鎖存器和觸發(fā)器課件

5鎖存器和觸發(fā)器5.1雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路5.2鎖存器5.3觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理5.4觸發(fā)器的邏輯功能15鎖存器和觸發(fā)器5.1雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路5.2鎖存本章學(xué)習(xí)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；2、熟練掌握SR觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器及T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。2本章學(xué)習(xí)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；

時(shí)序邏輯電路: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。結(jié)構(gòu)特征:由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路組成,電路中存在反饋。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)。

3時(shí)序邏輯電路: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反饋5.1.2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)。電路有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端1.電路結(jié)構(gòu)4反饋5.1.2雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路Q端的狀態(tài)定義為電路2、數(shù)字邏輯分析——電路具有記憶1位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的功能。

如Q=1如Q=01001011052、數(shù)字邏輯分析——電路具有記憶1位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的功能。如5.2.1SR鎖存器5.2鎖存器5.2.1D鎖存器65.2.1SR鎖存器5.2鎖存器5.2.1D鎖5.2.1SR鎖存器5.2鎖存器1.基本SR鎖存器初態(tài)：R、S信號(hào)作用前Q端的狀態(tài)，用Qn表示。次態(tài)：R、S信號(hào)作用后Q端的狀態(tài)，用Qn+1表示。75.2.1SR鎖存器5.2鎖存器1.基本SR鎖存器881)工作原理R=0、S=0狀態(tài)不變00若初態(tài)Qn=1101若初態(tài)

Qn=00100091)工作原理R=0、S=0狀態(tài)不變00若初態(tài)Qn=無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，鎖存器的次態(tài)為為1態(tài)。信號(hào)消失后新的狀態(tài)將被記憶下來(lái)。01若初態(tài)Qn=1101若初態(tài)Qn=0010010R=0、S=1置110無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，鎖存器的次態(tài)為為1態(tài)。信號(hào)消失后新無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，鎖存器的次態(tài)為0態(tài)。信號(hào)消失后新的狀態(tài)將被記憶下來(lái)。10若初態(tài)Qn=1110若初態(tài)Qn=0100101R=1、S=0置011無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，鎖存器的次態(tài)為0態(tài)。信號(hào)消失后新的1100S=1、R=1無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，觸發(fā)器的次態(tài)、都為0。狀態(tài)不確定約束條件:SR=0當(dāng)S、R同時(shí)回到0時(shí)，由于兩個(gè)與非門的延遲時(shí)間無(wú)法確定，使得鎖存器最終穩(wěn)定狀態(tài)也不能確定。觸發(fā)器的輸出既不是0態(tài)，也不是1態(tài)121100S=1、R=1無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，觸發(fā)器的次3）工作波形133）工作波形13反饋輸入端輸出端由兩個(gè)與非門組成

電路結(jié)構(gòu)與邏輯符號(hào)

鎖存器由邏輯門加反饋電路構(gòu)成，電路有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端Q和,其中Q的狀態(tài)稱為鎖存器的狀態(tài)。用與非門構(gòu)成的基本SR鎖存器國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)14反饋輸入端輸出端由兩個(gè)與非門組成電路結(jié)構(gòu)與邏輯符號(hào)

2、工作原理1)無(wú)有效電平輸入（S=R=1）時(shí)，鎖存器保持穩(wěn)定狀態(tài)不變11若初態(tài)Qn=1若初態(tài)

Qn=010101011152、工作原理1)無(wú)有效電平輸入（S=R=1）時(shí)，鎖存器保2)在有效電平作用下（S=0、R=1），無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，鎖存器都會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?態(tài)。

01若初態(tài)Qn=1若初態(tài)Qn=0101010110這種情況稱將鎖存器置1或置位。S端稱為鎖存器的置1端或置位端。162)在有效電平作用下（S=0、R=1），無(wú)論初態(tài)Qn

3)在有效電平作用下（S=1、R=0

），無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，鎖存器都會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?態(tài)。10初態(tài)Qn=xx10這種情況稱將鎖存器置0或復(fù)位。R端稱為鎖存器的置0端或復(fù)位端。173)在有效電平作用下（S=1、R=0），無(wú)論初態(tài)Q4)當(dāng)（S=0、R=0）時(shí)，無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，鎖存器狀態(tài)不定。

