觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路

1、第21章觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路，21.1雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，21.2寄存器，21.3計(jì)數(shù)器，21.4 555定時(shí)器及其應(yīng)用，21.5應(yīng)用示例，本章要求，1。掌握RS、JK和D觸發(fā)器的邏輯功能以及不同結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的動(dòng)作特性；2.掌握寄存器、移位寄存器、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的邏輯功能，分析時(shí)序邏輯電路；3.學(xué)會(huì)使用本章介紹的各種集成電路；4.了解集成定時(shí)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的工作原理。第21章觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路電路的輸出狀態(tài)不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，還取決于電路的原始狀態(tài)。這種具有記憶功能的電路稱為時(shí)序邏輯電路。下面描述雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它是時(shí)序電路的基本邏輯單元。21.1雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，特性：1

2、。有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)“0”和“1”；2.觸發(fā)器可根據(jù)輸入信號(hào)設(shè)置為“0”或“1”狀態(tài)；3.輸入信號(hào)消失后，設(shè)置的“0”或“1”狀態(tài)可以保留，即具有記憶功能。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是一種具有存儲(chǔ)功能的邏輯單元電路，可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制代碼。21.1.1 RS觸發(fā)器，兩個(gè)互補(bǔ)輸出端，1?；镜腞S觸發(fā)器，兩個(gè)輸入端，反饋線，觸發(fā)器的輸出和輸入之間的邏輯關(guān)系，讓觸發(fā)器的原始狀態(tài)為“1”。1，0，1，0，讓原始狀態(tài)為“0”，1，1，0，觸發(fā)器保持“0”，復(fù)位，0，讓原始狀態(tài)為“0”，1，1，0，0，1，0，0，觸發(fā)器處于“0”狀態(tài)和“1”狀態(tài)。如果先翻轉(zhuǎn)，基本RS觸發(fā)器狀態(tài)表，邏輯符號(hào)，2?？煽豏S觸發(fā)器、基本R-S

3、觸發(fā)器、控制電路和時(shí)鐘脈沖。當(dāng)CP=0時(shí)，0、R和S的輸入狀態(tài)將不起作用。觸發(fā)狀態(tài)保持不變，當(dāng)CP=1，1時(shí)，開啟，觸發(fā)狀態(tài)由R和S的輸入狀態(tài)決定.打開，當(dāng)CP=1，1，打開，(1) S=0，R=0時(shí)，觸發(fā)狀態(tài)由R，S輸入狀態(tài)決定。open，1，1，0，(2) s=0，r=1，(3) s=1，r=0，1，q=1，q=0，(4) s=1，r=1，可控RS狀態(tài)表，當(dāng)CP為高電平時(shí)，觸發(fā)狀態(tài)由r和s決定克服措施：JK觸發(fā)器或D觸發(fā)器，21.1.2主從JK觸發(fā)器，1。電路結(jié)構(gòu)，從觸發(fā)器，主觸發(fā)器和反饋線，2。工作原理：主觸發(fā)器開啟，主觸發(fā)器的狀態(tài)由J和K決定，信號(hào)被接收并暫時(shí)存儲(chǔ)。從屬觸發(fā)器被阻止，從

4、屬觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。CP，CP，狀態(tài)保持不變，從觸發(fā)器的狀態(tài)依賴于主觸發(fā)器，并保持主觸發(fā)器和從觸發(fā)器的狀態(tài)一致，因此稱為主從觸發(fā)器。從觸發(fā)器開啟，主觸發(fā)器被阻塞。當(dāng)CP和CP為高電平時(shí)，觸發(fā)器接收信號(hào)并臨時(shí)存儲(chǔ)(即，主觸發(fā)器的狀態(tài)由J和K決定，而從觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變)。要求j和k的狀態(tài)在CP高電平期間保持不變。當(dāng)CP為低電平時(shí)，主觸發(fā)器被阻塞，J和K不工作，0，1，CP，CP，分析JK觸發(fā)器的邏輯功能，(1)J=1，K=1，讓觸發(fā)器的原始狀態(tài)為“0”，主從狀態(tài)一致，CP，讓觸發(fā)器的原始狀態(tài)為“1”和“？”狀態(tài)，J=1，K=1，每個(gè)時(shí)鐘脈沖，狀態(tài)反轉(zhuǎn)一次，即具有計(jì)數(shù)功能。(1) J=1，K=

