數(shù)電-05 鎖存器和觸發(fā)器-計(jì)科

1、15 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、了解鎖存器、觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理、了解鎖存器、觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理2、掌握、掌握RS鎖存器、鎖存器、JK觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸發(fā)器及觸發(fā)器及T 觸觸發(fā)器的邏輯功能發(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25.1 概述概述 電路某一時(shí)刻的輸出狀態(tài)，不僅取決于同一電路某一時(shí)刻的輸出狀態(tài)，不僅取決于同一時(shí)刻輸入狀態(tài)的組合，而且和時(shí)刻輸入狀態(tài)的組合，而且和有關(guān)。有關(guān)。必須含有存儲(chǔ)電路，以記錄以前的狀態(tài)。必須含有存儲(chǔ)電路，以記錄以前的狀態(tài)。 1、組合邏輯電路：、組合邏輯電路： 電路某一時(shí)刻的輸出狀

2、態(tài)，只取決于同一時(shí)刻電路某一時(shí)刻的輸出狀態(tài)，只取決于同一時(shí)刻輸入狀態(tài)的組合，而與電路原來(lái)的狀態(tài)無(wú)關(guān)。輸入狀態(tài)的組合，而與電路原來(lái)的狀態(tài)無(wú)關(guān)。2、時(shí)序邏輯電路、時(shí)序邏輯電路:鎖存器和觸發(fā)器鎖存器和觸發(fā)器時(shí)序邏輯電路的基本邏輯單元時(shí)序邏輯電路的基本邏輯單元一、數(shù)字電路的分類(lèi)一、數(shù)字電路的分類(lèi): :3二、鎖存器與觸發(fā)器二、鎖存器與觸發(fā)器 能存放一位二進(jìn)制數(shù)或碼的最簡(jiǎn)單的時(shí)序能存放一位二進(jìn)制數(shù)或碼的最簡(jiǎn)單的時(shí)序電路電路, ,是時(shí)序邏輯電路的存儲(chǔ)單元電路。是時(shí)序邏輯電路的存儲(chǔ)單元電路。共同點(diǎn)：共同點(diǎn)： 1、具有具有0 0和和1 1兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，一旦狀態(tài)被確定，兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，一旦狀態(tài)被確定，就能自行保持。

3、一個(gè)鎖存器或觸發(fā)器能存儲(chǔ)一就能自行保持。一個(gè)鎖存器或觸發(fā)器能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制碼。位二進(jìn)制碼。 2、能根據(jù)輸入置能根據(jù)輸入置0或置或置1 3、當(dāng)輸入信號(hào)消失后，獲得的新?tīng)顟B(tài)能保持當(dāng)輸入信號(hào)消失后，獲得的新?tīng)顟B(tài)能保持下去下去記憶功能。記憶功能。4鎖存器鎖存器-對(duì)脈沖電平敏感對(duì)脈沖電平敏感的的存儲(chǔ)電路，在特定輸入脈存儲(chǔ)電路，在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。沖電平作用下改變狀態(tài)。觸發(fā)器觸發(fā)器-對(duì)脈沖邊沿敏感對(duì)脈沖邊沿敏感的存儲(chǔ)電路，在時(shí)鐘脈沖的存儲(chǔ)電路，在時(shí)鐘脈沖的上升沿或下降沿的變化的上升沿或下降沿的變化瞬間改變狀態(tài)。瞬間改變狀態(tài)。 E E CP CP 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：5三、鎖存器和觸發(fā)器邏輯功能描

4、述方法三、鎖存器和觸發(fā)器邏輯功能描述方法1、特性表、特性表(真值表、功能表真值表、功能表)2、特性方程、特性方程3、波形圖、波形圖(時(shí)序圖時(shí)序圖)： 直觀描述直觀描述輸入信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、輸出信號(hào)及電路輸入信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、輸出信號(hào)及電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換與時(shí)間狀態(tài)轉(zhuǎn)換與時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖形。對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖形。 與組合邏輯電路不同點(diǎn)：與組合邏輯電路不同點(diǎn)：變量中含電路的現(xiàn)態(tài)。變量中含電路的現(xiàn)態(tài)。 描述電路的描述電路的次態(tài)次態(tài)與與現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)及及輸入輸入之間的關(guān)系式。之間的關(guān)系式?，F(xiàn)態(tài)：現(xiàn)態(tài)：輸入信號(hào)輸入信號(hào)作用前作用前的狀態(tài)，的狀態(tài)，用用Qn表示。表示。次態(tài)：次態(tài)：輸入信號(hào)輸入信號(hào)作用后作用后的狀態(tài)，的狀態(tài)，用用Q

