數(shù)字電路總復(fù)習(xí) 時(shí)序邏輯電路課件

1、 第4章 時(shí)序邏輯電路本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容： 時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì) 觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器的工作原理觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器的工作原理本章難點(diǎn)：本章難點(diǎn)： 時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì) 第4章 組合邏輯電路1、概述、概述觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本邏輯部件。 它有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)：0狀態(tài)和1狀態(tài)； 在不同的輸入情況下，它可以被置成0狀態(tài)或1狀態(tài)； 當(dāng)輸入信號(hào)消失后，所置成的狀態(tài)能夠保持不變。所以，觸發(fā)器可以記憶1位二進(jìn)制信號(hào)。根據(jù)邏輯功能的不同，觸發(fā)器可以分為RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T和T觸發(fā)器；按照結(jié)構(gòu)形式的不同，又可分為基本RS觸發(fā)器、同步觸發(fā)

2、器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器。觸發(fā)器接收信號(hào)之前的狀態(tài)叫作現(xiàn)態(tài)觸發(fā)器接收信號(hào)之前的狀態(tài)叫作現(xiàn)態(tài), ,用用Qn表示。觸發(fā)器接收信號(hào)之后表示。觸發(fā)器接收信號(hào)之后的狀態(tài)叫次態(tài)的狀態(tài)叫次態(tài), ,用用Qn+1表示?，F(xiàn)態(tài)和次態(tài)是兩個(gè)相鄰時(shí)間里觸發(fā)器輸出端的表示?，F(xiàn)態(tài)和次態(tài)是兩個(gè)相鄰時(shí)間里觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。狀態(tài)。觸發(fā)器次態(tài)輸出觸發(fā)器次態(tài)輸出Qn+1與現(xiàn)態(tài)與現(xiàn)態(tài)Qn和輸入信號(hào)之間的邏輯關(guān)系，是貫穿觸發(fā)和輸入信號(hào)之間的邏輯關(guān)系，是貫穿觸發(fā)器的基本問(wèn)題器的基本問(wèn)題, ,如何描述和理解這種邏輯關(guān)系，是學(xué)習(xí)觸發(fā)器的中心任務(wù)如何描述和理解這種邏輯關(guān)系，是學(xué)習(xí)觸發(fā)器的中心任務(wù)，也為如何分析和設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路打好基礎(chǔ)。，也

3、為如何分析和設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路打好基礎(chǔ)。 3觸發(fā)器的分類觸發(fā)器的分類2觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)和次態(tài)觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)和次態(tài)（1）按照電路結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)分類）按照電路結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)分類此分類有此分類有基本觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器基本觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器?；居|發(fā)器基本觸發(fā)器：在這種電路中，輸入信號(hào)是直接加到輸入端的。它是觸發(fā)：在這種電路中，輸入信號(hào)是直接加到輸入端的。它是觸發(fā)器的基本電路結(jié)構(gòu)形式，是構(gòu)成其他類型觸發(fā)器的基礎(chǔ)。器的基本電路結(jié)構(gòu)形式，是構(gòu)成其他類型觸發(fā)器的基礎(chǔ)。此外，還有一些其他的分類，如按是否集成有分立元件觸發(fā)器和集成觸此外，還有一些其他的分類，如按是否集成有

4、分立元件觸發(fā)器和集成觸發(fā)器之分；按使用的開(kāi)關(guān)元件不同，有發(fā)器之分；按使用的開(kāi)關(guān)元件不同，有TTL觸發(fā)器和觸發(fā)器和CMOS觸發(fā)器觸發(fā)器之分。之分。 同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器：在這種電路中，輸入信號(hào)是經(jīng)過(guò)控制門輸入的，而管理控制門在這種電路中，輸入信號(hào)是經(jīng)過(guò)控制門輸入的，而管理控制門的信號(hào)是時(shí)鐘脈沖的信號(hào)是時(shí)鐘脈沖CP信號(hào)，只有在信號(hào)，只有在CP脈沖信號(hào)到來(lái)時(shí)，輸入信號(hào)才能進(jìn)入觸脈沖信號(hào)到來(lái)時(shí)，輸入信號(hào)才能進(jìn)入觸發(fā)器，否則就會(huì)被拒之門外，對(duì)電路不起作用。發(fā)器，否則就會(huì)被拒之門外，對(duì)電路不起作用。主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器：為了克服同步觸發(fā)器存在的缺點(diǎn)，對(duì)其改進(jìn)后得到主從觸發(fā)器。：為了克服同步觸發(fā)器存在的缺點(diǎn)

5、，對(duì)其改進(jìn)后得到主從觸發(fā)器。先把輸入信號(hào)接收進(jìn)主觸發(fā)器，然后再送給從觸發(fā)器并輸出，整個(gè)過(guò)程是分兩先把輸入信號(hào)接收進(jìn)主觸發(fā)器，然后再送給從觸發(fā)器并輸出，整個(gè)過(guò)程是分兩步進(jìn)行的，具有主從控制特點(diǎn)。步進(jìn)行的，具有主從控制特點(diǎn)。邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器：為了進(jìn)一步解決主從觸發(fā)器存在的缺點(diǎn)，從而出現(xiàn)了邊沿觸發(fā)器：為了進(jìn)一步解決主從觸發(fā)器存在的缺點(diǎn)，從而出現(xiàn)了邊沿觸發(fā)器，在這種觸發(fā)器中，只有在時(shí)鐘脈沖的上升沿或下降沿時(shí)刻，輸入信號(hào)才能被，在這種觸發(fā)器中，只有在時(shí)鐘脈沖的上升沿或下降沿時(shí)刻，輸入信號(hào)才能被接收，進(jìn)一步減少了被干擾的機(jī)會(huì)。接收，進(jìn)一步減少了被干擾的機(jī)會(huì)。（2）按照在時(shí)鐘脈沖控制下觸發(fā)器的邏輯功能的

6、不同分類）按照在時(shí)鐘脈沖控制下觸發(fā)器的邏輯功能的不同分類根據(jù)此分類方法，時(shí)鐘觸發(fā)器可分為根據(jù)此分類方法，時(shí)鐘觸發(fā)器可分為RS觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸發(fā)器、觸發(fā)器、T觸觸發(fā)器和發(fā)器和T / 觸發(fā)器觸發(fā)器五種類型。五種類型。電電路路組組成成和和邏邏輯輯符符號(hào)號(hào) SR QQ S R Q Q(a) 邏輯圖(b) 邏輯符號(hào)& SR信號(hào)輸入端，低電平有效。信號(hào)輸入端，低電平有效。信號(hào)輸出端，信號(hào)輸出端，Q=0、Q=1的狀態(tài)稱置的狀態(tài)稱置0，Q=1、Q=0的狀態(tài)稱置的狀態(tài)稱置1 SR QQ&工作原理工作原理R SQ10010 10R=0、S=1時(shí)：由于R=0，不論原來(lái)Q為0還