5、1，跳轉(zhuǎn)，CP，(2) J=0，K=1，讓原始觸發(fā)狀態(tài)為“1”，讓原始觸發(fā)狀態(tài)為“0”，CP，(3) J=1，K=0，讓原始觸發(fā)狀態(tài)為“0”。JK觸發(fā)器的邏輯功能，當(dāng)qn，1，00，11，10、0，01，CP為高電平時(shí)，主觸發(fā)器狀態(tài)由j和k決定，從觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。、(保持功能)、(設(shè)置“0”功能)、(設(shè)置“1”功能)、(計(jì)數(shù)功能)、C下降沿觸發(fā)的觸發(fā)器，例如：JK觸發(fā)器的工作波形、基本R-S觸發(fā)器、轉(zhuǎn)向電路、21.1.3保持閉鎖D觸發(fā)器、1。電路結(jié)構(gòu)，反饋線，跳線。0，當(dāng)CP=1時(shí)，0，1被阻塞；在CP=1期間，觸發(fā)器保持“0”不變；21.1.3保持閉鎖D觸發(fā)器；2.邏輯函數(shù)，(1)當(dāng)CP

6、=0時(shí)，D=1，0，1，1，當(dāng)CP=1時(shí)，0，1。然而，Q的狀態(tài)總是比D的狀態(tài)晚一步，即Qn1=Dn；上升沿后，輸入d不再工作，觸發(fā)狀態(tài)保持不變。即，(不會(huì)翻轉(zhuǎn))，結(jié)論：示例：D觸發(fā)器工作波形圖，21.1.4觸發(fā)器邏輯功能轉(zhuǎn)換，1。JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器，仍由下降沿2觸發(fā)。JK觸發(fā)器被轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器，當(dāng)J=K時(shí)，兩個(gè)觸發(fā)器處于相同的狀態(tài)，3。d觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器，只具有計(jì)數(shù)功能。21.2寄存器是數(shù)字系統(tǒng)的通用邏輯部件，用于存儲(chǔ)數(shù)字或指令。它由觸發(fā)器和門電路組成。一個(gè)觸發(fā)器只能存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，存儲(chǔ)n個(gè)二進(jìn)制數(shù)時(shí)需要n個(gè)觸發(fā)器。21.2.1數(shù)字寄存器，僅具有登記數(shù)字的功能。清零，寄存器指令，

7、通常由D觸發(fā)器或R-S觸發(fā)器組成，并行輸入模式，寄存器數(shù)字，觸發(fā)器狀態(tài)不變，清零，寄存器指令，并行輸出模式，Q，Q，狀態(tài)不變，21.2.2移位寄存器，不僅可以寄存器數(shù)字，所謂移位是指每個(gè)移位脈沖到來(lái)時(shí)，寄存器中登記的數(shù)據(jù)按順序向左或向右移動(dòng)一位。1.單向移位寄存器d、1011、q、1011、1、0、1、1、j、k、ff3，數(shù)據(jù)依次向左移動(dòng)，稱為左移位寄存器，輸入模式為串行輸入。Q，Q，Q，數(shù)字輸入、然后輸入四個(gè)移位脈沖，1011從Q3端由高到低依次輸出。串行輸出模式，數(shù)字輸入，左移位寄存器波形，1，1，1，1，0，要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，1011存儲(chǔ)在寄存器中，從Q3取出，4位左移位寄存器狀態(tài)表，1，2