5、n+1表示。表示。4、狀態(tài)圖：、狀態(tài)圖：描述鎖存器和觸發(fā)器的描述鎖存器和觸發(fā)器的次態(tài)與輸入、現(xiàn)次態(tài)與輸入、現(xiàn)態(tài)態(tài)關(guān)系的圖形。關(guān)系的圖形。6 1 Q Q 1 G1 G2 反饋反饋四、雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路四、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) 72、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 = 0 1 1 Q Q G1 G2 VO1 VO2 VI1 VI2 10011 1 1 Q Q G1 G2 VO1 VO2

6、 VI1 VI2 0110085.2 鎖存器鎖存器與非門(mén)的功能：有與非門(mén)的功能：有0出出1，全，全1出出0。則則:其輸入為其輸入為0 與非門(mén)輸出為與非門(mén)輸出為1（不（不管其它輸入端狀態(tài)如何）管其它輸入端狀態(tài)如何）稱與非門(mén)關(guān)閉（或封鎖）；稱與非門(mén)關(guān)閉（或封鎖）；當(dāng)其輸入為當(dāng)其輸入為1時(shí)時(shí) 與非門(mén)的輸出取決于其它輸入端的與非門(mén)的輸出取決于其它輸入端的狀態(tài)狀態(tài) 稱與非門(mén)開(kāi)通。稱與非門(mén)開(kāi)通。G&L1GL或非門(mén)呢？或非門(mén)呢？當(dāng)以一個(gè)輸入端作為控制端時(shí)，當(dāng)以一個(gè)輸入端作為控制端時(shí)，先復(fù)習(xí)一個(gè)基本概念：先復(fù)習(xí)一個(gè)基本概念：控制端為控制端為1 封鎖；封鎖；控制端為控制端為0 開(kāi)通。開(kāi)通。功能：有功能：

7、有1出出0；全；全0出出1。、Q：兩個(gè)互補(bǔ)輸出端兩個(gè)互補(bǔ)輸出端Q1Q、Q0：鎖存器：鎖存器“0”態(tài)態(tài)0Q、Q1：鎖存器鎖存器“1”態(tài)態(tài)5.2.1-2基本基本RS鎖存器鎖存器由兩個(gè)由兩個(gè)“與非與非”門(mén)（或門(mén)（或或非門(mén)或非門(mén)）交叉耦合構(gòu)成。）交叉耦合構(gòu)成。1、電路組成：、電路組成：兩個(gè)輸入端：兩個(gè)輸入端：規(guī)定：規(guī)定：低電平低電平有效有效符號(hào)符號(hào)SRQQSR初態(tài)：初態(tài)：R、S信號(hào)作用前信號(hào)作用前Q端的端的狀態(tài)，狀態(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)，用用Q n+1表示。表示。&SRQQR：復(fù)位復(fù)位端或端或置置0輸入端輸入端S ：置位置位端或端或置

8、置1輸入端輸入端低電平低電平有效有效1001100Q1Q ,11Q但因但因Q=0封鎖封鎖G1，所以所以 保持，保持，即即Q=0保持保持 有記憶功有記憶功能。能。 R=0，S=1： 此時(shí)，若此時(shí)，若R的低電平撤消，的低電平撤消，即即R從從01，2、邏輯功能分析、邏輯功能分析100110, 1 QQ0Q 但因但因 封鎖封鎖G2所以所以 Q=1保持保持 有記憶功能。有記憶功能。 R=1，S=0： 此時(shí)，若此時(shí)，若S的低電平撤消，的低電平撤消，即即S從從01，RSRSG1G2G1G2置置0置置11111100011011QQ 互補(bǔ)關(guān)系破壞互補(bǔ)關(guān)系破壞 鎖存器的鎖存器的初態(tài)初態(tài)0保持不變保持不變?cè)O(shè)初態(tài)設(shè)

