第5章觸發(fā)器91217

1、第4章 觸發(fā)器4.1 概述觸發(fā)器是構(gòu)成時序邏輯電路的基本邏輯部件。 它有兩個穩(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位二值信號。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)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器。4.2 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點 基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點一、 與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器1. 電路組成和邏輯符號信號輸出端，Q=0、Q=1的狀態(tài)稱0狀態(tài)，Q=1、Q=0的狀態(tài)稱1狀態(tài)，信號輸

2、入端，低電平有效。2. 工作原理R=0、S=1時：由于R=0，不論原來Q為0還是1，都有Q=1；再由S=1、Q=1可得Q0。即不論觸發(fā)器原來處于什么狀態(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。R=1、S=0時：由于S=0，不論原來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。R=1、S=1時：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，即原來的狀態(tài)被觸發(fā)器存儲起來，這體現(xiàn)了觸發(fā)器具有記憶能力。R=0、S=0時：Q=Q=1，不符合觸發(fā)器

3、的邏輯關(guān)系。并且由于與非門延遲時間不可能完全相等，在兩輸入端的0同時撤除后，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。特性表（真值表）現(xiàn)態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號之前的狀態(tài)，也就是觸發(fā)器原來的穩(wěn)定狀態(tài)。次態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號之后所處的新的穩(wěn)定狀態(tài)。次態(tài)Qn+1的卡諾圖特性方程觸發(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，若輸入信號 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，若

4、輸入信號 10或11，觸發(fā)器仍為1狀態(tài)；RSRS若 10，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為1狀態(tài)。RS若 01，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為0狀態(tài)。波形圖反映觸發(fā)器輸入信號取值和狀態(tài)之間對應(yīng)關(guān)系的圖形稱為波形圖RSQQ置1置0置1置1置1保持不允許基本RS觸發(fā)器的特點（1）觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號狀態(tài)有關(guān)，而且與觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)有關(guān)。（2）電路具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，在無外來觸發(fā)信號作用時，電路將保持原狀態(tài)不變。（3）在外加觸發(fā)信號有效時，電路可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)置0或置1。（4）在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個輸出端的狀態(tài)和必須是互補關(guān)系，即有約束條件。在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號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

5、觸發(fā)器。集成基本RS觸發(fā)器EN1時工作EN0時禁止二、或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器4.2 .2 同步RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點1、同步RS觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)與工作原理CP0時，R=S=1，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變。CP1時，工作情況與基本RS觸發(fā)器相同。特性表特性方程CP=1期間有效波形圖主要特點（1）時鐘電平控制。在CP1期間接收輸入信號，CP0時狀態(tài)保持不變，與基本RS觸發(fā)器相比，對觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變增加了時間控制。（2）R、S之間有約束。不能允許出現(xiàn)R和S同時為1的情況，否則會使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。不變不變不變不變不變不變置1置0置1置0不變2、同步JK觸發(fā)器將S=JQn、R=KQn代入同

6、步RS觸發(fā)器的特性方程，得同步JK觸發(fā)器的特性方程：CP=1期間有效特性表JK=00時不變 JK=01時置0 JK=10時置1 JK=11時翻轉(zhuǎn)狀態(tài)圖波形圖在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號J、K情況的不同，具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，都稱為JK觸發(fā)器。3、同步D觸發(fā)器（D鎖存器）將S=D、R=D代入同步RS觸發(fā)器的特性方程，得同步D觸發(fā)器的特性方程：CP=1期間有效 狀態(tài)圖波形圖在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號D情況的不同，具有置0、置1功能的電路，都稱為D觸發(fā)器。集成同步D觸發(fā)器POL1時，CP1有效，鎖存的內(nèi)容是CP下降沿時刻D的值；POL0時

7、，CP0有效，鎖存的內(nèi)容是CP上升沿時刻D的值。 主從觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點1. 工作原理（1）接收輸入信號過程CP=1期間：主觸發(fā)器控制門G7、G8打開，接收輸入信號R、S，有：從觸發(fā)器控制門G3、G4封鎖，其狀態(tài)保持不變。（2）輸出信號過程CP下降沿到來時，主觸發(fā)器控制門G7、G8封鎖，在CP=1期間接收的內(nèi)容被存儲起來。同時，從觸發(fā)器控制門G3、G4被打開，主觸發(fā)器將其接收的內(nèi)容送入從觸發(fā)器，輸出端隨之改變狀態(tài)。在CP=0期間，由于主觸發(fā)器保持狀態(tài)不變，因此受其控制的從觸發(fā)器的狀態(tài)也即Q、Q的值當(dāng)然不可能改變。特性方程CP下降沿到來時有效 邏輯符號電路特點主從RS觸發(fā)器采用主從控制結(jié)