8、，3，1，0，1，并行輸出，然后繼續(xù)輸入4個(gè)移位脈沖。2.并行和串行輸入/串行輸出寄存器，寄存器分類，并行輸入/并行輸出，串行輸入/并行輸出，并行輸入/串行輸出，串行輸入/串行輸出，3。雙向移位寄存器：可以向左或向右移動(dòng)。，RD，CP，S，左移位輸入，從低到高依次輸入的數(shù)據(jù)，從高到低依次輸入的數(shù)據(jù)，1，0，1，右移位輸入，移位控制21.3.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它根據(jù)二進(jìn)制規(guī)則累加脈沖數(shù)，也是其它二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)。為了形成一個(gè)N位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要N個(gè)具有計(jì)數(shù)功能的觸發(fā)器。異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，異步計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)脈沖c不同時(shí)施加到每個(gè)觸發(fā)器。最低階觸發(fā)器由計(jì)數(shù)脈沖觸發(fā)，而其他觸發(fā)器有時(shí)由相鄰的低階觸

9、發(fā)器輸出的進(jìn)位脈沖觸發(fā)。因此，每個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間是不同的，并且隨后的觸發(fā)器只能在前一個(gè)觸發(fā)器之后翻轉(zhuǎn)。二進(jìn)制數(shù)Q2 Q1 Q0，0 000 1 00 1 20 1 0 3 0 1 4 1 00 5 1 6 1 0 7 1 1 8 0 0 0，脈沖數(shù)(CP)，二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)表，從狀態(tài)表中可以看出，最低有效觸發(fā)器用一個(gè)脈沖翻轉(zhuǎn)一次，當(dāng)每個(gè)觸發(fā)器從1變?yōu)?時(shí)，它需要產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號(hào)，該進(jìn)位信號(hào)當(dāng)j和K=1時(shí)，它具有計(jì)數(shù)功能，每個(gè)脈沖觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次。三位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，在電路圖中，j，懸空意味著j和K=1，下降沿觸發(fā)觸發(fā)器，當(dāng)相鄰的低階觸發(fā)器從1變?yōu)?時(shí)，它翻轉(zhuǎn)。異步二進(jìn)制加法器利用

10、波形工作，每個(gè)觸發(fā)器的觸發(fā)器時(shí)間都有一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖序列。1.每個(gè)觸發(fā)電路應(yīng)該如何連接？每個(gè)D觸發(fā)器都連接成一個(gè)T觸發(fā)器，即具有計(jì)數(shù)功能。2.同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器和異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器有簡(jiǎn)單的連接。觸發(fā)器是一步一步翻轉(zhuǎn)的，所以工作速度很慢。同步計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)脈沖同時(shí)連接到每個(gè)觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換與計(jì)數(shù)脈沖同步。同步計(jì)數(shù)器工作得很快，因?yàn)槊總€(gè)觸發(fā)器同步翻轉(zhuǎn)。但是線路很復(fù)雜。二進(jìn)制數(shù)qqqq1q 0，0000100120103014100510161071118000，脈沖數(shù)(CP)，二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)表，最低觸發(fā)器FF0每脈沖翻轉(zhuǎn)一次；FF1:當(dāng)Q0=1時(shí)，另一個(gè)脈沖將翻轉(zhuǎn)一次；FF2:當(dāng)Q

11、0=Q1=1時(shí)，另一個(gè)脈沖會(huì)翻轉(zhuǎn)一次。四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表、四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器的級(jí)之間的邏輯關(guān)系以及四位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的邏輯電路可以通過(guò)J和K端的邏輯表達(dá)式獲得。觸發(fā)器觸發(fā)條件，j和k端的邏輯表達(dá)式，F(xiàn)F0，c每個(gè)輸入觸發(fā)一次，ff1，ff2，ff3，j0=k0=1，Q0=1，J1=k1=Q0，Q1=Q0=1，J2=k2=q1q0，Q2=，由主從JK觸發(fā)器組成的同步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，74LS161四位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，(a)外部引線排列圖；邏輯符號(hào)，例如：分析圖示邏輯電路的邏輯功能并解釋其用途。讓初始狀態(tài)為“000”。解決方案：1。寫出每個(gè)觸發(fā)器的J、K和CP端子的邏輯表達(dá)