9、初態(tài)鎖存器的鎖存器的初態(tài)初態(tài)1保持不變保持不變 Q=0封鎖了封鎖了G10Q1Q 1Q0Q R=1，S=1 R=0，S=0： 若若R、S加的低電平同時(shí)撤加的低電平同時(shí)撤消，消，由于兩個(gè)由于兩個(gè)G的的tpd不可不可能完全相同能完全相同 鎖存器鎖存器狀態(tài)狀態(tài)不定。不定。RSRSG1G2G1G2 Q=0封鎖了封鎖了G2111001狀態(tài)不變狀態(tài)不變123、特性表（功能表）、特性表（功能表）Qn ：原狀態(tài)或現(xiàn)態(tài)：原狀態(tài)或現(xiàn)態(tài)Qn+1：新?tīng)顟B(tài)或次態(tài)新?tīng)顟B(tài)或次態(tài)4、狀態(tài)方程、狀態(tài)方程(特征方程特征方程)真值表真值表 RSQn+1010 置置0101 置置111Qn 保持現(xiàn)態(tài)保持現(xiàn)態(tài)00不定不定（簡(jiǎn)化）（簡(jiǎn)化）

10、RS同時(shí)同時(shí)由由0變?yōu)樽優(yōu)?時(shí)狀態(tài)不時(shí)狀態(tài)不定定 不同，鎖存器的狀態(tài)同不同，鎖存器的狀態(tài)同R！RS約束條件：約束條件：R+S=1(不能同時(shí)為不能同時(shí)為0)10nnQSRQR S133、特性表（功能表）、特性表（功能表）Qn ：原狀態(tài)或現(xiàn)態(tài)：原狀態(tài)或現(xiàn)態(tài)Qn+1：新?tīng)顟B(tài)或次態(tài)新?tīng)顟B(tài)或次態(tài)5、波形圖、波形圖初態(tài)初態(tài)Q=0真值表真值表 RSQn+1010 置置0101 置置111Qn 保持現(xiàn)態(tài)保持現(xiàn)態(tài)00不定不定（簡(jiǎn)化）（簡(jiǎn)化）RS同時(shí)同時(shí)由由0變?yōu)樽優(yōu)?時(shí)狀態(tài)不時(shí)狀態(tài)不定定 不同，鎖存器的狀態(tài)同不同，鎖存器的狀態(tài)同R！RS約束條件：約束條件：R+S=1(不能同時(shí)為不能同時(shí)為0)146、由、由或非門(mén)

11、或非門(mén)組成的基本組成的基本SR鎖存器鎖存器(2)真值表真值表 （簡(jiǎn)化）（簡(jiǎn)化）RS Qn+101 1 置置110 0 置置000Qn 不變不變11 不定不定QQRS(3)邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)(1)電路組成電路組成高電平有效高電平有效G11RSQQG21高電平有效高電平有效SR不同，鎖存器的狀態(tài)同不同，鎖存器的狀態(tài)同S！約束條件約束條件: SR = 0注意與注意與與非門(mén)與非門(mén)構(gòu)成的構(gòu)成的SR鎖存器的區(qū)別鎖存器的區(qū)別15(4)工作波形工作波形 S R Q Q 置置 1 置置 0 此波形是正常工作波形。此波形是正常工作波形。保保持持保保持持保保持持保保持持若輸入信號(hào)違反約束條件，情況如何？若輸入信號(hào)違反

12、約束條件，情況如何？正脈沖正脈沖觸發(fā)觸發(fā)置置 116SR例例5.2.1 已知基本已知基本RS鎖存器（或非門(mén)構(gòu)成）鎖存器（或非門(mén)構(gòu)成）S、R端的輸入波形，試畫(huà)出輸出端端的輸入波形，試畫(huà)出輸出端Q、Q的波形。的波形。QQ 01狀態(tài)不定！狀態(tài)不定！設(shè)初態(tài)設(shè)初態(tài)QQRS理解狀態(tài)理解狀態(tài)不定的含義！不定的含義！17基本基本SR鎖存器應(yīng)用舉例：鎖存器應(yīng)用舉例：消抖電路消抖電路 消除機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)引起的脈沖輸出。消除機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)引起的脈沖輸出。 開(kāi)關(guān)在開(kāi)關(guān)在t0時(shí)刻接通，時(shí)刻接通， t1時(shí)刻斷開(kāi)時(shí)刻斷開(kāi) R vO t0 t1 vO t0 t1 t +5V +5V 機(jī)械開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)現(xiàn)象機(jī)械開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)現(xiàn)象1

