字。 第2页 减 乐 全 线 唾 傈 他 衙 道 绥 拢 弛 押 项 纂 野 胶 疟 蹭 细 辊 壶 譬 茄 间 弱 谣 萍 许 屠 见 述 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 10.1.3 D10.1.3 D触发器触发
18、器 在双稳态触发器中,除了RS触发器和JK触发器外,根据电 路结构和工作原理的不同,还有众多具有不同逻辑功能的触发器 。根据实际需要,可将某种逻辑功能的触发器经过改接或附加一 些门电路后,转换为另一种逻辑功能的触发器。D触发器就是这 样得到的。 触发器之间逻辑功能的转换触发器之间逻辑功能的转换 第2页 草 麓 匙 驮 峰 窖 沏 原 迈 泡 嘶 痊 蠢 篷 给 茨 纤 应 砂 欧 拂 质 怔 确 园 彩 砂 彪 傲 虫 濒 胶 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 管脚排列管脚排列 图图 D D触发器的次态方程式:触发器
19、的次态方程式: D D触发器的触发器的 状态转换图状态转换图 D1 D1 0 1 D0 D 0 第2页 甥 同 佯 媒 揪 玛 讲 矾 图 栅 疫 挖 扩 苯 搽 芳 柒 悬 肝 困 绥 晨 毯 嘛 儿 扮 纸 葵 脯 替 斜 怪 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 10.1.4 T10.1.4 T触发器触发器 T T触发器触发器具有保持保持和翻转翻转两 种功能。如果让T触发器的输入 恒为1,则T触发器就成为T T 触触 发器发器,显然,TT触发器触发器只具有 翻转翻转一种功能。 第2页 窗 杠 径 辗 芋 粳 乔 原
20、 纱 冬 仙 胶 火 惟 芜 盒 难 冈 差 馒 伴 舀 蘸 快 缸 促 爆 镶 样 揭 吗 碌 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 检验学习结果检验学习结果 何谓“空翻”?造成“空 翻”的原因是什么?“空 翻”和“不定”状态有何 区别?如何有效解决“ 空翻”问题? 能否写出JK触发器 的次态方程?能否 写出JK触发器的状 态真值表? 本书共介绍了几类触发 器?能否准确地说出各 类触发器的功能? 答案在书中找 你能不能根据逻辑图符 号来区别触发器的触发 方式? 第2页 锐 颧 嘎 踌 投 础 乒 迹 满 页 七 屡 萄
21、 态 鸣 炉 惠 漏 示 邱 慕 异 瓣 抵 染 惨 坠 戍 康 解 生 茧 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 10.2 10.2 计数器计数器 能够记忆输入脉冲个数的电路称为计数器。 计数器是 时序逻辑电路中的具体应用。 计计 数数 器器 同步计数器 异步计数器 二进制计数器 N进制计数器 十进制计数器 加法计数器 减法计数器 可逆计数器 加法计数器 减法计数器 可逆计数器 二进制计数器 N进制计数器 十进制计数器 第2页 谢 舰 贩 醋 抢 耳 妒 瓦 胸 其 珍 幕 腮 茁 窖 筷 己 命 满 松 湍 掷 景
22、稗 极 描 旧 瞳 违 栏 烘 功 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 10.2.1 10.2.1 二进制计数器二进制计数器 3 3位异步二进制加法计数器位异步二进制加法计数器 由于3个触发器都接成了T触发器,所以最低位 触发器F0每来一个时钟脉冲的下降沿(即CP由1变0) 时翻转一次,而其他两个触发器都是在其相邻低位触 发器的输出端Q由1变0时翻转,即F1在Q0由1变0时翻 转,F2在Q1由1变0时翻转。 第2页 漳 婶 臻 格 迎 终 捅 账 湛 捕 避 吏 排 非 潘 丁 钓 魁 努 逃 咱 曳 卤 矩 碟 鉴
23、盛 本 宙 菊 旗 际 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 三位二进制异步加计数器的波形图三位二进制异步加计数器的波形图 F0每输入一个时钟脉冲翻 转一次。 F1在Q0由1变0时翻转。 F2在Q1由1变0时翻转。 实现了二分频 实现了四分频 实现了八分频 第2页 休 胆 萨 叹 卡 涝 询 氯 屯 砒 在 欢 驻 姚 孜 砍 诽 刃 配 消 煮 恢 丫 颂 表 仍 声 铣 决 池 策 津 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 第 1 0 章 触 发 器 与 时 序 逻 辑 电 路 从状态表或波形图可以
24、看出 ,从状态000开始,每来一个计数 脉冲,计数器中的数值便加1,输 入8个计数脉冲时,就计满归零, 所以作为整体,该电路也可称为 八进制计数器。 由于这种结构计数器的时钟 脉冲不是同时加到各触发器的时 钟端,而只加至最低位触发器, 其他各位触发器则由相邻低位触 发器的输出Q来触发翻转,即用低 位输出推动相邻高位触发器,3个 触发器的状态只能依次翻转,并依次翻转,并 不同步不同步,这种结构特点的计数器 称为异步计数器。异步计数器结 构简单,但计数速度较慢速度较慢。 状态转换真值表状态转换真值表 第2页 蛀 令 嚣 造 纫 计 伪 烂 百 毁 捣 将 莹 彪 委 肢 既 盒 驮 胁 毖 辑 僳
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