第13章 觸發(fā)器與時序邏輯電路

1、123 ， 原來狀態(tài)原來狀態(tài)當前輸入當前輸入4“0”和和“1”態(tài)態(tài)；“0”0”或或“1”1”2.2.；5&G1& G2兩互補輸出端兩互補輸出端兩輸入端兩輸入端反饋線反饋線6觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系 ？101設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)態(tài)翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為“0”態(tài)態(tài) (1) SD=1，RD = 0&G1& G27設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)態(tài)10觸發(fā)器為觸發(fā)器為“0”態(tài)態(tài)復(fù)位復(fù)位 結(jié)論結(jié)論: 不論觸發(fā)器原來為何不論觸發(fā)器原來為何種狀態(tài)，當種狀態(tài)，當 時，將使觸發(fā)器時，將使觸發(fā)器置置“0”或或稱為稱為復(fù)位復(fù)位。&G1& G2

2、DDS =1,R =0 (1) SD=1，RD = 08設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)態(tài)0翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)態(tài)(2) SD=0，RD = 1&G1& G29設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為“1”態(tài)態(tài)01觸發(fā)器為觸發(fā)器為“1”態(tài)態(tài)置位置位&G1&G2結(jié)論結(jié)論: 不論觸發(fā)器原不論觸發(fā)器原來為何種狀態(tài)，來為何種狀態(tài)，當當 時，時，將使觸發(fā)器將使觸發(fā)器置置“1”或稱為或稱為置位置位。DDS =0,R =1(2) SD=0，RD = 110設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)態(tài)1保持保持“0”態(tài)態(tài)(3) SD=1，RD = 1&G1&G211設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為“1”態(tài)態(tài)11&QQG

3、1&G2R結(jié)論結(jié)論: 當當 時，時，觸發(fā)器觸發(fā)器保持原來的保持原來的狀態(tài)狀態(tài)，即觸發(fā)器具，即觸發(fā)器具有保持、記憶功能有保持、記憶功能DDS =R1 (3) SD=1，RD = 1保持保持“1”態(tài)態(tài)12110011(4) SD=0，RD = 0若若G1先翻轉(zhuǎn)：先翻轉(zhuǎn)： 觸發(fā)器為觸發(fā)器為“0”態(tài)態(tài)觸發(fā)器為觸發(fā)器為“1”態(tài)態(tài)若若G2先翻轉(zhuǎn)：先翻轉(zhuǎn)：結(jié)論結(jié)論: 當當 時，觸發(fā)器兩互補輸時，觸發(fā)器兩互補輸出端均為出端均為“1”，非，非觸發(fā)器定義狀態(tài)；觸發(fā)器定義狀態(tài)；DD0SR &G1& G2不確定，禁止不確定，禁止13邏輯符號邏輯符號QQSDRDSDRDQ1 0 0 置置00 1

4、 1 置置11 1 不變不變 保持保持0 0 同時變同時變 1后不確定后不確定功能功能低電平有低電平有效效14不定不定不定不定DSDRQQ設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為“1”態(tài)態(tài)當當 SD, RD 撤去時，撤去時，觸發(fā)器狀態(tài)不定觸發(fā)器狀態(tài)不定15基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器時鐘控制電路時鐘控制電路& G4SR& G3CP& G1& G2SDRDQQ 觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時刻受統(tǒng)一時鐘脈沖的控制觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時刻受統(tǒng)一時鐘脈沖的控制16當當CP=0時：時：01111& G1& G2SDRDQQ& G4SR& G3CP說明：說明：被封被封鎖鎖 171打開打開11

5、& G1& G2SDRDQQ& G4SR& G3CP當當CP=1時：時：18101(1) S=0, R=00011觸發(fā)器保持原態(tài)觸發(fā)器保持原態(tài)11& G1& G2SDRDQQ& G4SR& G3CP功能分析：功能分析：10(2) S = 0, R= 1觸發(fā)器置觸發(fā)器置“0”101900111(3) S =1, R= 0觸發(fā)器置觸發(fā)器置“1”11& G1& G2SDRDQQ& G4SR& G3CP(4) S =1, R= 1 當時鐘由當時鐘由 1變變 0 后后觸發(fā)器狀態(tài)不定觸發(fā)器狀態(tài)不定010111Q

6、=0Q=1011120Qn+1時鐘到來后觸發(fā)器的狀態(tài)時鐘到來后觸發(fā)器的狀態(tài)邏輯符號邏輯符號QQSRCPSDRDCPSRQn+111100Qn111010復(fù)位復(fù)位111101置位置位11111不定不定/禁用禁用110QnDSDR鐘控鐘控RS觸發(fā)器狀態(tài)表觸發(fā)器狀態(tài)表21不定不定不定不定Q0 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1QnDSDR1234Q220 將鐘控將鐘控RS觸發(fā)器上增加兩條反饋線觸發(fā)器上增加兩條反饋線2. JK觸發(fā)器觸發(fā)器JK&G2&G1&G4&G3SRCPDSDRQQCP JK Qn+1說明說明功能表功能表0101100Qn保持保持1