13、8 R S Q 波形圖波形圖 100k A B Q 1 2 74HCT00 R S 100k S +5V +5V 110&BBAAABB消抖電路消抖電路S與與A、B都沒(méi)都沒(méi)有接觸有接觸觸點(diǎn)觸點(diǎn)B抖動(dòng)抖動(dòng)觸點(diǎn)觸點(diǎn)A抖動(dòng)抖動(dòng)參考參考P208頁(yè)頁(yè)的功能表的功能表在開(kāi)關(guān)每次變化時(shí)，鎖存器只有一在開(kāi)關(guān)每次變化時(shí)，鎖存器只有一次翻轉(zhuǎn)，即次翻轉(zhuǎn)，即Q沒(méi)有抖動(dòng)波形。沒(méi)有抖動(dòng)波形。197、狀態(tài)圖、狀態(tài)圖(或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖)01R=0,S=1R=1,S=0SR, 0RS, 0RS鎖存器真值表鎖存器真值表 （簡(jiǎn)化）（簡(jiǎn)化）RS Qn+101 1 置置110 0 置置000Qn 不變不變11 不定不定

14、208、基本、基本RS鎖存器的特點(diǎn)鎖存器的特點(diǎn) i) 電路具有記憶功能，即：有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)（電路具有記憶功能，即：有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)（Q=0或或Q=1）可用于表示兩種對(duì)立的邏輯狀態(tài)或二進(jìn)制數(shù)可用于表示兩種對(duì)立的邏輯狀態(tài)或二進(jìn)制數(shù)0和和1； ii) 電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換依賴于外加輸入電平，電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換依賴于外加輸入電平， （若電路原來(lái)狀態(tài)為（若電路原來(lái)狀態(tài)為0態(tài)，如何使之變?yōu)閼B(tài)，如何使之變?yōu)?態(tài)呢？態(tài)呢？S加低電平；反之加低電平；反之） 通常稱此鎖存器為通常稱此鎖存器為置置0、置置1鎖存器或鎖存器或復(fù)位復(fù)位、置位置位鎖存器。鎖存器。（用小圓圈表示低電平或邏輯用小圓圈表示低電平或邏輯0有效?。┯行В。?iii)

15、動(dòng)作特點(diǎn)：由于動(dòng)作特點(diǎn)：由于R、S直接加至輸出門(mén)的輸入端，則在直接加至輸出門(mén)的輸入端，則在SR的全部作用時(shí)間內(nèi)敏感。的全部作用時(shí)間內(nèi)敏感。 iv) 有約束條件：有約束條件：R+S=1(不能同時(shí)為不能同時(shí)為0)由與非門(mén)構(gòu)成的鎖存器由與非門(mén)構(gòu)成的鎖存器1、電路組成及邏輯符號(hào)、電路組成及邏輯符號(hào)輸入控制門(mén)輸入控制門(mén) 基本基本SR鎖存器鎖存器使能信號(hào)使能信號(hào) R E S & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 1R C1 1S Q Q E S R 國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)兩個(gè)與門(mén)兩個(gè)與門(mén)兩個(gè)或非門(mén)構(gòu)兩個(gè)或非門(mén)構(gòu)成的基本成的基本SR鎖存器鎖存器高電平有效高電平

16、有效5.2.3邏輯門(mén)控邏輯門(mén)控RS鎖存器鎖存器同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器 為協(xié)調(diào)各部分的動(dòng)作，加控制門(mén)，引入使能信號(hào)為協(xié)調(diào)各部分的動(dòng)作，加控制門(mén)，引入使能信號(hào)E（或（或時(shí)鐘信號(hào)），使其只在使能信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)），使其只在使能信號(hào)E到來(lái)時(shí)，才按照輸入信到來(lái)時(shí)，才按照輸入信號(hào)改變其狀態(tài)。號(hào)改變其狀態(tài)。22 R E S & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 2、邏輯功能分析：、邏輯功能分析： 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= E=1：E=0：狀態(tài)發(fā)生變化，等價(jià)狀態(tài)發(fā)生變化，等價(jià)于

17、于由或非門(mén)組成的基由或非門(mén)組成的基本本SR鎖存器鎖存器狀態(tài)不變狀態(tài)不變Q3 = S Q4 = R狀態(tài)不定狀態(tài)不定SR不同時(shí)，不同時(shí)，Qn+1同同S233、特性表、特性表ERSQnQn+10 xxxQn1000010011101011011111000110101110不定不定1111Qn不變不變置置1置置0E=1時(shí)有效時(shí)有效現(xiàn)態(tài)：現(xiàn)態(tài)：E作作用前的狀態(tài)用前的狀態(tài)次態(tài)：次態(tài)：E作作用后的狀態(tài)用后的狀態(tài)RS不同時(shí)不同時(shí)Qn+1=SRS不同不同Qn+1=S禁止態(tài)禁止態(tài)RS Qn+1 00Qn01110011 不定不定簡(jiǎn)化真值表簡(jiǎn)化真值表E高電平有效！高電平有效！24 E S R Q3 Q4 Q Q