00初態(tài)Qn=x11

R=0、S=0時(shí)：Q=Q=1，不符合鎖存器的邏輯關(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，將不能確定鎖存器是處于1狀態(tài)還是0狀態(tài)。所以鎖存不允許出現(xiàn)這種情況，這就是基本RS鎖存器的約束條件。此狀態(tài)為不定狀態(tài)。為避免不定狀態(tài)，對(duì)輸入信號(hào)應(yīng)加S+R=1的約束條件。184)當(dāng)（S=0、R=0）時(shí)，無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，3、觸發(fā)方式011010置1端置0端基本鎖存器的觸發(fā)方式屬電平觸發(fā)。

193、觸發(fā)方式011010置1端置0端基本鎖存器的觸發(fā)方式屬電S

R

1

1

0

0

1

1

1

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1

0

1

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1

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0

1

0

1

0

0

0

0

不定

0

0

1

不定

4、邏輯功能邏輯功能表R+S=1保持置1置零不定鎖存器的新?tīng)顟B(tài)Qn+1（也稱次態(tài)）不僅與輸入狀態(tài)有關(guān)，也與鎖存器原來(lái)的狀態(tài)Qn（也稱現(xiàn)態(tài)或初態(tài)）有關(guān)。20SR1100111101010畫工作波形的方法(與非門鎖存器）：

1.根據(jù)鎖存器動(dòng)作特征確定狀態(tài)變化的時(shí)刻；

2.根據(jù)觸發(fā)器的邏輯功能確定Qn+1。

011101110111011100不定

不變

不定

置1

不變

置1

不變

置0

不變

工作波形能直觀地表示其輸入信號(hào)與輸出的時(shí)序關(guān)系。

21畫工作波形的方法(與非門鎖存器）：0111011101110例2運(yùn)用基本SR鎖存器消除機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)引起的脈沖輸出。22例2運(yùn)用基本SR鎖存器消除機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)引起的脈硬件設(shè)計(jì)——去抖動(dòng)電路23硬件設(shè)計(jì)——去抖動(dòng)電路232.邏輯門控SR鎖存器電路結(jié)構(gòu)

國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)簡(jiǎn)單SR鎖存器使能信號(hào)控制門電路鎖存使能輸入端242.邏輯門控SR鎖存器電路結(jié)構(gòu)2、工作原理

S=0，R=0：Qn+1=Qn

S=1，R=0：Qn+1=1

S=0，R=1：Qn+1=0

S=1，R=1：Qn+1=ФE=1：E=0：狀態(tài)發(fā)生變化。狀態(tài)不變Q3=SQ4=R鎖存使能輸入端252、工作原理S=0，R=0：Qn+1=QnS=1，R=0例3邏輯門控SR鎖存器的E、S、R的波形如下圖所示，鎖存器的原始狀態(tài)為Q=0，26例3邏輯門控SR鎖存器的E、S、R的波形如下圖所示，鎖5.2.2D鎖存器1.邏輯門控D鎖存器國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)邏輯電路圖275.2.2D鎖存器1.邏輯門控D鎖存器國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)邏輯=SS=0R=1D=0Q=0D=1Q=1E=0不變E=1=

DS=1R=0D鎖存器的功能表置10111置01001保持不變不變×0功能QDEQ邏輯功能28=SS=0R=1D=0Q=0D=1Q=1E2.傳輸門控D鎖存器

(c)E=0時(shí)(b)E=1時(shí)(a)電路結(jié)構(gòu)TG2導(dǎo)通，TG1斷開(kāi)

TG1導(dǎo)通，TG2斷開(kāi)Q=DQ不變292.傳輸門控D鎖存器(c)E=0時(shí)(b)E=1例4

工作波形30例4工作波形303.D鎖存器的動(dòng)態(tài)特性定時(shí)圖:表示電路動(dòng)作過(guò)程中，對(duì)各輸入信號(hào)的時(shí)間要求以及輸出對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間。