7、是1，都有Q=1；再由S=1、Q=1可得Q0。即不論觸發(fā)器原來(lái)處于什么狀態(tài)都將變成0狀態(tài)，這種情況稱將觸發(fā)器置0或復(fù)位。R端稱為觸發(fā)器的置0端或復(fù)位端。 SR QQ&0110R SQ0 10R=1、S=0時(shí)：由于S=0，不論原來(lái)Q為0還是1，都有Q=1；再由R=1、Q=1可得Q0。即不論觸發(fā)器原來(lái)處于什么狀態(tài)都將變成1狀態(tài)，這種情況稱將觸發(fā)器置1或置位。S端稱為觸發(fā)器的置1端或置位端。1 01 SR QQ&1110R=1、S=1時(shí)：根據(jù)與非門的邏輯功能不難推知，觸發(fā)器保持原有狀態(tài)不變，即原來(lái)的狀態(tài)被觸發(fā)器存儲(chǔ)起來(lái)，這體現(xiàn)了觸發(fā)器具有記憶能力。R SQ0 101 011 1不變1

8、0 SR QQ&0011R SQ0 101 011 1不變0 0不定R=0、S=0時(shí)：Q=Q=1，不符合觸發(fā)器的邏輯關(guān)系。并且由于與非門延遲時(shí)間不可能完全相等，在兩輸入端的0同時(shí)撤除后，將不能確定觸發(fā)器是處于1狀態(tài)還是0狀態(tài)。所以觸發(fā)器不允許出現(xiàn)這種情況，這就是基本RS觸發(fā)器的約束條件。R SnQ1nQ功 能0 0 00 0 1不 用不 用不 允 許0 1 00 1 10001nQ置01 0 01 0 11111nQ置11 1 01 1 101nnQQ 1保 持特性表（真值表）特性表（真值表）現(xiàn)態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之前的狀態(tài)，也就是觸發(fā)器原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)。次態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之后所

9、處的新的穩(wěn)定狀態(tài)。 Qn0001111000011011RS次態(tài)次態(tài)Qn+1的卡諾圖的卡諾圖約束條件 1)(1SRQRSQRSQnnn特性方程特性方程觸發(fā)器的特性方程就是觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與輸入及現(xiàn)態(tài)Qn之間的邏輯關(guān)系式狀態(tài)圖狀態(tài)圖描述觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系及轉(zhuǎn)換條件的圖形稱為狀態(tài)圖011/1/10/01/當(dāng)觸發(fā)器處在0狀態(tài)，即Qn=0時(shí)，若輸入信號(hào) 01或11，觸發(fā)器仍為0狀態(tài)；RS當(dāng)觸發(fā)器處在1狀態(tài)，即Qn=1時(shí)，若輸入信號(hào) 10或11，觸發(fā)器仍為1狀態(tài)；RSRS若 10，觸發(fā)器就會(huì)翻轉(zhuǎn)成為1狀態(tài)。RS若 01，觸發(fā)器就會(huì)翻轉(zhuǎn)成為0狀態(tài)。波形圖波形圖RSQQ置1置0置1置1置1保持不允許反映

10、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基本基本RS觸發(fā)器的特點(diǎn)觸發(fā)器的特點(diǎn)（1）觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號(hào)狀態(tài)有關(guān)，而且與觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)有關(guān)。（2）電路具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在無(wú)外來(lái)觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)，電路將保持原狀態(tài)不變。（3）在外加觸發(fā)信號(hào)有效時(shí)，電路可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)置0或置1。（4）在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個(gè)輸出端的狀態(tài)和必須是互補(bǔ)關(guān)系，即有約束條件。在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號(hào)R、S情況的不同，具有置0、置1和保持功能的電路，都稱為RS觸發(fā)器。1 1、同步、同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器QQSRGG12GG34CP基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器控制部分控制部分RQQSCP邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)2、工作原理工作原

11、理從圖示電路可以明顯看出，控制信號(hào)從圖示電路可以明顯看出，控制信號(hào)CP=0時(shí)，控制門時(shí)，控制門G3、G4被封鎖，基本被封鎖，基本RS觸發(fā)器保持原來(lái)的狀態(tài)不變。只有當(dāng)觸發(fā)器保持原來(lái)的狀態(tài)不變。只有當(dāng)CP=1時(shí)控制門被打開(kāi)后，輸入信號(hào)才會(huì)被時(shí)控制門被打開(kāi)后，輸入信號(hào)才會(huì)被接收接收。因此，反映。因此，反映Qn+1的值和的值和R、S、Qn三個(gè)變量之間的邏輯關(guān)系的特性表的條三個(gè)變量之間的邏輯關(guān)系的特性表的條件是件是CP=1。 CP R S QnQn+1功能0 QnnnQQ1 保持1 0 0 01 0 0 101nnQQ1 保持1 0 1 01 0 1 11111nQ 置 11 1 0 01 1 0 10

12、001nQ 置 01 1 1 01 1 1 1不用不用不允許特特性性表表特性方程特性方程 01RSQRSQnnCP=1期間有效期間有效波波形形圖圖C PRSQQ不變不變不變不變不變不變置1置0置1置0不變1000/10011000/01狀狀態(tài)態(tài)圖圖主主要要特特點(diǎn)點(diǎn)（1）時(shí)鐘電平控制。在CP1期間接收輸入信號(hào)，CP0時(shí)狀態(tài)保持不變，與基本RS觸發(fā)器相比，對(duì)觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?cè)黾恿藭r(shí)間控制。（2）R、S之間有約束。不能允許出現(xiàn)R和S同時(shí)為1的情況，否則會(huì)使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。在時(shí)鐘脈沖作用下，根據(jù)輸入信號(hào)在時(shí)鐘脈沖作用下，根據(jù)輸入信號(hào)J、K取值的不同，凡具有取值的不同，凡具有保持保持、置置0、置

13、、置1、翻轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)功能的觸發(fā)器，稱為功能的觸發(fā)器，稱為JK觸發(fā)器觸發(fā)器。JK觸發(fā)器可分為觸發(fā)器可分為主從型主從型JK觸發(fā)器和邊沿型觸發(fā)器和邊沿型JK觸發(fā)器。主從型觸發(fā)器。主從型JK觸發(fā)器解決了觸發(fā)器解決了RS觸發(fā)觸發(fā)器的輸入約束問(wèn)題，邊沿型器的輸入約束問(wèn)題，邊沿型JK觸發(fā)器解決了空翻問(wèn)題。觸發(fā)器解決了空翻問(wèn)題。1集成主從集成主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器（1）慣用符號(hào)）慣用符號(hào)JKQQCP（2）特性方程）特性方程 nnnQkQJQ_1CP下降沿到來(lái)時(shí)有效下降沿到來(lái)時(shí)有效輸入信號(hào)輸入信號(hào)觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖輸輸出出信信號(hào)號(hào)翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)0111翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)1011置置11101置置11001置置00110置置00010

