觸發(fā)器及時序邏輯電路(ppt)課件(PPT 53頁)

1、觸發(fā)器及時序邏輯電路(ppt)第1頁，共53頁。 觸發(fā)器及時序邏輯電路11.1 RS觸發(fā)器11.2 JK觸發(fā)器11.3 D觸發(fā)器11.4 觸發(fā)器功能的轉換11.5 寄存器11.6 計數器11.7 集成計數器第2頁，共53頁。學完本章應掌握以下問題：邏輯符號RDSDCQKJ1. 觸發(fā)器的輸出隨輸入如何變化？2. 觸發(fā)器的輸出在何時變化？3. 觸發(fā)器的初始狀態(tài)如何設定？牢記 R-S、 JK 、D 及T 和T觸發(fā)器的真值表。上升沿觸發(fā)還是下降沿觸發(fā)？直接置位端和直接復位端。不需要掌握觸發(fā)器的內部電路結構和原理。第3頁，共53頁。概述觸發(fā)器的功能：形象地說， 它具有“一觸即發(fā)”的功能。在輸入信號的作用

2、下，它能夠從一種穩(wěn)態(tài) ( 0 或 1 )轉變到另一種穩(wěn)態(tài) ( 1 或 0 )。觸發(fā)器的特點：有記憶功能的邏輯部件。輸出狀態(tài)不只與現時的輸入有關，還與原來的輸出狀態(tài)有關。觸發(fā)器的分類：按功能分：有RS 觸發(fā)器、D 型觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T 型等；按觸發(fā)方式劃分：有電平觸發(fā)方式、主從觸發(fā)方式和邊沿觸發(fā)方式 。第4頁，共53頁。兩個輸入端 11.1 RS觸發(fā)器&G1&G2反饋兩個輸出端一、基本 RS 觸發(fā)器反饋正是由于引入反饋，才使電路具有記憶功能 !輸入有4 種情況：輸出Q和Q互為相反邏輯所以只有兩種狀態(tài)：“0”態(tài)Q=0Q=1“1”態(tài)Q=1Q=0#0 01 11 00 1RD SD第5頁，共53頁

3、。輸入RD=0, SD=1時若原狀態(tài)為“0”態(tài)：11001010輸出仍保持“0”態(tài)：&a&b若原態(tài)為“1”態(tài)：01111010輸出變?yōu)椤?”態(tài)：置“0”！&a&bQ=0Q=1Q=0Q=1Q=0Q=1Q=1Q=0#11.1見仿真分析第6頁，共53頁。輸入RD=1, SD=0時若原狀態(tài)：10101001輸出變?yōu)椋?a&b若原狀態(tài)：00110101輸出保持：&a&b置“1” ！11.1第7頁，共53頁。輸入RD=1, SD=1時若原狀態(tài)：10111001輸出保持原狀態(tài)：若原狀態(tài)：01110110輸出保持原狀態(tài)：&a&b&a&b保持！11.1第8頁，共53頁。輸入RD=0, SD=0時0011輸出：全

4、是1注意：當RD、SD同時由0變?yōu)?時，翻轉快的門輸出變?yōu)?，另一個不得翻轉。因此，該狀態(tài)為不定狀態(tài)。&a&b基本觸發(fā)器的功能表復位端置位端邏輯符號 Q保持原狀態(tài)0 11 0不定狀態(tài)1 10 11 00 0RD SD11.1第9頁，共53頁。QQRDSDabRDSD二、同步RS 觸發(fā)器cdRSCP“ 同步 ”的含義：RS 觸發(fā)器的動作與時鐘CP同步。直接清零端直接置位端輸出端輸入端 11.1 RS觸發(fā)器直接清零端置位端的處理平時常為 1平時常為 111.1RDSDRSCQ第10頁，共53頁。CP=0時011觸發(fā)器保持原態(tài)CP=1時&a&b&c&dCP111&a&b&c&dCP1111.1第11

5、頁，共53頁。同步RS 觸發(fā)器的功能表簡化的功能表Qn+1 為新狀態(tài)， Qn 為原狀態(tài)邏輯符號RDSDRSCQ基本觸發(fā)器的功能表 Q保持原狀態(tài)0 11 0不定狀態(tài)1 10 11 00 0RD SD11.1第12頁，共53頁。CP1時：主觸發(fā)器打開，從觸發(fā)器封鎖三、主從RS 觸發(fā)器CP0時：主觸發(fā)器封鎖，從觸發(fā)器打開動作特點：時鐘下降沿觸發(fā)F主F從QQR2S2CCPQQQQR1S1CCP11.1 RS觸發(fā)器RDSDCQRS 功能表邏輯符號11.1第13頁，共53頁。 11.2 JK觸發(fā)器邏輯符號RDSDCQKJ功能表該觸發(fā)器帶有直接置位復位端下降沿觸發(fā)例1：畫出主從 JK 觸發(fā)器輸出端波形圖CP