18、1 2 3 4 R E S & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 4、波形圖、波形圖初態(tài)為初態(tài)為0255、動(dòng)作特點(diǎn)：、動(dòng)作特點(diǎn)： 1)只有當(dāng)使能信號(hào)有效時(shí)，才能把輸入信號(hào)的狀只有當(dāng)使能信號(hào)有效時(shí)，才能把輸入信號(hào)的狀態(tài)反映到輸出端。態(tài)反映到輸出端。 2)在使能信號(hào)全部作用時(shí)間內(nèi)，對(duì)輸入信號(hào)敏感。在使能信號(hào)全部作用時(shí)間內(nèi)，對(duì)輸入信號(hào)敏感。即，在即，在E有效時(shí)，有效時(shí)，R、S的改變都將引起輸出狀態(tài)的的改變都將引起輸出狀態(tài)的改變。改變。 通過(guò)控制通過(guò)控制E端電平，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)鎖存器同端電平，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)鎖存器同步進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存。步進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存。 即：此種鎖存

19、器的觸發(fā)只是被控制在一個(gè)時(shí)間即：此種鎖存器的觸發(fā)只是被控制在一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，而不是控制在某一時(shí)刻進(jìn)行。間隔內(nèi)，而不是控制在某一時(shí)刻進(jìn)行。 3)仍有約束條件，仍有約束條件，RS=0（不能同時(shí)為（不能同時(shí)為1），否則輸），否則輸出狀態(tài)不定。出狀態(tài)不定。265.2.4 D 鎖存器鎖存器1、邏輯門(mén)控、邏輯門(mén)控D鎖存器鎖存器 1D C1 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 (1)邏輯電路圖邏輯電路圖反相器反相器G5使使R=SE=1時(shí)，時(shí)，Qn+1=S=D只有一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端！只有一個(gè)數(shù)據(jù)

20、輸入端！27E=0不變不變S =0 R=1D=0Q = 0D=1Q = 1E=1S =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QDEQ(2)邏輯功能：邏輯功能： R=S E D & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q S=D 1 1 G5 E=1時(shí)，時(shí)，Qn+1=S=D282、傳輸門(mén)控、傳輸門(mén)控D鎖存器鎖存器 1 1 TG2 TG1 1 1 G1 G2 G4 G3 E C Q Q C C C D C C 1 1 G1 TG2 G2 Q Q TG1 D 1 1 G1 TG2 G2 Q Q T

21、G1 D E=0時(shí)時(shí) E=1時(shí)時(shí)(a) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)TG2導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG1斷開(kāi)斷開(kāi) TG1導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG2斷開(kāi)斷開(kāi)Q = DQ 不變不變TG1與與TG2工作在互補(bǔ)狀態(tài)！工作在互補(bǔ)狀態(tài)！因?yàn)榭刂菩盘?hào)反相！因?yàn)榭刂菩盘?hào)反相！(b) 工作原理工作原理邏輯功能同上。邏輯功能同上。29 1 1 TG TG 1 1 G1 TG2 G2 G4 G3 E C Q Q C C C TG1 D C C (c) 工作波形工作波形 D E Q Q 在在E=1的全部時(shí)間內(nèi)輸出對(duì)輸入信號(hào)敏感！的全部時(shí)間內(nèi)輸出對(duì)輸入信號(hào)敏感！E=1時(shí)，時(shí)，D有變化有變化E=1時(shí)，時(shí)，D有變化有變化E=0時(shí)時(shí), E=1時(shí)時(shí),Q =

22、DQ 不變不變305.3.1主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器 1 1 TG TG TG2 Q C C C TG1 D C 主主鎖鎖存存器器 1 1 TG TG TG4 Q Q C C C TG3 C 從從鎖鎖存存器器 Q CP 1 C C G1 G4 G3 G2 主鎖存器與從鎖存器結(jié)構(gòu)相同主鎖存器與從鎖存器結(jié)構(gòu)相同1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)TG1和和TG4的工作的工作狀態(tài)相同狀態(tài)相同TG2和和TG3的工作的工作狀態(tài)相同狀態(tài)相同四個(gè)傳輸門(mén)中四個(gè)傳輸門(mén)中時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖 5.3 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理312、工作原理：、工作原理：TG1導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG2斷開(kāi)斷開(kāi)輸入信號(hào)輸入信號(hào)D 送