14、保持保持1100保持保持0000備注備注Q n+1Q nCPKJ（3）特性表）特性表 翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)11置置1101置置0010保持保持Qn00備注備注Q n+1KJQ n狀態(tài)圖是用幾何圖形反映觸發(fā)器的邏輯關(guān)系的，由狀態(tài)圖也可直觀的觀察出狀態(tài)圖是用幾何圖形反映觸發(fā)器的邏輯關(guān)系的，由狀態(tài)圖也可直觀的觀察出觸發(fā)器輸入輸出之間的邏輯關(guān)系。觸發(fā)器輸入輸出之間的邏輯關(guān)系。 1000/0111/1011/0100/10圈內(nèi)表示觸發(fā)器的狀態(tài)圈內(nèi)表示觸發(fā)器的狀態(tài)0和和1，其他數(shù)字表示，其他數(shù)字表示JK的取值，箭頭方向表示的取值，箭頭方向表示由現(xiàn)態(tài)轉(zhuǎn)向次態(tài)由現(xiàn)態(tài)轉(zhuǎn)向次態(tài)（4）狀態(tài)圖）狀態(tài)圖 主從觸發(fā)器具有主從觸發(fā)器具

15、有“主從主從”結(jié)構(gòu)，并以結(jié)構(gòu)，并以“雙拍雙拍”方式工作。方式工作。（5）主要特點(diǎn)）主要特點(diǎn)在在CP=1時(shí)，主觸發(fā)器接受輸入信號(hào)，而從觸發(fā)器狀態(tài)不變。在時(shí)鐘時(shí)，主觸發(fā)器接受輸入信號(hào)，而從觸發(fā)器狀態(tài)不變。在時(shí)鐘CP的下降沿的下降沿，將主觸發(fā)器的狀態(tài)傳送給從觸發(fā)器，使得，將主觸發(fā)器的狀態(tài)傳送給從觸發(fā)器，使得 ，并且在并且在CP=0期間期間保持不變，此時(shí)主觸發(fā)器不接受數(shù)據(jù)，克服了空翻現(xiàn)象。保持不變，此時(shí)主觸發(fā)器不接受數(shù)據(jù)，克服了空翻現(xiàn)象。 nnnQkQJQ1 在在CP=1期間觸發(fā)器對(duì)外一直是開(kāi)放的，期間觸發(fā)器對(duì)外一直是開(kāi)放的，J、K信號(hào)本身在信號(hào)本身在CP =1期間保持不變期間保持不變，但還是容易接受

16、干擾信號(hào)，因此抗干擾能力還需提高。并且存在，但還是容易接受干擾信號(hào)，因此抗干擾能力還需提高。并且存在一次變化一次變化問(wèn)問(wèn)題。題。J、K之間沒(méi)有約束之間沒(méi)有約束，是一種應(yīng)用起來(lái)十分靈活和方便的時(shí)鐘觸發(fā)器。，是一種應(yīng)用起來(lái)十分靈活和方便的時(shí)鐘觸發(fā)器。 實(shí)際的實(shí)際的JK觸發(fā)器，除了觸發(fā)器，除了J、K、CP輸入端外，還有輸入端外，還有異步置異步置0端（端（RD）和還有和還有異異步置步置1端（端（SD），它們的作用是使觸發(fā)器在任何時(shí)刻都被強(qiáng)制置它們的作用是使觸發(fā)器在任何時(shí)刻都被強(qiáng)制置0或置或置1，而與當(dāng)，而與當(dāng)時(shí)的時(shí)的CP、J、K值無(wú)關(guān)。值無(wú)關(guān)。2集成邊沿集成邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器（1）慣用符號(hào)）慣用符號(hào)

17、JCPKQQJCPKQQ下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)（2）特性方程特性方程 nnnQkQJQ1CP下降沿（或下降沿）時(shí)刻有效下降沿（或下降沿）時(shí)刻有效（3）特性表）特性表JKCPQnQn+1備 注0000保持0011保持0100置00110置01001置11011置11101翻轉(zhuǎn)1110翻轉(zhuǎn) 功能齊全，使用靈活方便。功能齊全，使用靈活方便。 （4）主要特點(diǎn)）主要特點(diǎn) 時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)。在。在CP上升沿或下降沿瞬間，加在上升沿或下降沿瞬間，加在J端和端和K端端的信號(hào)才會(huì)被接收。的信號(hào)才會(huì)被接收。 抗干擾能力極強(qiáng)抗干擾能力極強(qiáng)，工作速度很高，工作速度很高 。只要是在。只

18、要是在CP脈沖觸發(fā)沿瞬間脈沖觸發(fā)沿瞬間J、K的值是穩(wěn)定的，觸發(fā)器就能夠可靠的按照特性方程更新?tīng)顟B(tài)。的值是穩(wěn)定的，觸發(fā)器就能夠可靠的按照特性方程更新?tīng)顟B(tài)。在其他時(shí)間里，在其他時(shí)間里，J、K不起作用。又由于是邊沿觸發(fā)，所需要輸入信不起作用。又由于是邊沿觸發(fā)，所需要輸入信號(hào)建立時(shí)間和保持時(shí)間都很短，所以工作速度快。號(hào)建立時(shí)間和保持時(shí)間都很短，所以工作速度快。在時(shí)鐘脈沖控制下，在時(shí)鐘脈沖控制下，僅具有置僅具有置0、置、置1功能功能的電路，稱為的電路，稱為D觸發(fā)器。觸發(fā)器。D觸發(fā)器分為觸發(fā)器分為同步同步D觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器和邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器。同步。同步D觸發(fā)器是在同步觸發(fā)器是在同步RS觸觸發(fā)器的基礎(chǔ)上

19、改進(jìn)后得到的，解決了同步發(fā)器的基礎(chǔ)上改進(jìn)后得到的，解決了同步RS觸發(fā)器中觸發(fā)器中RS之間的約束問(wèn)之間的約束問(wèn)題。邊沿題。邊沿D觸發(fā)器是在主從觸發(fā)器是在主從JK觸發(fā)器的基礎(chǔ)上改進(jìn)后得到的，解決了主觸發(fā)器的基礎(chǔ)上改進(jìn)后得到的，解決了主從從JK觸發(fā)器中的一次變化問(wèn)題。觸發(fā)器中的一次變化問(wèn)題。1、集成同步、集成同步D觸發(fā)器觸發(fā)器CPDQQ輸入信號(hào)輸入信號(hào)（1）慣用符號(hào)）慣用符號(hào) Q n+1=D CP=1期間有效期間有效（2）特性方程）特性方程（3）特性表）特性表11置置1（CP=1期間有效）期間有效）DQn+1CP備備 注注00置置0（CP=1期間有效）期間有效）（4）狀態(tài)圖）狀態(tài)圖10/0/1/0/