6、JKQ第14頁，共53頁。JK觸發(fā)器的時序圖JQCPKJQ 保持T第15頁，共53頁。 11.3 D觸發(fā)器功能表例：畫出D觸發(fā)器的輸出波形。CPDQ邏輯符號RDSDDCQ該觸發(fā)器帶有直接置位復位端上升沿觸發(fā)見仿真分析第16頁，共53頁。11.4 觸發(fā)器功能的轉換一、T 觸發(fā)器功能：每來一個脈沖，輸出狀態(tài)翻轉一次，也叫計數器QQRSCCPQQ功能表RDSDCQT邏輯符號:二、T 觸發(fā)器CPQTT 觸發(fā)器的時序波形T 和T觸發(fā)器第17頁，共53頁。JKQQCPQ2JKQQCPQ1CP例2：假設初始狀態(tài) Q n = 0 ，畫出Q1和Q2 的波形圖Q1Q2 看懂邏輯符號 ； 熟練使用功能表 。第18頁

7、，共53頁。RDSDCQKJ常用“專業(yè)術語”介紹數據鎖定：觸發(fā)器的輸出狀態(tài)固定不變，這就稱作“數據鎖定”。它相當于“保持”功能。清零：使 RD= 0，輸出端Q置0 預置：使 SD = 0，輸出端Q置1。第19頁，共53頁。11-1 對于基本RS 觸發(fā)器，若輸入波形如下，試分別畫出原 態(tài)為0 和原態(tài)為1 對應時刻的Q 端和Q 端波形tSDtRDQQ原態(tài)為001原態(tài)為1QQ10第20頁，共53頁。11-2 試分析圖示邏輯電路的功能，說明它是什么類型的觸發(fā) 器，畫出它的邏輯符號。11功能表Qn+100不定1110不定QnQnRDSD000110110000011101110011根據功能表，此為RS

8、 觸發(fā)器邏輯符號DRDS#第21頁，共53頁。Q#11-4 主從型RS 觸發(fā)器各輸入信號如下圖所示，試畫出 Q 端 和Q 端的波形。RDCPSRQ第22頁，共53頁。11-5 在下圖所示輸入信號激勵下，試分別畫出TTL主從型 和CMOS邊沿型JK 觸發(fā)器Q 端的波形，（觸發(fā)器原態(tài)為 0）CPJKTTL主從型CMOS邊沿型QQ#第23頁，共53頁。11-6 在下圖所示輸入信號激勵下，試畫出D 觸發(fā)器Q 端的 波形，（觸發(fā)器原態(tài)為 0）。#CPDQ第24頁，共53頁。11-7 兩個觸發(fā)器的特性表如下表所示，試 說明表中各項操作 的含義，并指出它們各是什么類型的觸發(fā)器。輸 入輸 出CPADRDSQn

9、+1Qn+1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 Qn Qn 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1遇上升沿，D = 0 時， Qn+1=0遇上升沿，D = 1 時， Qn+1=1遇下降沿，D 無論什么， Qn+1不變無論其它輸入如何, 只要RD=1, Qn+1=0無論其它輸入如何, 只要SD=1, Qn+1=1當RD、 SD 同時為1, 邏輯關系混亂邏輯符號RDSDDCQD觸發(fā)器，上升沿觸發(fā)，置位、復位端高電平有效第25頁，共53頁。11-10 判斷圖示電路是什么功能的觸發(fā)器，并寫出其特性方程 1&1JKCPAQQAQAQ+AQAQAQn+10 0 0 1 1 0 1 1

10、 Qn（J=K）+AQAQ00111001可以看出，輸出總是與輸入A 相同，顯然是D 觸發(fā)器邏輯符號DCQ#特性方程：Qn+1=A 第26頁，共53頁。11-11 試畫出 Q1 與Q2 端的波形。從圖中可看出：D1=Q2 ，D2 =Q1 RDABRQ1Q1DQ2Q2DRABQ1Q2第27頁，共53頁。JKQQCPQ2JKQQCPQ1CP例2：假設初始狀態(tài) Q n = 0 ，畫出Q1和Q2 的波形圖。Q1Q2 看懂邏輯符號 ； 熟練使用功能表 。第28頁，共53頁。復位端置位端RDSDRSCQ Q保持原狀態(tài)0 11 0不定狀態(tài)1 10 11 00 0RD SD簡化的功能表1. 基本 RS 觸發(fā)器

11、2.同步RS 觸發(fā)器第29頁，共53頁。邏輯符號RDSDCQKJ功能表RDSDDCQ4.D觸發(fā)器3.JK觸發(fā)器第30頁，共53頁。5.T 觸發(fā)器6.T 觸發(fā)器QKJCPTQKJCP1T為0時，保持；T為1時，狀態(tài)翻轉計數功能7.D 觸發(fā)器QKJCPD1第31頁，共53頁。11.5 寄存器11.6 計數器11.7 脈沖分配器 時序邏輯電路時序電路的特點：具有記憶功能。時序電路的基本單元：觸發(fā)器。第32頁，共53頁。11.5.1 數碼寄存器11.5 寄存器第33頁，共53頁。8位三態(tài)輸出數碼寄存器T3374第34頁，共53頁。11.5.2 移位寄存器第35頁，共53頁。11.5 寄存器11.6 計