12、式。解決方案：當(dāng)初始狀態(tài)為“000”時(shí)，每個(gè)觸發(fā)器的J、K和C端的電平為、從表中可以看出，觸發(fā)器在5個(gè)脈沖周期后是一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2。以列形式編寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，并分析狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程。CP1=Q0，因?yàn)橛?jì)數(shù)脈沖不是同時(shí)施加到每個(gè)觸發(fā)器，所以它是一個(gè)異步計(jì)數(shù)器。異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作波形，21.3.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)規(guī)則：“每十進(jìn)制一”。它用四個(gè)二進(jìn)制數(shù)表示相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)，因此也稱為二進(jìn)制-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。四位二進(jìn)制可以代表十六種狀態(tài)。為了表示十進(jìn)制數(shù)的十種狀態(tài)，需要去掉六種狀態(tài)。有不同的安排，其中六個(gè)國(guó)家被刪除。這里，只介紹8421碼廣泛使用的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。1。同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)

13、制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)表、十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作波形。常用74LS160同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，其外部引腳排列和功能表與74LS161計(jì)數(shù)器相同。異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，(1) 74LS290二進(jìn)制-五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，邏輯功能和外部引線排列，(1) R01，R02:設(shè)置“0”輸入，邏輯功能，邏輯功能和外部引線排列，(1) S91，S92:設(shè)置“9”輸入，邏輯0，0，1，1，74LS290計(jì)數(shù)器功能表，輸入和輸出，Q2，Q3，Q1，Q0，1，1，0，1，0，1，R01，S92，S91，R02 5421異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，工作反饋設(shè)置“0”方法：當(dāng)滿足某些條件時(shí)，計(jì)數(shù)器的復(fù)位端用于強(qiáng)制計(jì)數(shù)器清零并重

14、新開始新一輪計(jì)數(shù)。 使用反饋設(shè)置“0”方法，可以使用現(xiàn)有計(jì)數(shù)器來(lái)獲得比原始計(jì)數(shù)器小的計(jì)數(shù)器。例如：一塊74LS290可以用來(lái)構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。如果十進(jìn)制計(jì)數(shù)器連接正確，并且其復(fù)位端子用于反饋復(fù)位，則可以獲得十進(jìn)制計(jì)數(shù)器中的任何一個(gè)。用一塊74LS290形成一個(gè)任意十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，例如，一個(gè)十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，例如，一個(gè)十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。當(dāng)狀態(tài)0110(6)出現(xiàn)時(shí)，將Q2=1和Q1=1發(fā)送到復(fù)位端子R01和R02，以便計(jì)數(shù)器可以立即清零。狀態(tài)0110僅暫時(shí)存在。74LS290是異步清零計(jì)數(shù)器，反饋設(shè)置為“0”。實(shí)現(xiàn)方法：十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，S92，S91，Q3，Q0，Q2，Q1，R01，R02，CP1，CP0，計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器清零，當(dāng)0111(7)出現(xiàn)時(shí)，計(jì)數(shù)器立即清零，新一輪計(jì)數(shù)重新開始。計(jì)數(shù)器清零，兩塊74LS290在100內(nèi)構(gòu)成一個(gè)計(jì)數(shù)器。示例1:24個(gè)計(jì)數(shù)器，0010(2)，0100(4)，10位，1位，2位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器(100十進(jìn)制)，示例23360六進(jìn)制計(jì)數(shù)器、1位十進(jìn)制。每一位