20、1圈內(nèi)表示觸發(fā)器的狀態(tài)圈內(nèi)表示觸發(fā)器的狀態(tài)0和和1，其他數(shù)字表示，其他數(shù)字表示D的取值。箭頭方向表示的取值。箭頭方向表示從現(xiàn)態(tài)轉(zhuǎn)至次態(tài)。從現(xiàn)態(tài)轉(zhuǎn)至次態(tài)。 CP=1期間輸出狀態(tài)跟隨輸入信號(hào)，期間輸出狀態(tài)跟隨輸入信號(hào)，下降沿到來(lái)時(shí)鎖存下降沿到來(lái)時(shí)鎖存。 在在CP=1期間，輸出端期間，輸出端Q和和 的狀態(tài)隨的狀態(tài)隨D變化而變化，起跟隨作用。變化而變化，起跟隨作用。當(dāng)當(dāng)CP脈沖下降沿到來(lái)時(shí)才鎖存，鎖存的內(nèi)容是脈沖下降沿到來(lái)時(shí)才鎖存，鎖存的內(nèi)容是CP下降沿到來(lái)瞬間輸入下降沿到來(lái)瞬間輸入信號(hào)信號(hào)D的值。的值。Q 只具有置只具有置0和置和置1功能。功能。（5）主要特點(diǎn)主要特點(diǎn) 時(shí)鐘電平控制，時(shí)鐘電平控制，無(wú)

21、約束無(wú)約束問(wèn)題。問(wèn)題。時(shí)鐘電平控制，在時(shí)鐘電平控制，在CP=1期間，若期間，若D=1則則Q n+1=1；若若D=0則則Q n+1=0，根據(jù)輸入信號(hào)根據(jù)輸入信號(hào)D取值不同，觸發(fā)器可置取值不同，觸發(fā)器可置1，也可置，也可置0。（1）慣用符號(hào)）慣用符號(hào) CPDQQCPDQQ上上升升沿沿觸觸發(fā)發(fā)下下降降沿沿觸觸發(fā)發(fā)Q n+1=D CP上升沿（或下降沿）時(shí)刻有效上升沿（或下降沿）時(shí)刻有效 2、集成邊沿集成邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器（2）特性方程）特性方程（3）特性表）特性表DQn+1CP備備 注注00置置0（CP上升沿時(shí)刻有效）上升沿時(shí)刻有效）11置置1（CP上升沿時(shí)刻有效）上升沿時(shí)刻有效） 只具有置只具有置0

22、、置、置1功能功能。 （4）主要特點(diǎn)）主要特點(diǎn) 時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖CP邊沿（上升沿或下降沿）觸發(fā)邊沿（上升沿或下降沿）觸發(fā)。在。在CP上升沿（或下降上升沿（或下降沿）時(shí)刻，觸發(fā)器按照特性方程沿）時(shí)刻，觸發(fā)器按照特性方程Qn+1=D更新?tīng)顟B(tài)。實(shí)際上是將加在更新?tīng)顟B(tài)。實(shí)際上是將加在D端的信號(hào)鎖存起來(lái)，并送到輸出端。端的信號(hào)鎖存起來(lái)，并送到輸出端。 抗干擾能力極強(qiáng)抗干擾能力極強(qiáng)。因?yàn)槭沁呇赜|發(fā)，只要在觸發(fā)邊沿附近一個(gè)極短。因?yàn)槭沁呇赜|發(fā)，只要在觸發(fā)邊沿附近一個(gè)極短暫的時(shí)間內(nèi)，加在暫的時(shí)間內(nèi)，加在D端的輸入信號(hào)穩(wěn)定，觸發(fā)器就能夠可靠接收，在端的輸入信號(hào)穩(wěn)定，觸發(fā)器就能夠可靠接收，在其他時(shí)間里輸入信號(hào)對(duì)觸

23、發(fā)器不會(huì)起作用。其他時(shí)間里輸入信號(hào)對(duì)觸發(fā)器不會(huì)起作用。CPTQQ 在時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號(hào)在時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號(hào)T 值的不同，僅具有值的不同，僅具有保持和翻轉(zhuǎn)保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，稱為功能的電路，稱為T 觸發(fā)器。即當(dāng)觸發(fā)器。即當(dāng)T=0時(shí)能保持觸發(fā)器狀態(tài)不變，時(shí)能保持觸發(fā)器狀態(tài)不變，T=1時(shí)觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器。時(shí)觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器。 （1）慣用符號(hào)）慣用符號(hào) （2）特性方程）特性方程nnQTQ1輸入信號(hào)輸入信號(hào)CP下降沿時(shí)刻有效下降沿時(shí)刻有效 （3）特性表）特性表 TCPQnQn+1備注備注000保持保持011保持保持101翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)110翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn) （4）狀態(tài)圖）狀態(tài)圖 10

24、0110圖中圓圈表示觸發(fā)圖中圓圈表示觸發(fā)器的狀態(tài)器的狀態(tài)0和和1，其，其他數(shù)字表示他數(shù)字表示T 的取值的取值 早期集成觸發(fā)器的品種和類型很多，后來(lái)逐漸歸并成兩大類，一種是早期集成觸發(fā)器的品種和類型很多，后來(lái)逐漸歸并成兩大類，一種是JK 型觸發(fā)器，另一種是型觸發(fā)器，另一種是D 型觸發(fā)器。作為小規(guī)模集成觸發(fā)器，它們已經(jīng)能夠滿型觸發(fā)器。作為小規(guī)模集成觸發(fā)器，它們已經(jīng)能夠滿足各種情況下對(duì)時(shí)鐘觸發(fā)器的需求了。而且，不同類型時(shí)鐘觸發(fā)器之間還可足各種情況下對(duì)時(shí)鐘觸發(fā)器的需求了。而且，不同類型時(shí)鐘觸發(fā)器之間還可以相互轉(zhuǎn)換，由以相互轉(zhuǎn)換，由JK 觸發(fā)器和觸發(fā)器和D 觸發(fā)器這兩種觸發(fā)器，通過(guò)轉(zhuǎn)換就可以得到觸發(fā)器這

25、兩種觸發(fā)器，通過(guò)轉(zhuǎn)換就可以得到其他類型的觸發(fā)器。其他類型的觸發(fā)器。 （5）主要特點(diǎn)）主要特點(diǎn) T 觸發(fā)器大多由其他類型的觸發(fā)器改接而成，實(shí)際生產(chǎn)的集成電路比較少。觸發(fā)器大多由其他類型的觸發(fā)器改接而成，實(shí)際生產(chǎn)的集成電路比較少。比如比如JK 觸發(fā)器使觸發(fā)器使J=K=T 便成為便成為T 觸發(fā)器。觸發(fā)器。具有保持和翻轉(zhuǎn)功能。具有保持和翻轉(zhuǎn)功能。此外，還有此外，還有T / 觸發(fā)器，與觸發(fā)器，與T 型觸發(fā)器類似。但它在時(shí)鐘脈沖作用下只具有翻型觸發(fā)器類似。但它在時(shí)鐘脈沖作用下只具有翻轉(zhuǎn)功能，即每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次。實(shí)際上在轉(zhuǎn)功能，即每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次。實(shí)際上在T 型觸發(fā)器中令型觸發(fā)器中令T=