12、數器11.7 脈沖分配器 時序邏輯電路作為重點！第36頁，共53頁。Q0Q1Q2CP11.6 計數器一、計數器功能的分析Q2CPQ1Q0RDCP Q2 Q1 Q0對應十進制數狀態(tài)轉換表波形圖：0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 2 3 0 1 1 3 4 1 0 0 4 5 1 0 1 5 6 1 1 0 6 7 1 1 1 7 8 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8通過分析可知該計數器為：8 進制異步加法計數器如何知道是異步？脈沖不同時作用于各觸發(fā)器，所以是 異步方式 工作。如何知道是幾進制？看圖 ：看表：到幾歸 0 就是幾進制！如何知道是加法還是減法？看表：

13、對應十進制數是遞增的是加法！第一個脈沖過后例1第37頁，共53頁。11.6 計數器一、計數器功能的分析Q1Q0狀態(tài)轉換表：波形圖：0 0 0 0 1 1 1 3 2 1 0 2 3 0 1 1 4 0 0 0 5 1 1 3 CP1 2 3 4 5 通過分析可知該計數器為：4 進制異步減法計數器CP Q1 Q0對應十進制數Q0CPRDQ1Q0例2異步計數器的特點：在異步計數器內部，觸發(fā)器的觸發(fā)信號不完全一樣，即各個觸發(fā)器狀態(tài)變換的時間先后不一，故被稱為“ 異步計數器 ”。第38頁，共53頁。計數脈沖1. 寫出控制端的邏輯表達式J2 = Q1Q0 ， K2 1 J1 = K1 1 J0 = Q2

14、 ，K0 1 分析步驟： （法一）Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0CP11.6 計數器一、計數器功能分析例32. 寫出各觸發(fā)器的狀態(tài)方程逢CP（ ）逢Q0（ ）逢CP（ ）逢CP（ ）逢Q0（ ）逢CP（ ）3. 填寫 狀態(tài)轉換表Q1Q2Q1Q00 0 0 0 0 1 0 Q2Q00 1 1 2 0 0 1 2 3 0 1 1 3 4 1 0 0 4 5 0 0 0 0 5 進制異步加法計數器CP Q2 Q1 Q0十進制數第39頁，共53頁。Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0CP 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1

15、1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 5 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1. 寫出控制端的邏輯表達式分析步驟： （法二）例3J2 = Q1Q0 , K2 1 J1 = K1 1 J0 = Q2 ，K0 1 2. 填寫 狀態(tài)轉換表1010010230114100012340CP Q2 Q1 Q0 J2 = K2= J1 = K1= J0= K0 = Q1Q01 1 1 1 Q2十進制數5 進制異步加法計數器第40頁，共53頁。Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&CP分析步驟：例42. 填寫 狀態(tài)轉換表1. 寫出控制端的表達式J2=K2=Q1Q0J1=K1=Q0J

16、0=K0=10 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 10 0 0 0 1 11 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 10 0 0 0 1 11 1 1 1 1 10 0 0 0 1 1CP Q2 Q1 Q0 J2 K2 J1 K1 J01 K01Q1Q0Q1Q0Q0Q0十進制數001010011001110110111000012345670123456788 進制同步加法計數器第41頁，共53頁。計數器功能分析總結異步方式：波形圖狀態(tài)表同步方式：控制端方程狀態(tài)表混合方式：狀態(tài)方程控制端方程狀態(tài)表Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0C

17、PCPQ2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&CP第42頁，共53頁。11.6.2 中規(guī)模集成計數器1、 4位二進制同步計數器T1161（74163）第43頁，共53頁。A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD TT 1161 用T1161構成任意進制計數器1） 復位法例1 用T 1161構成 M=12 進制計數器。解12 對應的二進制碼為QD QC QB QA=1100用此碼給計數器復位“1”“1”“1”脈沖輸入端12 進制計數器利用Cr 端第44頁，共53頁。A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD TT 1161“1”“1”“1”脈沖輸入

18、端10 進制7 進制A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD TT 1161“1”“1”“1”脈沖輸入端011110101）復位法1）復位法例2例3第45頁，共53頁。 用T1161構成任意進制計數器2） 置數法狀態(tài)譯碼置數法例4 用T 1161構成 M=12 進制計數器。A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD TT 1161“1”“1”“1”脈沖輸入端解：當輸出為“M-1”即1011時，應送出一個有效置位信號，一旦第M個脈沖一到，計數器被置成0 0 0 0。利用LD端12 進制對M-1譯碼第46頁，共53頁。A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD TT 1161“1”“1”“1”脈沖輸入端A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD TT 1161“1”“1”“1”脈沖輸入端9進制狀態(tài)譯碼置數法例5例66進制狀態(tài)譯碼置數法M-1=8=1000M-1=5=0101第47頁，共53頁。9進制進位輸出置數法例8預置數0111A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD TT 1161“1”“1”“1”脈沖輸入端16進制進位輸出置數法例9預置數1010A B C D PCPLDCrQCC QA QB QC QD