8、構(gòu)，從根本上解決了輸入信號直接控制的問題，具有CP1期間接收輸入信號，CP下降沿到來時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點。但其仍然存在著約束問題，即在CP1期間，輸入信號R和S不能同時為1。2、主從JK觸發(fā)器將代入主從RS觸發(fā)器的特性方程，即可得到主從JK觸發(fā)器的特性方程：主從JK觸發(fā)器沒有約束。特性表時序圖邏輯符號電路特點主從JK觸發(fā)器采用主從控制結(jié)構(gòu)，從根本上解決了輸入信號直接控制的問題，具有CP1期間接收輸入信號，CP下降沿到來時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點。輸入信號J、K之間沒有約束。存在一次變化問題。帶清零端和預(yù)置端的主從JK觸發(fā)器的邏輯符號集成主從JK觸發(fā)器與輸入主從JK觸發(fā)器的邏輯符號主從JK觸發(fā)器功能完善，并且

9、輸入信號J、K之間沒有約束。但主從JK觸發(fā)器還存在著一次變化問題，即主從JK觸發(fā)器中的主觸發(fā)器，在CP1期間其狀態(tài)能且只能變化一次，這種變化可以是J、K變化引起，也可以是干擾脈沖引起，因此其抗干擾能力尚需進一步提高。 邊沿觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點一、 邊沿JK觸發(fā)器 CP下降沿時刻有效邊沿JK觸發(fā)器的特點邊沿觸發(fā)，無一次變化問題。功能齊全，使用方便靈活。抗干擾能力極強，工作速度很高。邊沿JK觸發(fā)器的邏輯符號集成邊沿JK觸發(fā)器注意74LS112為CP下降沿觸發(fā)。CC4027為CP上升沿觸發(fā)，且其異步輸入端RD和SD為高電平有效。二、邊沿D觸發(fā)器工作原理（1）CP0時，門G7、G8被封鎖，門G3

10、、G4打開，從觸發(fā)器的狀態(tài)取決于主觸發(fā)器Q=Qm、Q=Qm，輸入信號D不起作用。（2）CP1時，門G7、G8打開，門G3、G4被封鎖，從觸發(fā)器狀態(tài)不變，主觸發(fā)器的狀態(tài)跟隨輸入信號D的變化而變化，即在CP1期間始終都有Qm=D。（3）CP下降沿到來時，封鎖門G7、G8，打開門G3、G4，主觸發(fā)器鎖存CP下降時刻D的值，即Qm=D，隨后將該值送入從觸發(fā)器，使Q=D、Q=D。（4）CP下降沿過后，主觸發(fā)器鎖存的CP下降沿時刻D的值被保存下來，而從觸發(fā)器的狀態(tài)也將保持不變。綜上所述，邊沿D觸發(fā)器的特性方程為：下降沿時刻有效 邊沿D觸發(fā)器沒有一次變化問題。邏輯符號集成邊沿D觸發(fā)器注意：CC4013的異步

11、輸入端RD和SD為高電平有效。4.3 .觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法轉(zhuǎn)換方法：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。轉(zhuǎn)換步驟：（1）寫出已有觸發(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)兩個方程相等的原則求出轉(zhuǎn)換邏輯。（4）根據(jù)轉(zhuǎn)換邏輯畫出邏輯電路圖。JK觸發(fā)器D觸發(fā)器寫出D觸發(fā)器的特性方程，并進行變換，使之形式與JK觸發(fā)器的特性方程一致：與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：電路圖JK觸發(fā)器T觸發(fā)器在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號T取值的不同，具有保持和翻轉(zhuǎn)功能

12、的電路，即當(dāng)T0時能保持狀態(tài)不變，T1時一定翻轉(zhuǎn)的電路，都稱為T觸發(fā)器。特性表邏輯符號T觸發(fā)器特性方程：與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：電路圖狀態(tài)圖時序圖JK觸發(fā)器T觸發(fā)器在數(shù)字電路中，凡每來一個時鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次的電路，都稱為T觸發(fā)器。特性表邏輯符號T 觸發(fā)器特性方程：變換T觸發(fā)器的特性方程：與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：電路圖本節(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)器有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，在外界信號作用下，可以從一個穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€穩(wěn)態(tài)；無外界信號作用時狀態(tài)保持不變。因此，觸發(fā)器可以作為二進制存儲單元使用。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