26、1既可既可成為成為T / 型觸發(fā)器。型觸發(fā)器。（1）寫(xiě)出已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程。（2）變換待求觸發(fā)器的特性方程，使之形式與已有觸發(fā)器的特性方程一致。（3）比較已有和待求觸發(fā)器的特性方程，根據(jù)兩個(gè)方程相等的原則求出轉(zhuǎn)換邏輯。（4）根據(jù)轉(zhuǎn)換邏輯畫(huà)出邏輯電路圖。利用令已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程相等的原則，求出轉(zhuǎn)換邏輯。JK觸發(fā)器觸發(fā)器D觸發(fā)器觸發(fā)器1J C11KDQQ1CP寫(xiě)出D觸發(fā)器的特性方程，并進(jìn)行變換，使之形式與JK觸發(fā)器的特性方程一致：nnnnnDQQDQQDDQ)(1與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：DKDJ電電路路圖圖1 1、將、將JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為D、T和和T觸

27、發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器特性方程：nnnnQTQTQTQ1與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：TKTJ電電路路圖圖1J C11KTQQCPJK觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器01T=1/1/0/0/CPTQQ狀狀態(tài)態(tài)圖圖時(shí)時(shí)序序圖圖JK觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器在數(shù)字電路中，凡每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次的電路，都稱為T觸發(fā)器。特性表特性表邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) CP Q Q C1QnQn +1功 能0110nnQQ1翻 轉(zhuǎn)TKTJT 觸發(fā)器特性方程：與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：電電路路圖圖1J C11K1QQCPnnQQ1變換T觸發(fā)器的特性方程：nnnnQQQQ11111CPQQ01狀狀態(tài)態(tài)圖圖時(shí)時(shí)序序圖圖2

28、2、將、將D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為JK、T和和T觸發(fā)器觸發(fā)器D觸發(fā)器觸發(fā)器JK觸發(fā)器觸發(fā)器nnQKQJDJ1D C1QQCP1&1KD觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器nQTDT1D C1QQCP=1D觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器nQD CP1D C1QQ本節(jié)小結(jié)觸發(fā)器是數(shù)字電路的極其重要的基本單元。觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在外界信號(hào)作用下，可以從一個(gè)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)穩(wěn)態(tài)；無(wú)外界信號(hào)作用時(shí)狀態(tài)保持不變。因此，觸發(fā)器可以作為二進(jìn)制存儲(chǔ)單元使用。觸發(fā)器的邏輯功能可以用真值表、卡諾圖、特性方程、狀態(tài)圖和波形圖等5種方式來(lái)描述。觸發(fā)器的特性方程是表示其邏輯功能的重要邏輯函數(shù)，在分析和設(shè)計(jì)時(shí)序電路時(shí)常用來(lái)

29、作為判斷電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換的依據(jù)。各種不同邏輯功能的觸發(fā)器的特性方程為：RS觸發(fā)器：Qn+1=S+RQn，其約束條件為：RS0JK觸發(fā)器： Qn+1=JQn+KQnD觸發(fā)器： Qn+1=DT觸發(fā)器： Qn+1=TQn+TQnT觸發(fā)器： Qn+1=Qn同一種功能的觸發(fā)器，可以用不同的電路結(jié)構(gòu)形式來(lái)實(shí)現(xiàn)；反過(guò)來(lái)，同一種電路結(jié)構(gòu)形式，可以構(gòu)成具有不同功能的各種類型觸發(fā)器。在數(shù)字電路中，能夠記憶輸入脈沖個(gè)數(shù)的電路稱為計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器1 1、二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器、二

30、進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器3位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器 000001010011 /1 /0 111110101100 /0 /0 /0 /0 /0 /0排列順序： /C nnnQQQ012狀態(tài)圖nnnQQQC012輸出方程：CPCPCPCP210時(shí)鐘方程：C PQ0Q1Q2C時(shí)序圖FF0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次FF1在Q0=1時(shí)，在下一個(gè)CP觸發(fā)沿到來(lái)時(shí)翻轉(zhuǎn)。FF2在Q0=Q1=1時(shí)，在下一個(gè)CP觸發(fā)沿到來(lái)時(shí)翻轉(zhuǎn)。100 KJnQKJ011nnQQKJ0122Q0Q0 CFF0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21J C11K 1J C1 1K1J C11K&1&由于

31、沒(méi)有無(wú)效狀態(tài)，電路能自啟動(dòng)。nnnnnnnnnnnQQQQKJQQKJQKJKJ0132110122011001推廣到n位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)方程輸出方程nnnnnnQQQQC01213位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器選用3個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。狀態(tài)圖輸出方程： 000001010011/1 /0111110101100 /0 /0 /0 /0 /0 /0排列順序： /B nnnQQQ012CPCPCPCP210時(shí)鐘方程：nnnQQQB012CPQ0Q1Q2B時(shí)序圖FF0每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次FF1在Q0=0時(shí)，在下一個(gè)CP觸發(fā)沿到

32、來(lái)時(shí)翻轉(zhuǎn)。FF2在Q0=Q1=0時(shí)，在下一個(gè)CP觸發(fā)沿到來(lái)時(shí)翻轉(zhuǎn)。100 KJnQKJ011nnQQKJ0122Q0Q0 B1FF0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21J C11K 1J C1 1K1J C11K&電路圖由于沒(méi)有無(wú)效狀態(tài)，電路能自啟動(dòng)。nnnnnnnnnnnQQQQKJQQKJQKJKJ0132110122011001推廣到n位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)方程輸出方程nnnnnnQQQQB01213位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器設(shè)用U/D表示加減控制信號(hào)，且U/D0時(shí)作加計(jì)數(shù)，U/D 1時(shí)作減計(jì)數(shù)，則把二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器的驅(qū)動(dòng)方程和U/D相與，把減法計(jì)數(shù)器

33、的驅(qū)動(dòng)方程和U/D相與，再把二者相加，便可得到二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器的驅(qū)動(dòng)方程。nnnnnnQQDUQQDUKJQDUQDUKJKJ010122001100/1輸出方程nnnnnnQQQDUQQQDUBC210210/Q0Q0 C/B1FF0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K1&1&1&1U/D電路圖 74LS161 Q0 Q1 Q2 Q3(b) 邏輯功能示意圖(a) 引腳排列圖 16 15 14 13 12 11 10 974LS161 1 2 3 4 5 6 7 8VCC CO Q0 Q1 Q2 Q3 CTT LDCR CP

34、 D0 D1 D2 D3 CTP GND CR D0 D1 D2 D3 CTT CTP CP CO LD4位集成二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器位集成二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器74LS161/163CR=0時(shí)異步清零。CR=1、LD=0時(shí)同步置數(shù)。CR=LD=1且CPT=CPP=1時(shí)，按照4位自然二進(jìn)制碼進(jìn)行同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)。CR=LD=1且CPTCPP=0時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)保持不變。 CC4520 Q0 Q1 Q2 Q3(b) 邏輯功能示意圖(a) 引腳排列圖 16 15 14 13 12 11 10 9CC4520 1 2 3 4 5 6 7 8VDD 2CR 2Q3 2Q2 2Q1 2Q0 2EN 2CP1CP