313.D鎖存器的動(dòng)態(tài)特性定時(shí)圖:表示電路動(dòng)作過(guò)程中，對(duì)各輸入74HC/HCT373八D鎖存器

4.典型集成電路3274HC/HCT373八D鎖存器

4.典型集成電路3274HC/HCT373的功能表工作模式輸入內(nèi)部鎖存器狀態(tài)輸出LEDnQn使能和讀鎖存器

（傳送模式）LHLLLLHHHH鎖存和讀鎖存器LLL*LLLLH*HH鎖存和禁止輸出H×××高阻H×××高阻L*和H*表示門控電平LE由高變低之前瞬間Dn的邏輯電平。3374HC/HCT373的功能表工作模式輸入內(nèi)部鎖存器作業(yè)題238頁(yè)：5.2.4，5.2.5

34作業(yè)題238頁(yè)：5.2.4，5.2.5345鎖存器和觸發(fā)器5.1雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路5.2鎖存器5.3觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理5.4觸發(fā)器的邏輯功能355鎖存器和觸發(fā)器5.1雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路5.2鎖存本章學(xué)習(xí)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；2、熟練掌握SR觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器及T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。36本章學(xué)習(xí)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；

時(shí)序邏輯電路: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。結(jié)構(gòu)特征:由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路組成,電路中存在反饋。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)。

37時(shí)序邏輯電路: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反饋5.1.2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)。電路有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端1.電路結(jié)構(gòu)38反饋5.1.2雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路Q端的狀態(tài)定義為電路2、數(shù)字邏輯分析——電路具有記憶1位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的功能。

如Q=1如Q=010010110392、數(shù)字邏輯分析——電路具有記憶1位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的功能。如5.2.1SR鎖存器5.2鎖存器5.2.1D鎖存器405.2.1SR鎖存器5.2鎖存器5.2.1D鎖5.2.1SR鎖存器5.2鎖存器1.基本SR鎖存器初態(tài)：R、S信號(hào)作用前Q端的狀態(tài)，用Qn表示。次態(tài)：R、S信號(hào)作用后Q端的狀態(tài)，用Qn+1表示。415.2.1SR鎖存器5.2鎖存器1.基本SR鎖存器4281)工作原理R=0、S=0狀態(tài)不變00若初態(tài)Qn=1101若初態(tài)

Qn=001000431)工作原理R=0、S=0狀態(tài)不變00若初態(tài)Qn=無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，鎖存器的次態(tài)為為1態(tài)。信號(hào)消失后新的狀態(tài)將被記憶下來(lái)。01若初態(tài)Qn=1101若初態(tài)Qn=0010010R=0、S=1置144無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，鎖存器的次態(tài)為為1態(tài)。信號(hào)消失后新無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，鎖存器的次態(tài)為0態(tài)。信號(hào)消失后新的狀態(tài)將被記憶下來(lái)。10若初態(tài)Qn=1110若初態(tài)Qn=0100101R=1、S=0置045無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，鎖存器的次態(tài)為0態(tài)。信號(hào)消失后新的1100S=1、R=1無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，觸發(fā)器的次態(tài)、都為0。狀態(tài)不確定約束條件:SR=0當(dāng)S、R同時(shí)回到0時(shí)，由于兩個(gè)與非門的延遲時(shí)間無(wú)法確定，使得鎖存器最終穩(wěn)定狀態(tài)也不能確定。觸發(fā)器的輸出既不是0態(tài)，也不是1態(tài)461100S=1、R=1無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，觸發(fā)器的次3）工作波形473）工作波形13反饋輸入端輸出端由兩個(gè)與非門組成

電路結(jié)構(gòu)與邏輯符號(hào)

鎖存器由邏輯門加反饋電路構(gòu)成，電路有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端Q和,其中Q的狀態(tài)稱為鎖存器的狀態(tài)。用與非門構(gòu)成的基本SR鎖存器國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)48反饋輸入端輸出端由兩個(gè)與非門組成電路結(jié)構(gòu)與邏輯符號(hào)