23、入主鎖存器。送入主鎖存器。TG3斷開(kāi)，斷開(kāi)，TG4導(dǎo)通導(dǎo)通從鎖存器維持在原來(lái)的狀態(tài)不變。從鎖存器維持在原來(lái)的狀態(tài)不變。 (1) CP=0時(shí)時(shí): 1 1 TG TG TG2 Q C C C TG1 D C 主主鎖鎖存存器器 1 1 TG TG TG4 Q Q C C C TG3 C 從從鎖鎖存存器器 Q G1 G4 G3 G2 C =1，C=0，Q 跟隨跟隨D端的狀態(tài)變化，端的狀態(tài)變化，使使Q =D。 CP 1 C C DD32(2) CP由由0跳變到跳變到1 : 1 1 TG TG TG2 Q C C C TG1 D C 主主鎖鎖存存器器 1 1 TG TG TG4 Q Q C C C TG3

24、 C 從從鎖鎖存存器器 Q G1 G4 G3 G2 C =0，C=1， CP 1 C C 觸發(fā)器的狀態(tài)僅僅取決于觸發(fā)器的狀態(tài)僅僅取決于CP信號(hào)上升沿到達(dá)前瞬間的信號(hào)上升沿到達(dá)前瞬間的D信號(hào)信號(hào) TG3導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG4斷開(kāi)斷開(kāi)從鎖存器從鎖存器Q 的的信號(hào)送信號(hào)送Q端。端。TG1斷開(kāi)，斷開(kāi)，TG2導(dǎo)通導(dǎo)通輸入信號(hào)輸入信號(hào)D 不能送入主鎖存器。不能送入主鎖存器。主鎖存器主鎖存器維持原態(tài)不變。維持原態(tài)不變。 DDQ= Q =D即即:Qn+1=D上升沿前瞬間的上升沿前瞬間的D 33 典型集成電路雙典型集成電路雙D觸發(fā)器觸發(fā)器74HC/HCT74即屬于此種即屬于此種結(jié)構(gòu)。內(nèi)部邏輯圖見(jiàn)結(jié)構(gòu)。內(nèi)部邏輯圖見(jiàn)P

25、218圖圖5.3.3 74HC/HCT74的功能表的功能表DSQDSDR1nQLHHHHHLLHHQn+1DCPHHLLHLLHLHHLQDCP輸輸 出出輸輸 入入DR S C1 1D R S C2 2D R 1SD 1RD 1CP 1D 1Q 1Q 2SD 2RD 2CP 2D 2Q 2Q 國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)具有直接置具有直接置1、直接置、直接置0，正邊沿觸發(fā)的，正邊沿觸發(fā)的D功能功能觸發(fā)器觸發(fā)器直接（異步）置直接（異步）置1、置、置0端（低電平有效）端（低電平有效）正邊沿正邊沿觸發(fā)器符號(hào)觸發(fā)器符號(hào)3、典型集成電路典型集成電路345.3.2 維持阻塞觸發(fā)器維持阻塞觸發(fā)器1 1、電路結(jié)構(gòu)

26、、電路結(jié)構(gòu) 置置0維持線維持線響應(yīng)輸入響應(yīng)輸入D和和CP信號(hào)信號(hào)根據(jù)根據(jù) 確定確定觸發(fā)器的狀態(tài)觸發(fā)器的狀態(tài) RS三個(gè)由與非門(mén)構(gòu)成的三個(gè)由與非門(mén)構(gòu)成的SR基本鎖存器基本鎖存器置置1維持線維持線置置0阻塞線阻塞線置置1阻塞、阻塞、置置0維持線維持線 G1 & CP Q1 & G2 G3 & & & G5 Q2 Q3 S R G4 Q4 D G6 Q Q & 353、邏輯功能：、邏輯功能： 與前面所講的與前面所講的CMOS主從主從D觸發(fā)器相同，觸發(fā)器相同，也屬于也屬于D邊沿觸發(fā)器，邊沿觸發(fā)器， CP上升沿觸發(fā)。上升沿觸發(fā)。Qn+1=D 典型集成電路有：