35、 1EN 1Q0 1Q1 1Q2 1Q3 1CR VSS EN CP CR雙雙4位集成二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器位集成二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器CC4520CR=1時(shí)，異步清零。CR=0、EN=1時(shí)，在CP脈沖上升沿作用下進(jìn)行加法計(jì)數(shù)。CR=0、CP=0時(shí)，在EN脈沖下降沿作用下進(jìn)行加法計(jì)數(shù)。CR=0、EN=0或CR=0、CP=1時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)保持不變。D1 Q1 Q0 CT U/D Q2 Q3 GND RC CO/BO LD 74LS191 Q0 Q1 Q2 Q3(b) 邏輯功能示意圖(a) 引腳排列圖 16 15 14 13 12 11 10 974LS191 1 2 3 4 5 6 7 8VCC D

36、0 CP RC CO/BO LD D2 D3 D0 D1 D2 D3 CT U/D CP4位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74LS191U/D是加減計(jì)數(shù)控制端；CT是使能端；LD是異步置數(shù)控制端；D0D3是并行數(shù)據(jù)輸入端；Q0Q3是計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出端；CO/BO是進(jìn)位借位信號(hào)輸出端；RC是多個(gè)芯片級(jí)聯(lián)時(shí)級(jí)間串行計(jì)數(shù)使能端，CT0，CO/BO1時(shí)，RCCP，由RC端產(chǎn)生的輸出進(jìn)位脈沖的波形與輸入計(jì)數(shù)脈沖的波形相同。4位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器位集成二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74LS193 BO CO LD 74LS193 Q0 Q1 Q2 Q3(b) 邏輯功能示意圖(a) 引腳排列圖

37、 16 15 14 13 12 11 10 974LS193 1 2 3 4 5 6 7 8VCC D0 CR CO BO LD D2 D3D1 Q1 Q0 CPD CPU Q2 Q3 GND D0 D1 D2 D3 CR CPU CPDCR是異步清零端，高電平有效；LD是異步置數(shù)端，低電平有效；CPU是加法計(jì)數(shù)脈沖輸入端；CPD是減法計(jì)數(shù)脈沖輸入端； D0D3是并行數(shù)據(jù)輸入端；Q0Q3是計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出端； CO是進(jìn)位脈沖輸出端；BO是借位脈沖輸出端；多個(gè)74LS193級(jí)聯(lián)時(shí)，只要把低位的CO端、BO端分別與高位的CPU、CPD連接起來(lái)，各個(gè)芯片的CR端連接在一起，LD端連接在一起，就可以了。

38、選用4個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2 、FF3表示。 00000001001000110100 /1 /0 10011000011101100101 /0 /0 /0 /0 /0 /0 /0 /0排列順序： /C nnnnQQQQ01232 2、十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器狀態(tài)圖輸出方程：時(shí)鐘方程：nnQQC03CPCPCPCPCP3210C 的卡諾圖00011110000000100111001000nnQQ23nnQQ01十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器(a) 10nQ的卡諾圖00011110001110100011001011nnQQ23nnQQ

39、01nnQQ0100011110000001010110010100100110000011010010001000110111nnQQ23次態(tài)卡諾圖nnnnQQQQ0001011(b) 11nQ的卡諾圖00011110000000111011001011nnQQ23nnQQ01nnnnnnQQQQQQ101031100011110000100101011101001nnQQ23nnQQ01(c) 12nQ的卡諾圖nnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQ20120102120121200011110000010100011011000nnQQ23nnQQ01(d) 13nQ的卡

40、諾圖nnnnnnnQQQQQQQ30301213狀態(tài)方程nnnnnnnnnQKQQQJQQKJQKQQJKJ03012301220103100,1 CFF0 FF1 FF2 FF3Q1Q1Q0Q01CPQ2Q2 1J C11K 1J C1 1K1J C11K&Q3Q3 1J C11K&電路圖比較，得驅(qū)動(dòng)方程：將無(wú)效狀態(tài)10101111分別代入狀態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算，可以驗(yàn)證在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動(dòng)。nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ30301213201201121010311001011nnnQKQJ

41、Q1十進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器十進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器選用4個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2 、FF3表示。 /0 /0 /0 /0 00000001001000110100 /1 /0 10011000011101100101 /0 /0 /0 /0排列順序： /B nnnnQQQQ0123狀態(tài)圖輸出方程：時(shí)鐘方程：nnnnQQQQB0123CPCPCPCPCP3210B 的卡諾圖00011110001000100011001000nnQQ23nnQQ01(a) 10nQ的卡諾圖00011110001110100011001011nnQQ23nnQQ01nnQQ0100011

42、110001001001101110100000100100011001001101000010101nnQQ23nnnnQQQQ0001011(b) 11nQ的卡諾圖00011110000110100011111000nnQQ23nnQQ01nnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQ1010320101301211nnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQ201203021202312nnnnnnnQQQQQQQ30301213狀態(tài)方程00011110000010101011011001nnQQ23nnQQ01(c) 12nQ的卡諾圖0001111000100

43、0100111001000nnQQ23nnQQ01(d) 13nQ的卡諾圖次態(tài)卡諾圖Q0Q0FF0 FF1 FF2 FF3 BQ1Q1Q2Q21CP 1J C11K 1J C1 1K1J C11K&Q3Q3 1J C11K&比較，得驅(qū)動(dòng)方程：將無(wú)效狀態(tài)10101111分別代入狀態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算，可以驗(yàn)證在CP脈沖作用下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動(dòng)。nnnnnnnnnnnnQKQQQJQQKQQJQKQQQJKJ03012301203201023100,1電路圖nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ30301213201

44、2031210102311001011nnnQKQJQ11 1、用同步清零端或置數(shù)端歸、用同步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成零構(gòu)成N進(jìn)置計(jì)數(shù)器進(jìn)置計(jì)數(shù)器2 2、用異步清零端或置數(shù)端歸、用異步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成零構(gòu)成N進(jìn)置計(jì)數(shù)器進(jìn)置計(jì)數(shù)器（1）寫(xiě)出狀態(tài)SN-1的二進(jìn)制代碼。（2）求歸零邏輯，即求同步清零端或置數(shù)控制端信號(hào)的邏輯表達(dá)式。（3）畫(huà)連線圖。（1）寫(xiě)出狀態(tài)SN的二進(jìn)制代碼。（2）求歸零邏輯，即求異步清零端或置數(shù)控制端信號(hào)的邏輯表達(dá)式。（3）畫(huà)連線圖。利用集成計(jì)數(shù)器的清零端和置數(shù)端實(shí)現(xiàn)歸零，從而構(gòu)成按自然態(tài)序進(jìn)行計(jì)數(shù)的N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。在前面介紹的集成計(jì)數(shù)器中，清零、置數(shù)均采用同步方式的有7

45、4LS163；均采用異步方式的有74LS193、74LS197、74LS192；清零采用異步方式、置數(shù)采用同步方式的有74LS161、74LS160；有的只具有異步清零功能，如CC4520、74LS190、74LS191；74LS90則具有異步清零和異步置9功能。3 3、N N進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器用74LS163來(lái)構(gòu)成一個(gè)十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（1）寫(xiě)出狀態(tài)SN-1的二進(jìn)制代碼。（3）畫(huà)連線圖。 CO LD CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CTT CTP CP&11(a) 用 同 步清 零 端 CR 歸 零 74LS163nnnNNQQQPPPPLDCR01311111