2、工作原理1)無(wú)有效電平輸入（S=R=1）時(shí)，鎖存器保持穩(wěn)定狀態(tài)不變11若初態(tài)Qn=1若初態(tài)

Qn=010101011492、工作原理1)無(wú)有效電平輸入（S=R=1）時(shí)，鎖存器保2)在有效電平作用下（S=0、R=1），無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，鎖存器都會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?態(tài)。

01若初態(tài)Qn=1若初態(tài)Qn=0101010110這種情況稱將鎖存器置1或置位。S端稱為鎖存器的置1端或置位端。502)在有效電平作用下（S=0、R=1），無(wú)論初態(tài)Qn

3)在有效電平作用下（S=1、R=0

），無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，鎖存器都會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?態(tài)。10初態(tài)Qn=xx10這種情況稱將鎖存器置0或復(fù)位。R端稱為鎖存器的置0端或復(fù)位端。513)在有效電平作用下（S=1、R=0），無(wú)論初態(tài)Q4)當(dāng)（S=0、R=0）時(shí)，無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，鎖存器狀態(tài)不定。

00初態(tài)Qn=x11

R=0、S=0時(shí)：Q=Q=1，不符合鎖存器的邏輯關(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，將不能確定鎖存器是處于1狀態(tài)還是0狀態(tài)。所以鎖存不允許出現(xiàn)這種情況，這就是基本RS鎖存器的約束條件。此狀態(tài)為不定狀態(tài)。為避免不定狀態(tài)，對(duì)輸入信號(hào)應(yīng)加S+R=1的約束條件。524)當(dāng)（S=0、R=0）時(shí)，無(wú)論初態(tài)Qn為0或1，3、觸發(fā)方式011010置1端置0端基本鎖存器的觸發(fā)方式屬電平觸發(fā)。

533、觸發(fā)方式011010置1端置0端基本鎖存器的觸發(fā)方式屬電S

R

1

1

0

0

1

1

1

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0

1

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不定

0

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不定

4、邏輯功能邏輯功能表R+S=1保持置1置零不定鎖存器的新?tīng)顟B(tài)Qn+1（也稱次態(tài)）不僅與輸入狀態(tài)有關(guān)，也與鎖存器原來(lái)的狀態(tài)Qn（也稱現(xiàn)態(tài)或初態(tài)）有關(guān)。54SR1100111101010畫工作波形的方法(與非門鎖存器）：

1.根據(jù)鎖存器動(dòng)作特征確定狀態(tài)變化的時(shí)刻；

2.根據(jù)觸發(fā)器的邏輯功能確定Qn+1。

011101110111011100不定

不變

不定

置1

不變

置1

不變

置0

不變

工作波形能直觀地表示其輸入信號(hào)與輸出的時(shí)序關(guān)系。

55畫工作波形的方法(與非門鎖存器）：0111011101110例2運(yùn)用基本SR鎖存器消除機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)引起的脈沖輸出。56例2運(yùn)用基本SR鎖存器消除機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)引起的脈硬件設(shè)計(jì)——去抖動(dòng)電路57硬件設(shè)計(jì)——去抖動(dòng)電路232.邏輯門控SR鎖存器電路結(jié)構(gòu)

國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)簡(jiǎn)單SR鎖存器使能信號(hào)控制門電路鎖存使能輸入端582.邏輯門控SR鎖存器電路結(jié)構(gòu)2、工作原理

S=0，R=0：Qn+1=Qn

S=1，R=0：Qn+1=1

S=0，R=1：Qn+1=0

S=1，R=1：Qn+1=ФE=1：E=0：狀態(tài)發(fā)生變化。狀態(tài)不變Q3=SQ4=R鎖存使能輸入端592、工作原理S=0，R=0：Qn+1=QnS=1，R=0例3邏輯門控SR鎖存器的E、S、R的波形如下圖所示，鎖存器的原始狀態(tài)為Q=0，60例3邏輯門控SR鎖存器的E、S、R的波形如下圖所示，鎖5.