數(shù)電5-1ppt課件

1、2021-10-301第第5 5章章 鎖存器和觸發(fā)器鎖存器和觸發(fā)器 基本要求基本要求1、掌握鎖存器、觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理、掌握鎖存器、觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理2、熟練掌握、熟練掌握SR觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸發(fā)器及觸發(fā)器及T 觸發(fā)器的邏輯功能觸發(fā)器的邏輯功能3、正確理解鎖存器、觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性、正確理解鎖存器、觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性;.數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-3021 1、時(shí)序邏輯電路與鎖存器、觸發(fā)器：、時(shí)序邏輯電路與鎖存器、觸發(fā)器： 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路: :概概 述述鎖存器和觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本邏輯單元鎖存器和觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本邏

2、輯單元 。 結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征: :由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路組成由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路組成, ,電路中存在反饋。電路中存在反饋。工作特征：工作特征：時(shí)序邏輯電路的工作特點(diǎn)是任意時(shí)刻的輸出狀態(tài)不僅與該當(dāng)前的輸入信號(hào)有關(guān)，而時(shí)序邏輯電路的工作特點(diǎn)是任意時(shí)刻的輸出狀態(tài)不僅與該當(dāng)前的輸入信號(hào)有關(guān)，而且與此前電路的狀態(tài)有關(guān)。且與此前電路的狀態(tài)有關(guān)。 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-3032、鎖存器與觸發(fā)器、鎖存器與觸發(fā)器共同點(diǎn)：共同點(diǎn)：具有具有0 和和1兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，一旦狀態(tài)被確定，就能自行保持。一個(gè)鎖存器或觸發(fā)器能存兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，一旦狀態(tài)被確定，就能自行保持。一個(gè)鎖存器或觸發(fā)器能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制

3、碼。儲(chǔ)一位二進(jìn)制碼。 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：鎖存器鎖存器-對(duì)脈沖電平敏感的存儲(chǔ)電路，在特定輸入對(duì)脈沖電平敏感的存儲(chǔ)電路，在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。脈沖電平作用下改變狀態(tài)。觸發(fā)器觸發(fā)器-對(duì)脈沖邊沿敏感的存儲(chǔ)電路，在時(shí)鐘脈沖的對(duì)脈沖邊沿敏感的存儲(chǔ)電路，在時(shí)鐘脈沖的上升沿或下降沿的變化瞬間改變狀態(tài)。上升沿或下降沿的變化瞬間改變狀態(tài)。 E E CP CP 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-3045.1 雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路5.1.1 雙穩(wěn)態(tài)的概念雙穩(wěn)態(tài)的概念 穩(wěn)穩(wěn) 態(tài)態(tài)穩(wěn)穩(wěn) 態(tài)態(tài)介介 穩(wěn)穩(wěn) 態(tài)態(tài) 1 Q Q 1 G1 G2 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-305 1 Q

4、 Q 1 G1 G2 反饋反饋5.1.2 雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路 Q端的狀態(tài)定義為電路輸出狀態(tài)。端的狀態(tài)定義為電路輸出狀態(tài)。電路有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端電路有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-3062、數(shù)字邏輯分析、數(shù)字邏輯分析電路具有記憶電路具有記憶1 1位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的功能。位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的功能。 如如 Q = 1如如 Q = 0100 1 1 Q Q G1 G2 VO1 VO2 VI1 VI2 11011 1 1 Q Q G1 G2 VO1 VO2 VI1 VI2 00數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-307R為置為置0端（或復(fù)位端

5、）端（或復(fù)位端）S為置為置1端（或置位端）端（或置位端）1狀態(tài)：狀態(tài)：Q1、 Q 0 0狀態(tài)：狀態(tài)：Q0、 Q 15.2.1 SR 鎖存器鎖存器5.2 鎖存器鎖存器 1 1 Q Q R G1 G2 1 1 S 1. 1. 基本基本SR 鎖存器鎖存器初態(tài)：初態(tài)：R、S信號(hào)作用前信號(hào)作用前Q端的狀態(tài)，端的狀態(tài)，初態(tài)初態(tài)用用Q n表示。表示。次態(tài)：次態(tài)：R、S信號(hào)作用后信號(hào)作用后Q端的端的狀態(tài)，狀態(tài)，次態(tài)次態(tài)用用Q n+1表示。表示。 S Q Q R R S 反饋反饋輸入端輸入端輸出端輸出端由兩個(gè)或非門組成由兩個(gè)或非門組成數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-308(1) 工作原理工作原理R=0、