27、典型集成電路有： 74LS74 TTL系列系列雙雙D上升沿觸發(fā)器上升沿觸發(fā)器 74HC/HCT74 CMOS系列雙系列雙D上升沿觸發(fā)器上升沿觸發(fā)器有直接（異步）置有直接（異步）置0置置1端。端。低電平有效低電平有效國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)2、工作原理（不講）：、工作原理（不講）： S C1 1D R SD RD CP D Q Q 正邊沿正邊沿觸發(fā)器符號(hào)觸發(fā)器符號(hào)365.3.3 利用傳輸延遲的觸發(fā)器利用傳輸延遲的觸發(fā)器內(nèi)部電路和工作原理內(nèi)部電路和工作原理 ：P? 不講！不講！ 屬于屬于JK觸發(fā)器：有兩個(gè)輸入端觸發(fā)器：有兩個(gè)輸入端J、K，但無(wú)約束條件，但無(wú)約束條件典型集成電路典型集成電路:74F1

28、12（實(shí)驗(yàn)）（實(shí)驗(yàn)） 雙雙JK觸發(fā)器觸發(fā)器真值表真值表Qn 1 0Qn 0 0 1 0 0 1 1 1Qn+1CP J K不變不變置置1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)置置0J、K不同，不同，Qn+1同同J國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)1J1KSRC11Q1QCP1RD1SD1J1K74F112-1Qn+1=JQn + KQn特性方程特性方程負(fù)邊沿負(fù)邊沿觸發(fā)器符號(hào)觸發(fā)器符號(hào) CP5.4 觸發(fā)器的邏輯功能觸發(fā)器的邏輯功能概述概述1、何謂觸發(fā)器的邏輯功能？、何謂觸發(fā)器的邏輯功能？ 觸發(fā)器的邏輯功能是指觸發(fā)器的次態(tài)與現(xiàn)態(tài)、輸觸發(fā)器的邏輯功能是指觸發(fā)器的次態(tài)與現(xiàn)態(tài)、輸入信號(hào)之間的邏輯關(guān)系。入信號(hào)之間的邏輯關(guān)系。常用觸發(fā)器邏輯符號(hào)：

29、常用觸發(fā)器邏輯符號(hào)： 1T C1 Q Q T CP T 觸發(fā)器觸發(fā)器 1D C1 Q Q D CP 正邊沿正邊沿D 觸發(fā)器觸發(fā)器主從主從JK 觸發(fā)器觸發(fā)器脈沖脈沖觸發(fā)觸發(fā)主從主從結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) Q Q CP C T 觸發(fā)器觸發(fā)器負(fù)邊沿負(fù)邊沿JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 1J C1 1K Q Q J CP K S C 1 1 D R SD RD C P D Q Q 帶置帶置0置置1功能的功能的D 觸發(fā)器觸發(fā)器382、注意區(qū)分邏輯功能和電路結(jié)構(gòu)的不同概念：、注意區(qū)分邏輯功能和電路結(jié)構(gòu)的不同概念： 同一邏輯功能的觸發(fā)器可以用不同的電路結(jié)同一邏輯功能的觸發(fā)器可以用不同的電路結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如主從結(jié)構(gòu)例如主從結(jié)

30、構(gòu)D觸發(fā)器和維持阻塞觸發(fā)器和維持阻塞D觸發(fā)器。觸發(fā)器。 而用同一基本而用同一基本電路結(jié)構(gòu)，經(jīng)適當(dāng)?shù)淖儞Q，電路結(jié)構(gòu)，經(jīng)適當(dāng)?shù)淖儞Q，也可以構(gòu)成不同也可以構(gòu)成不同邏輯功能的觸發(fā)器。邏輯功能的觸發(fā)器。 觸發(fā)器邏輯功能轉(zhuǎn)換。觸發(fā)器邏輯功能轉(zhuǎn)換。3、關(guān)于狀態(tài)圖：、關(guān)于狀態(tài)圖：描述次態(tài)描述次態(tài)/輸出與現(xiàn)態(tài)輸出與現(xiàn)態(tài)/輸入之間關(guān)系的圖形。輸入之間關(guān)系的圖形。39例例(1) 各個(gè)狀態(tài)分別用一小圓圈表示各個(gè)狀態(tài)分別用一小圓圈表示S0(3) 在連線一側(cè)標(biāo)注在連線一側(cè)標(biāo)注輸入輸入/輸出輸出（或標(biāo)注輸入（或標(biāo)注輸入=？）？）D 觸發(fā)器觸發(fā)器100/01/10/01/1011x/1x1/0 x0/10 x/0JK 觸發(fā)器