46、1,SN-1S12-1S111011（2）求歸零邏輯。D0D3可隨意處理可隨意處理D0D3必須都接必須都接0 CO LD CR Q0 Q1 Q2 Q3 D0 D1 D2 D3 CTT CTP CP&11(b) 用同 步 置 數(shù) 端 LD 歸 零 74LS163本節(jié)小結(jié)計(jì)數(shù)器是一種應(yīng)用十分廣泛的時(shí)序電路，除用于計(jì)數(shù)、分頻外，計(jì)數(shù)器是一種應(yīng)用十分廣泛的時(shí)序電路，除用于計(jì)數(shù)、分頻外，還廣泛用于數(shù)字測(cè)量、運(yùn)算和控制，從小型數(shù)字儀表，到大型數(shù)字電還廣泛用于數(shù)字測(cè)量、運(yùn)算和控制，從小型數(shù)字儀表，到大型數(shù)字電子計(jì)算機(jī)，幾乎無(wú)所不在，是任何現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)中不可缺少的組成部子計(jì)算機(jī)，幾乎無(wú)所不在，是任何現(xiàn)

47、代數(shù)字系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。分。計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器可利用觸發(fā)器和門電路構(gòu)成。但在實(shí)際工作中，主要是利可利用觸發(fā)器和門電路構(gòu)成。但在實(shí)際工作中，主要是利用集成計(jì)數(shù)器來(lái)構(gòu)成。在用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成用集成計(jì)數(shù)器來(lái)構(gòu)成。在用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)，需要利進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)，需要利用清零端或置數(shù)控制端，讓電路跳過(guò)某些狀態(tài)來(lái)獲得用清零端或置數(shù)控制端，讓電路跳過(guò)某些狀態(tài)來(lái)獲得N N進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 數(shù)字電路按數(shù)字電路按邏輯功能和電路組成的特點(diǎn)邏輯功能和電路組成的特點(diǎn)的不同可分為兩大類，一類是前面的不同可分為兩大類，一類是前面所介紹的所介紹的組合邏輯電路組合邏輯電路，另一類就是，另一類就是時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏

48、輯電路。 在數(shù)字電路中，在數(shù)字電路中，任一時(shí)刻的穩(wěn)定輸出不僅取決于該時(shí)刻的輸入，而且還和任一時(shí)刻的穩(wěn)定輸出不僅取決于該時(shí)刻的輸入，而且還和電路原來(lái)狀態(tài)有關(guān)的電路電路原來(lái)狀態(tài)有關(guān)的電路叫做時(shí)序邏輯電路，簡(jiǎn)稱時(shí)序電路。叫做時(shí)序邏輯電路，簡(jiǎn)稱時(shí)序電路。 時(shí)序邏輯電路一般模型時(shí)序邏輯電路一般模型 組合邏輯電路組合邏輯電路存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)電路xx1i輸輸入入yy1j輸輸出出qq1gww1k反饋信號(hào)反饋信號(hào)1 1邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式 X(x1，x2，x3xi)、Y（y y1 1，y y2 2，y y3 3y yj j）、）、W（w 1 1，w 2 2，w 3 3w K K）和和Q（q1 1，q2 2，q3 3

49、，qg g），），分別代表分別代表時(shí)序電路的現(xiàn)在輸入信號(hào)、現(xiàn)在輸出信號(hào)時(shí)序電路的現(xiàn)在輸入信號(hào)、現(xiàn)在輸出信號(hào)、存儲(chǔ)電路的現(xiàn)在輸入和輸出信號(hào)存儲(chǔ)電路的現(xiàn)在輸入和輸出信號(hào)，那么，這些信號(hào)之間的邏輯關(guān)系就可以用下，那么，這些信號(hào)之間的邏輯關(guān)系就可以用下面三個(gè)關(guān)系式表示：面三個(gè)關(guān)系式表示：Y（tn）= =F X（tn），），Q（tn） （1 1）W（tn）= =G X（tn），），Q（tn） （2 2） Q（tn+1）= =F X（tn），），Q（tn） （3 3）式中式中tn、tn+1是相鄰的兩個(gè)離散時(shí)間是相鄰的兩個(gè)離散時(shí)間。關(guān)系式（。關(guān)系式（1 1）為輸出方程，）為輸出方程，Y為電路為電路的輸出信號(hào)

50、；關(guān)系式（的輸出信號(hào)；關(guān)系式（2 2）為驅(qū)動(dòng)方程或激勵(lì)方程，）為驅(qū)動(dòng)方程或激勵(lì)方程，W為存儲(chǔ)電路的驅(qū)動(dòng)或激為存儲(chǔ)電路的驅(qū)動(dòng)或激勵(lì)信號(hào)；關(guān)系式（勵(lì)信號(hào)；關(guān)系式（3 3）為狀態(tài)方程，）為狀態(tài)方程，Q為存儲(chǔ)電路的狀態(tài)，稱狀態(tài)變量。為存儲(chǔ)電路的狀態(tài)，稱狀態(tài)變量。 時(shí)序邏輯電路的表示方法時(shí)序邏輯電路的表示方法 2 2狀態(tài)表狀態(tài)表 若若以表格的形式來(lái)描述時(shí)序邏輯電路的邏輯功能以表格的形式來(lái)描述時(shí)序邏輯電路的邏輯功能，并能具體直觀的表達(dá)，并能具體直觀的表達(dá)時(shí)序邏輯電路各個(gè)信號(hào)之間對(duì)應(yīng)的取值關(guān)系，即將之稱為狀態(tài)表。時(shí)序邏輯電路各個(gè)信號(hào)之間對(duì)應(yīng)的取值關(guān)系，即將之稱為狀態(tài)表。3 3狀態(tài)圖狀態(tài)圖 若若以幾何圖形的形

51、式來(lái)描述時(shí)序邏輯電路的邏輯功能以幾何圖形的形式來(lái)描述時(shí)序邏輯電路的邏輯功能，并能具體直觀的表，并能具體直觀的表達(dá)時(shí)序邏輯電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律及相應(yīng)輸入、輸出取值情況，即將之稱為狀態(tài)圖達(dá)時(shí)序邏輯電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律及相應(yīng)輸入、輸出取值情況，即將之稱為狀態(tài)圖4 4時(shí)序圖時(shí)序圖 反映時(shí)鐘脈沖反映時(shí)鐘脈沖CPCP、輸入信號(hào)和時(shí)序邏輯電路各個(gè)狀態(tài)之間輸入信號(hào)和時(shí)序邏輯電路各個(gè)狀態(tài)之間在時(shí)間上的對(duì)在時(shí)間上的對(duì) 應(yīng)關(guān)系應(yīng)關(guān)系的工作波形叫做時(shí)序圖。的工作波形叫做時(shí)序圖。5 5卡諾圖卡諾圖利用卡諾圖也可描述時(shí)序邏輯電路的邏輯功能。利用卡諾圖也可描述時(shí)序邏輯電路的邏輯功能。 時(shí)序邏輯電路的表示方法時(shí)序邏輯電路的表示方法