6、S=0狀態(tài)不變狀態(tài)不變0 00 0若初態(tài)若初態(tài) Q n = 11 10 01 1若初態(tài)若初態(tài) Q n = 00 01 10 00 00 0 1 1 Q Q R G1 G2 1 1 S 1 1 Q Q R G1 G2 1 1 S 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-309無(wú)論初態(tài)無(wú)論初態(tài)Q n為為0或或1，鎖存器的次態(tài)均為，鎖存器的次態(tài)均為1態(tài)。態(tài)。 信號(hào)消失后新的狀態(tài)將被記憶下來(lái)。信號(hào)消失后新的狀態(tài)將被記憶下來(lái)。若若初態(tài)初態(tài) Q n = 10 01 1 S 1 Q Q 1 R G1 G2 0 01 11 1若初態(tài)若初態(tài) Q n = 0 S 1 Q Q 1 R G1 G2 0 01 10 0

7、1 10 0R=0、S=1置置1數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-3010無(wú)論初態(tài)無(wú)論初態(tài)Q n為為0或或1，鎖存器的次態(tài)為，鎖存器的次態(tài)為0態(tài)。態(tài)。 信號(hào)消失后新的狀態(tài)將被記憶下來(lái)。信號(hào)消失后新的狀態(tài)將被記憶下來(lái)。若若初態(tài)初態(tài) Q n = 10 01 1 S 1 Q Q 1 R G1 G2 1 10 00 0若初態(tài)若初態(tài) Q n = 0 S 1 Q Q 1 R G1 G2 1 10 00 00 01 1R=1 、 S=0置置0數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-30110 00 0S=1 、 R=1無(wú)論初態(tài)無(wú)論初態(tài)Q n為為0或或1，鎖存器的次態(tài)，鎖存器的次態(tài) 、 都為都為0 。1

8、nQ1nQ狀態(tài)不確定狀態(tài)不確定約束條件約束條件: SR = 0當(dāng)當(dāng)S、R 同時(shí)回到同時(shí)回到0時(shí)，由于兩個(gè)與非門的延遲時(shí)間無(wú)法時(shí)，由于兩個(gè)與非門的延遲時(shí)間無(wú)法確定，使得鎖存器最終穩(wěn)定狀態(tài)也不能確定。確定，使得鎖存器最終穩(wěn)定狀態(tài)也不能確定。鎖存器的輸出既不是鎖存器的輸出既不是0態(tài)，也不是態(tài)，也不是1態(tài)態(tài)1 11 1 S 1 Q Q 1 R G1 G2 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-3012SR000000110100011010011011110不定不定111不定不定nQ1nQRSRS=0=0保持保持置置0 0置置1 1不定不定（2 2）狀態(tài)轉(zhuǎn)換表（特性表）狀態(tài)轉(zhuǎn)換表（特性表） 次態(tài)次態(tài)

9、Qn+1與輸入信號(hào)和現(xiàn)態(tài)與輸入信號(hào)和現(xiàn)態(tài)Qn之間關(guān)系的真值表。之間關(guān)系的真值表。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-3013（3 3）特性方程）特性方程用邏輯函數(shù)來(lái)表示基本用邏輯函數(shù)來(lái)表示基本SR鎖存器次態(tài)鎖存器次態(tài)Qn+1與輸入信號(hào)和現(xiàn)態(tài)與輸入信號(hào)和現(xiàn)態(tài)Qn之間的關(guān)系之間的關(guān)系SR0001010111nQ1nQnnnQRSSQRSSRRSQRSQ1n0RS（約束條件）（約束條件）nQRSQ1n簡(jiǎn)化功能表簡(jiǎn)化功能表數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-3014(4)(4)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖用兩個(gè)圓圈分別表示基本用兩個(gè)圓圈分別表示基本SR鎖存器的兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)：鎖存器的兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)：0