31、觸發(fā)器Q0nD /Q0n+1Q0nJK /Q0n+1X為為任意值任意值狀態(tài)圖的畫(huà)法：狀態(tài)圖的畫(huà)法：(2) 用帶箭頭連線表示電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換：用帶箭頭連線表示電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換：箭尾箭尾現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài) 箭頭箭頭次態(tài)次態(tài)405.4.1 D 觸發(fā)器觸發(fā)器 1、 功能表功能表 Qn DQn+10000111001112、特性方程、特性方程Qn+1 = D D=1 D=0 D=0 D=1 0 1 3、狀態(tài)圖、狀態(tài)圖5.4.1-5.4.4 觸發(fā)器功能小結(jié)觸發(fā)器功能小結(jié)413 3、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 翻翻 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)10011111 置置 111010011 置置 000011100狀態(tài)不變狀態(tài)不變01010000 說(shuō)說(shuō)

32、 明明Qn+1QnKJ1、功能表功能表 1nnnQJQKQ2、特性方程特性方程 0 1 0 0 1 1 0 1 J 1 KQn 0 00 01 11 10 5.4.2 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 J=0 K= J= K=0 J=1 K= J= K=1 0 1 J、K不同，不同，Qn+1同同J42 例例5.4.1 設(shè)下降沿觸發(fā)的設(shè)下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器時(shí)鐘脈沖和觸發(fā)器時(shí)鐘脈沖和J、K信號(hào)信號(hào)的波形如圖所示，試畫(huà)出輸出端的波形如圖所示，試畫(huà)出輸出端Q的波形。設(shè)觸發(fā)器的初的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為始狀態(tài)為0。 J K 1 2 3 4 5 6 7 CP Q 011翻翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)11翻翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)01置置010置置101

33、置置000保持保持435.4.3 T觸發(fā)器觸發(fā)器 特性方程特性方程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖特性表特性表nQ1n Q011101110000TnnnQTQTQ1 T=1 T=1 T=0 T=0 0 1 1T C1 Q Q T CP 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) 保持保持翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)445.4.4 T觸發(fā)器觸發(fā)器 Q Q CP C 國(guó)際邏輯符號(hào)國(guó)際邏輯符號(hào) 特性方程特性方程nnQQT1:時(shí)鐘脈沖每作用一次，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次。時(shí)鐘脈沖每作用一次，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次。 當(dāng)當(dāng)T觸發(fā)器的觸發(fā)器的T輸入端固定接高電平，構(gòu)成輸入端固定接高電平，構(gòu)成T觸發(fā)器觸發(fā)器nnnQTQTQT1:T=1455.4.5、RS 觸發(fā)器觸發(fā)器 1. 特性

34、表特性表 2. 特性方程特性方程3. 狀態(tài)圖狀態(tài)圖Qn S RQn+100 0000100101011不確定不確定100110101101111不確定不確定 nnQRSQ 1SR=0（約束條件）（約束條件） S=0 R= S= R=0 S=1 R=0 S=0 R=1 0 1 具有置位、復(fù)位功能的觸發(fā)器具有置位、復(fù)位功能的觸發(fā)器5.4.6 觸發(fā)器功能轉(zhuǎn)換觸發(fā)器功能轉(zhuǎn)換1. D觸發(fā)器觸發(fā)器 T觸發(fā)器觸發(fā)器DQQCP=1T方法：將兩種觸發(fā)器的特性方程聯(lián)立求解方法：將兩種觸發(fā)器的特性方程聯(lián)立求解何謂何謂T觸發(fā)器觸發(fā)器?有控制端有控制端TT=0時(shí)，時(shí)，T=1時(shí)，時(shí)，nnQQ1nnQQ1nnnQTQTQ1即特性方程為：即特性方程為：如何將如何將D觸發(fā)器觸發(fā)器 T觸發(fā)器？觸發(fā)器？將兩種觸發(fā)器的特性方程聯(lián)立求解將兩種觸發(fā)器的特性方程聯(lián)立求解 Q Q 1D C1 T C= = nnQTQTD令 DQQTQTQTQTQnnnnnn11 472.D 觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成 T 觸發(fā)器觸發(fā)器 Q Q 1D C1 CP Qn+1 = D nnQQ 1CP二分頻：二分頻：輸出波形的頻率輸出波形的