52、時(shí)序邏輯電路一般分類時(shí)序邏輯電路一般分類1 1按時(shí)序邏輯電路的邏輯功能來(lái)分按時(shí)序邏輯電路的邏輯功能來(lái)分時(shí)序電路按邏輯功能可分為時(shí)序電路按邏輯功能可分為計(jì)數(shù)器、寄存器、移位寄存器、讀計(jì)數(shù)器、寄存器、移位寄存器、讀/ /寫(xiě)存儲(chǔ)器和寫(xiě)存儲(chǔ)器和順序脈沖發(fā)生器順序脈沖發(fā)生器等。事實(shí)上，在實(shí)際生產(chǎn)生活及科研活動(dòng)中，完成各種操作的等。事實(shí)上，在實(shí)際生產(chǎn)生活及科研活動(dòng)中，完成各種操作的時(shí)序邏輯電路是千變?nèi)f化不勝枚舉的，此處提到的只是比較典型的幾種電路而時(shí)序邏輯電路是千變?nèi)f化不勝枚舉的，此處提到的只是比較典型的幾種電路而已。已。2 2按時(shí)序電路中觸發(fā)器的狀態(tài)變化分按時(shí)序電路中觸發(fā)器的狀態(tài)變化分時(shí)序電路按電路中觸

53、發(fā)器的狀態(tài)變化可分為時(shí)序電路按電路中觸發(fā)器的狀態(tài)變化可分為同步時(shí)序邏輯電路和異步時(shí)序邏同步時(shí)序邏輯電路和異步時(shí)序邏輯電路輯電路。同步時(shí)序邏輯電路：同步時(shí)序邏輯電路：是同步電路狀態(tài)改變時(shí)，電路中要更新?tīng)顟B(tài)的觸發(fā)器是是同步電路狀態(tài)改變時(shí)，電路中要更新?tīng)顟B(tài)的觸發(fā)器是同時(shí)翻轉(zhuǎn)的同時(shí)翻轉(zhuǎn)的。在這種時(shí)序電路中，觸發(fā)器的狀態(tài)改變是同一個(gè)時(shí)鐘脈沖控制的。在這種時(shí)序電路中，觸發(fā)器的狀態(tài)改變是同一個(gè)時(shí)鐘脈沖控制的，即各個(gè)觸發(fā)器的，即各個(gè)觸發(fā)器的CPCP時(shí)鐘信號(hào)都是同一輸入時(shí)鐘脈沖。時(shí)鐘信號(hào)都是同一輸入時(shí)鐘脈沖。異步時(shí)序邏輯電路：異步時(shí)序邏輯電路：電路狀態(tài)改變時(shí)，電路中要更新?tīng)顟B(tài)的觸發(fā)器有的先翻電路狀態(tài)改變時(shí)，電路

54、中要更新?tīng)顟B(tài)的觸發(fā)器有的先翻轉(zhuǎn)，有的后翻轉(zhuǎn)，是異步進(jìn)行的轉(zhuǎn)，有的后翻轉(zhuǎn)，是異步進(jìn)行的。在這種時(shí)序電路中，有的觸發(fā)器以輸入信號(hào)。在這種時(shí)序電路中，有的觸發(fā)器以輸入信號(hào)作為其作為其CPCP脈沖，有的觸發(fā)器以其他觸發(fā)器的輸出作為脈沖，有的觸發(fā)器以其他觸發(fā)器的輸出作為CPCP脈沖。脈沖。此外，還有按此外，還有按輸出除與電路的現(xiàn)態(tài)有關(guān)，是否還與電路的輸入信號(hào)有關(guān)，可輸出除與電路的現(xiàn)態(tài)有關(guān)，是否還與電路的輸入信號(hào)有關(guān)，可分為分為Moore型和型和Mealy型時(shí)序電路型時(shí)序電路等不同的分類方法。等不同的分類方法。電路圖電路圖時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程和輸出方程狀態(tài)方程狀態(tài)方程狀態(tài)圖、狀態(tài)

55、表或狀態(tài)圖、狀態(tài)表或時(shí)序圖時(shí)序圖判斷電路邏輯功能判斷電路邏輯功能1235計(jì)算計(jì)算4 YQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K&Q0Q0FF0 FF1 FF2CPCPCPCPCP012nnQQY21nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212 時(shí)鐘方程輸出方程同步時(shí)序電路的時(shí)鐘方程可省去不寫(xiě)。驅(qū)動(dòng)方程1寫(xiě)寫(xiě)方方程程式式2求狀態(tài)方程求狀態(tài)方程JK觸發(fā)器的特性方程：nnnQKQJQ1將各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQKQJQQQQQQQKQJQQQQQQQKQJQ20202000010

56、0101011111112121222212現(xiàn) 態(tài)次 態(tài)輸 出nnnQQQ012 101112 nnnQQQY3計(jì)算、列狀態(tài)表計(jì)算、列狀態(tài)表nnnnnnnnQQYQQQQQQ212100111120 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 10 1 11 0 11 1 10 0 00 1 01 0 01 1 0000011004畫(huà)狀態(tài)圖、時(shí)序圖畫(huà)狀態(tài)圖、時(shí)序圖 000001011/1/0100110111/0 /0/0 /0(a) 有效循環(huán)010 101(b) 無(wú)效循環(huán)/0/1排列順序： /Y nnnQQQ012狀態(tài)圖狀態(tài)圖CPQ0Q1Q2Y5電路電

57、路功能功能時(shí)時(shí)序序圖圖有效循環(huán)的6個(gè)狀態(tài)分別是05這6個(gè)十進(jìn)制數(shù)字的格雷碼，并且在時(shí)鐘脈沖CP的作用下，這6個(gè)狀態(tài)是按遞增規(guī)律變化的，即：000001011111110100000所以這是一個(gè)用格雷碼表示的六進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。當(dāng)對(duì)第6個(gè)脈沖計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)器又重新從000開(kāi)始計(jì)數(shù)，并產(chǎn)生輸出Y1。CPQ2Q21D C11D C1Q1Q1FF0 FF1 FF21D C1Q0Q0電路沒(méi)有單獨(dú)的輸出，為穆?tīng)栃蜁r(shí)序電路。異步時(shí)序電路，時(shí)鐘方程：驅(qū)動(dòng)方程：1寫(xiě)寫(xiě)方方程程式式CPCPQCPQCP00112，nnnQDQDQD001122，上升沿時(shí)刻有效上升沿時(shí)刻有效上升沿時(shí)刻有效CP Q Q 00100111112212nnnnnnQDQQDQQDQDQn12求狀態(tài)方程求狀態(tài)方程D觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：3計(jì)算、列狀態(tài)表計(jì)算、列狀態(tài)表現(xiàn) 態(tài)次 態(tài)注nnnQQQ012 101112nnnQQQ時(shí)鐘條件0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11 1