10、狀態(tài)，狀態(tài)，1狀態(tài)；狀態(tài)；箭頭表示輸入信號(hào)下?tīng)顟B(tài)轉(zhuǎn)移的方向；箭頭表示輸入信號(hào)下?tīng)顟B(tài)轉(zhuǎn)移的方向；箭頭旁的標(biāo)注表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的條件。箭頭旁的標(biāo)注表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的條件。01R=0,S=1R=0,S=R=1,S=0R=,S=0數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-3015（5）工作波形工作波形 S R Q Q 置置 1 置置 0 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-3016 1 1 Q Q R S 用與非門構(gòu)成的基本用與非門構(gòu)成的基本SR鎖存器鎖存器、 S Q Q R R S c.國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)a.電路圖電路圖b.b.功能表功能表 RS1nQ不定不定不定不定0010100101不變不變

11、11不變不變Qn+1 S & & Q Q R 1 SR（約束條件）（約束條件）nQRSQ1nd.d.特性方程特性方程數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-3017 (a) (b) +5V R 1k vo vo S +5V 1k A B & & Q Q +5V S 由由 B 到到 A S 由由 A 到到 B A B Q SRS接接BS 接接A懸空時(shí)間懸空時(shí)間S接接A振動(dòng)振動(dòng) S懸空時(shí)間懸空時(shí)間接接 B振動(dòng)振動(dòng)SR例：例：運(yùn)用基本運(yùn)用基本SR鎖存器消除機(jī)械開關(guān)抖動(dòng)鎖存器消除機(jī)械開關(guān)抖動(dòng)數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-30182. 邏輯門控邏輯門控SR鎖存器

12、鎖存器 R E S & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 1R E1 1S Q Q E S R 國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單SR鎖存器鎖存器使能信號(hào)控制門電路使能信號(hào)控制門電路數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-3019 R E S & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q S=0 S=0，R=0R=0：Q Qn+1n+1=Q=Qn n S=1 S=1，R=0R=0：Q Qn+1n+1=1=1 S=0 S=0，R=1R=1：Q Qn+1n+1=0=0 S=1 S=1，R=1R=1：

13、Q Qn+1n+1= =E=1E=1：E=0E=0： 狀態(tài)保持不變狀態(tài)保持不變0 1&狀態(tài)發(fā)生變化狀態(tài)發(fā)生變化 工作原理工作原理（邏輯門控（邏輯門控SR鎖存器）鎖存器）Q3 = S Q4 = RQ3 = 0 Q4 = 0數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-3020RS RS 觸發(fā)器次態(tài)卡諾圖觸發(fā)器次態(tài)卡諾圖1) 1) 邏輯功能表邏輯功能表 （E=1E=1）SRQnQn+1 說(shuō)說(shuō) 明明000001狀態(tài)不變狀態(tài)不變001101置置 0 0110001置置 1 1111101狀態(tài)不定狀態(tài)不定 2) 2) 特性方程特性方程（E=1） 0 1 0 0 1 1 S 1 RQn 0 00 01

14、11 10 10nnQSRQSR（約束條件）（約束條件）邏輯功能邏輯功能（邏輯門控（邏輯門控SR鎖存器）鎖存器）nQ10000111數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-3021 E S R Q SRQn+1 00Qn 01 0 10 1 11 邏輯門控邏輯門控SRSR鎖存器真值表鎖存器真值表在在E E為低電平期間，鎖存器的狀態(tài)不變。為低電平期間，鎖存器的狀態(tài)不變。 在在E E為高電平期間，為高電平期間，R R、S S 信號(hào)影響鎖存器的狀態(tài)。信號(hào)影響鎖存器的狀態(tài)。工作波形工作波形（邏輯門控（邏輯門控SR鎖存器）鎖存器）數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-30225.2.2 D 鎖存器鎖存

15、器1. 邏輯門控邏輯門控D鎖存器鎖存器 1D E1 Q Q E D 國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào) R E D & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q S 1 1 G5 邏輯電路圖邏輯電路圖數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2021-10-3023 R E D & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q S 1 1 G5 =SS =0 R=1D=0Qn+1 = 0 （置（置0）D=1Qn+1 = 1 （置（置1）E=0不變不變E=1= DS =1 R=0D鎖存器的功能表鎖存器的功能表置置10111置置01001保持保持不變不變不變不變0功能功能Qn+1DEQn+1邏輯邏輯功能功能DQ1n當(dāng)當(dāng)E=1時(shí)，特性方程時(shí)，特性方程:數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)202