7、11計數(shù)計數(shù)0 Qn保持保持1010復(fù)位復(fù)位11010001111101 置位置位10111 01110100111nQ23邏輯符號邏輯符號CPQJKSDRDQ次態(tài)方程次態(tài)方程JK 觸發(fā)器工作波形觸發(fā)器工作波形(設(shè)初態(tài)為設(shè)初態(tài)為0 )n+1nnQ=JQ +KQ CPJKQ24 將鐘控將鐘控RS觸發(fā)器上加觸發(fā)器上加一條反饋線一條反饋線 3. D觸發(fā)器觸發(fā)器CPDQn+1說明說明100復(fù)位復(fù)位111置位置位0Qn保持保持邏輯符號邏輯符號D功能表功能表次態(tài)方程次態(tài)方程&G2&G1Q&G4&G3SRCPDSDRQ1001101100n+1Q=DD CPQQDSDR25

8、可由可由D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成成T觸發(fā)器觸發(fā)器 4. T觸發(fā)器觸發(fā)器CPTQn+1說明說明10Q保持保持11計數(shù)計數(shù)邏輯符號邏輯符號Q功能表功能表次態(tài)方程次態(tài)方程n+1Q=TQ QCPC1S1DRDRDSQT=1T CPQQDSDR26CPQ 若將若將 T 端固定接端固定接1，其邏輯功能？，其邏輯功能？n+1n1Q=Q = 是一種具有計數(shù)功是一種具有計數(shù)功能的觸發(fā)器，稱它為能的觸發(fā)器，稱它為T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 nQ則次態(tài)方程為：則次態(tài)方程為：27從觸發(fā)器從觸發(fā)器主觸發(fā)器主觸發(fā)器S =JQR =KQ 1 互補時鐘互補時鐘控制主、控制主、從觸發(fā)器從觸發(fā)器不能同時不能同時翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)RS C從觸發(fā)器從

9、觸發(fā)器QQQQSDRDR C主觸發(fā)器主觸發(fā)器Q JKQ S CPCP281主觸發(fā)器主觸發(fā)器 主觸發(fā)器主觸發(fā)器CP1RS C從觸發(fā)器從觸發(fā)器QQQQSDRDR C主觸發(fā)器主觸發(fā)器Q JKQ S 2910主觸發(fā)器封鎖主觸發(fā)器封鎖CP101RS 從觸發(fā)器從觸發(fā)器QQQQSDRDR Q JKQ S CP 主觸發(fā)器主觸發(fā)器3001注意：要求注意：要求CP高電平高電平期間期間J、K的狀態(tài)保持不變。的狀態(tài)保持不變。1RS 從觸發(fā)器從觸發(fā)器QQQQSDRDR Q JKQ S CP 主觸發(fā)器主觸發(fā)器01CP總結(jié)：總結(jié)：1. CP1時：時：主觸發(fā)器主觸發(fā)器接收輸入信號，從觸發(fā)器接收輸入信號，從觸發(fā)器狀態(tài)保持不變狀

10、態(tài)保持不變 2. CP下降沿下降沿( 由由1到到0 )：觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)(主、從觸發(fā)器主、從觸發(fā)器狀態(tài)一致狀態(tài)一致)。3.CP0時：時：主觸發(fā)器主觸發(fā)器封鎖封鎖, J、K不起作用不起作用311RS 從觸發(fā)器從觸發(fā)器QQQQSDRDR Q JKQ S CP 主觸發(fā)器主觸發(fā)器01CP010(1)J=1, K=1 設(shè)觸發(fā)器原設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為“0”態(tài)態(tài)翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)態(tài)11 011010100101狀態(tài)狀態(tài)不變不變狀態(tài)狀態(tài)不變不變32CP01010設(shè)觸發(fā)器原設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為“1”態(tài)態(tài)每來一個時鐘脈沖，每來一個時鐘脈沖，狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，即即具有計數(shù)功能。具有計數(shù)功能。(1) J=

11、1, K=11RS 從觸發(fā)器從觸發(fā)器QQQQSDRDR Q JKQ S CP 主觸發(fā)器主觸發(fā)器3301CP010(2) J=0，K=1 設(shè)觸發(fā)器原設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為“1”態(tài)態(tài)翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為“0”態(tài)態(tài)01 100101011001設(shè)觸發(fā)器原態(tài)設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為為“0”態(tài)態(tài)為為“0”態(tài)態(tài)1RS 從觸發(fā)器從觸發(fā)器QQQQSDRDR Q JKQ S CP 主觸發(fā)器主觸發(fā)器3401CP010(3) J=1，K=0 設(shè)觸發(fā)器原設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為“0”態(tài)態(tài)翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)態(tài)10 011010100101設(shè)觸發(fā)器原態(tài)設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為為“1”態(tài)態(tài)為為“1”態(tài)態(tài)RS 從觸發(fā)器從觸發(fā)器QQQQSDRD1R Q JKQ

12、S CP 從觸發(fā)器從觸發(fā)器35CP010(4) J=0，K=0 設(shè)觸發(fā)器原設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為“0”態(tài)態(tài)保持原態(tài)保持原態(tài)00 010001RS C從觸發(fā)器從觸發(fā)器QQQQSDRD1R CQ JKQ S CP 從觸發(fā)器從觸發(fā)器36nS =JQ nR =KQ Qn10 0 1 1 1 0 0Qn 0 10 1 0 1 0 1 0 1 CP高電平時，主觸發(fā)高電平時，主觸發(fā)器狀態(tài)由器狀態(tài)由J、K決定，從決定，從觸發(fā)器狀態(tài)不變。觸發(fā)器狀態(tài)不變。 CP下降沿下降沿( )觸發(fā)器觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)(主、從觸發(fā)器狀態(tài)主、從觸發(fā)器狀態(tài)一致）。一致）。 0 0 0 1 1 0 37觸發(fā)器工觸發(fā)器工作時應(yīng)接作時應(yīng)接高電平。

13、高電平。CPQJKSDRDQJK 觸發(fā)器工作波形觸發(fā)器工作波形CPJKQ下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)邏輯符號邏輯符號38 CPDQ39D Qn+1 0101J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 QnD1CPQJKSDRDQ下降沿下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)40T CPQJ KSDRDQJ K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn41T CPQD= QD Qn+1 0101CPQQD 4213.2時序邏輯電路時序邏輯電路13.2.1時序邏輯電路概述時序邏輯電路概述 時序邏輯電路的結(jié)構(gòu)時序邏輯電路的結(jié)構(gòu)組合電路組合電路存儲電路存儲電路Z1ZjY1YrQ1

14、QrX1Xi輸輸入入信信號號輸輸出出信信號號存存儲儲電電路路的的輸輸入入輸輸出出狀狀態(tài)態(tài)邏輯電路中存在反饋，時序電路的輸出由邏輯電路中存在反饋，時序電路的輸出由電路的輸入和電路原來的狀態(tài)共同決定。電路的輸入和電路原來的狀態(tài)共同決定。43 按功能分按功能分44RDQDFF0d0Q0QDFF1d1Q1d2QDFF2Q2QDFF3d3Q3清零清零寄存指令寄存指令000011011101觸發(fā)器狀態(tài)不變觸發(fā)器狀態(tài)不變45RDSDd3RDSDd2RDSDd1RDSDd010清零清零1100&Q0&Q1&Q2&Q31100&QQQQ000000111010111146

15、47清零清零D1移位脈沖移位脈沖23410111QQ3Q1Q2RD000000010011101110111 1QJKFF0Q1QJKFF2QJKFF1QJKFF3QQQ從高位向低從高位向低位依次輸入位依次輸入數(shù)碼輸入數(shù)碼輸入48111010110011000輸出輸出清零清零D10111QQ3Q1Q2RD10111 1QJKFF0Q1QJKFF2QJKFF2QJKFF3QQQ5移位脈沖移位脈沖786數(shù)碼輸入數(shù)碼輸入49左移寄存器波形圖左移寄存器波形圖12345678CP111111DQ0Q3Q2Q1111待存待存數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)0111505152 二二 進進 制制 數(shù)數(shù) Q2 Q1 Q0 0 0 0

16、 0 1 0 0 12 0 1 0 3 0 1 14 1 0 0 5 1 0 16 1 1 0 7 1 1 18 0 0 0 脈沖數(shù)脈沖數(shù)(CP)531010清零清零RDQJKQQ0FF0QJKQQ1FF1QJKQQ2FF2CP計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖三位異步二進制加法計數(shù)器三位異步二進制加法計數(shù)器在電路圖中在電路圖中J、懸空表示懸空表示J、K=1 當相鄰低位觸發(fā)器當相鄰低位觸發(fā)器由由1變變 0 時翻轉(zhuǎn)時翻轉(zhuǎn)54異步二進制加法器工作波形異步二進制加法器工作波形 每個觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的時間有先后，每個觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的時間有先后，與計數(shù)脈沖不同步與計數(shù)脈沖不同步 CP12345678 Q0Q1Q255？思考思考1、

17、各觸發(fā)器、各觸發(fā)器CP應(yīng)如何連接？應(yīng)如何連接？CPRDQDQQ0F0QDQQ1FF1QDQQ2FF25657 二二 進進 制制 數(shù)數(shù) Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 12 0 1 0 3 0 1 14 1 0 0 5 1 0 16 1 1 0 7 1 1 18 0 0 0 脈沖數(shù)脈沖數(shù)(CP)58計數(shù)計數(shù)脈沖數(shù)脈沖數(shù)二進制數(shù)二進制數(shù)十進十進制數(shù)制數(shù)Q3 Q2 Q1 Q0012345678 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 00 12345678計數(shù)計數(shù)脈沖數(shù)脈沖數(shù)二進制數(shù)二進

18、制數(shù)十進十進制數(shù)制數(shù)Q3 Q2 Q1 Q0 9 10 11 12 13 14 15 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 19 101112131415 16 0 0 0 0 0 四位二進制加法計數(shù)器的狀態(tài)表四位二進制加法計數(shù)器的狀態(tài)表59FF0每輸入一每輸入一C翻一次翻一次FF1FF2FF3J0 =K0 =1Q0 =1J1 =K1 = Q0Q1 = Q0 = 1J2 =K2 = Q1 Q0Q2 = Q1 = Q0 = 1J3 =K3= Q2 Q1 Q0J0 =K0 =1J1 =K1 = Q0J2 =K2 = Q1 Q0J3

19、 =K3 = Q2 Q1 Q060 計數(shù)脈沖同時加到各位觸發(fā)器上，計數(shù)脈沖同時加到各位觸發(fā)器上，當每個到來后當每個到來后觸發(fā)器狀態(tài)是否改變要看觸發(fā)器狀態(tài)是否改變要看J、K的狀態(tài)。的狀態(tài)。QQFF3QQFF2QQFF1QQFF0Q3Q2Q0Q1DRCPJKJKJKJK由主從型由主從型 JK 觸發(fā)器組成的同步四位二進制加法計數(shù)器觸發(fā)器組成的同步四位二進制加法計數(shù)器當當Q2=Q1 = Q0=1 時再來一時再來一個時鐘個時鐘翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)。61 74LS161型四位同步二進制計數(shù)器型四位同步二進制計數(shù)器(a) 外引線排列圖；外引線排列圖； (b) 邏輯符號邏輯符號A0A1A3A2UCC:16 GND:8E

20、PETCPLDRD34561112131415Q0Q3Q1Q2RCO74LS161710291A01CP234RCO5A36EP7GND8911101213141516+UCC74LS161LDA1A2ETQ0Q3Q1Q2RD(a)(b)3)集成電路集成電路74LS161型四位同步二進制計數(shù)器型四位同步二進制計數(shù)器6201111 1 10 0 RD CPEP ET 同步二進制計數(shù)器的同步二進制計數(shù)器的 0111LDQ3Q2Q1Q0A3A2A1A0 d3d2d1d0 d3d2d1d0計計 數(shù)數(shù)保保 持持 保保 持持 0 0 0 063RDQJKQQ0FF0QJKQQ1FF1QJKQQ2FF2 C

21、P計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖64 CP0= CP K0 =1 J0 =Q2K1 =1 J1 =1CP1= Q0J2=Q0Q1K2 =1CP2= CP RDQJKQQ0FF0QJKQQ1FF1QJKQQ2FF2 CP計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖65 CP0= CP=0 K0 =1 J0 =Q2=1 K1 =1 J1 =1 CP1= Q0=0J2=Q0Q1=0K2 =1CP2= CP=0 RDQJKQQ0FF0QJKQQ1FF1QJKQQ2FF2 CP計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖66011111 011111011111111111011101011111000010012010301141005000CP1= Q067CP123

22、45Q0Q1Q2681.同步同步69二進制數(shù)二進制數(shù)Q3Q2Q1Q0脈沖數(shù)脈沖數(shù)(CP)十進制數(shù)十進制數(shù)0123456789100 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 00123456789070RDQJKQFF0QJKQFF1 CP計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖QJKQFF2QJKQQ3FF3Q2Q1Q071Q0Q1Q2Q3CP12345678910 常用常用74LS160型同步十進制加法計數(shù)器型同步十進制加法計數(shù)器, 其外引腳排其外引腳排列及功能表與列及功能表與74LS161型計數(shù)器相同。型計數(shù)器相同。72Q1RD CP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSD CP1Q0QJKQFF073110 10清零清零0000Q1RD CP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSD CP1Q0QJKQFF0740置置“9”1100 1 1 Q1RD CP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSD CP1Q0QJKQFF075 0 011Q1RD CP0&R02R