任務(wù)3認(rèn)知汽車時(shí)序邏輯電路(2

1、這種觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，通常以Q的狀態(tài)定義為觸發(fā)器的狀態(tài)，即Q=0、Q=1號(hào)，Y（y1，Q（q1， q2，路框圖來看, 合邏輯電路,任務(wù)7.3 認(rèn)知汽車時(shí)序邏輯電路在數(shù)字電路中，凡任何時(shí)刻電路的穩(wěn)態(tài)輸出，不僅和該時(shí)刻的輸入信號(hào)有關(guān)，而且還 取決于電路原來的狀態(tài)， 都可以稱為時(shí)序邏輯電路。 時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路并駕齊驅(qū)， 是數(shù)字電路兩大重要分支之一。時(shí)序邏輯電路的顯著特點(diǎn)是：電路任何一個(gè)時(shí)刻的輸出狀態(tài)不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)。因此，時(shí)序電路必須含有具有記憶功能的存儲(chǔ)器件。時(shí)序邏輯電路的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖7-28所示。圖中X（X1, X2，Xi）代表輸入信y2,，yj

2、）代表輸出信號(hào)，Z（Z1, Z2,，zk）代表存儲(chǔ)電路的輸入信號(hào)，qL）代表存儲(chǔ)電路的輸出信號(hào)，同時(shí)也是組合邏輯電路的部分輸入。從電 時(shí)序邏輯電路均包含作為存儲(chǔ)單元的觸發(fā)器。事實(shí)上，時(shí)序電路中可以沒有組但不能沒有觸發(fā)器。時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)，就是依靠觸發(fā)器記憶和表示的。觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本單元。它是一種具有記憶功能，能儲(chǔ)存一位二進(jìn)制信息的邏輯電路。觸發(fā)器具有三個(gè)基本特征：一是具有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，即邏輯“0”狀態(tài)和邏輯“ 1”狀態(tài)，無觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)，觸發(fā)器維持原來的穩(wěn)定狀態(tài)不變，即觸發(fā)器具有記 憶功能；二是在一定的觸發(fā)信號(hào)作用下，觸發(fā)器可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。轉(zhuǎn)變的過程稱

3、為翻轉(zhuǎn)；三是有兩個(gè)互補(bǔ)輸出端。當(dāng)觸發(fā)信號(hào)消失后，電路將新建立的穩(wěn)定狀態(tài)保存下來?？梢娪|發(fā)器具有雙穩(wěn)態(tài)。故也），用Qn和Qn表示（或用“次態(tài)”），用Qn+1和Qn +稱雙穩(wěn)電路。我們把輸入信號(hào)作用前的觸發(fā)器狀態(tài)稱為現(xiàn)在狀態(tài)（“現(xiàn)態(tài)”Q和Q表示）；把在輸入信號(hào)作用后觸發(fā)器的狀態(tài)稱為下一狀態(tài)（ 表示。觸發(fā)器等。觸發(fā)器可分為RS觸發(fā)器、同步RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D7.3.1 RS觸發(fā)器1.基本RS觸發(fā)器在各種觸發(fā)器中，基本RS觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單， 但卻是各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的基本組 成部分。1）基本RS觸發(fā)器的電路組成基本RS觸發(fā)器的邏輯電路圖及圖形符號(hào)如圖7-29所示。它是由兩個(gè)與非門 G1和G2

4、交叉耦合組成的。Q和Q為觸發(fā)器的輸出端，正常情況下兩者的狀態(tài)相反。時(shí)稱觸發(fā)器為0態(tài)(復(fù)位狀態(tài))，Q=1、Q=0時(shí)稱觸發(fā)器為1態(tài)(置位狀態(tài))。R=i 或 s=i，有R和s為觸發(fā)器的輸入端，輸入信號(hào)采用脈沖信號(hào)，即無信號(hào)時(shí),信號(hào)時(shí)，R=0或S=0，即由與非門組成的基本 RS觸發(fā)器低電平有效，所以在輸入端R和S上加“-”。圖7-29(b)中，R、S端的小圓圈表示輸入信號(hào)為低電平有效。6(a)邏輯電路圖(b)圖形符號(hào)圖7-29 基本RS觸發(fā)器2)基本RS觸發(fā)器的邏輯功能(1 )當(dāng)S=0、R=1時(shí)，Gi門有0出1，Q=1并反饋到G2門輸入端。因R=1， 故G2門全1出0，Q =0，觸發(fā)器處于置位狀態(tài)(1

5、態(tài))。(2) 當(dāng)S =1、R=0時(shí)，G2有0出1，Q=1并反饋到Gi門輸入端，因這是 S=1， 故G1全1出0，Q=0。觸發(fā)器處于復(fù)位狀態(tài)(0態(tài))。(3) 當(dāng)R =1、S =1時(shí)，因R、S均無負(fù)脈沖輸入，觸發(fā)器保持原有狀態(tài)不變。例 如若原來Q=1，Q接到G2門輸入端，G2門全1出0,故Q=0又接到G1門輸入端，使G1門有0出1，使Q繼續(xù)保持1態(tài)不變。(4) 當(dāng)S=0、R=0時(shí)，G1門和G2門有0出1，Q與Q同時(shí)變?yōu)?態(tài)，這不符合Q與Q狀態(tài)相反的邏輯關(guān)系。如果這是S和R又同時(shí)跳躍為1，觸發(fā)器變到什么狀態(tài)，決定于觸發(fā)器內(nèi)部的不平衡或某些外部的偶然因素。這種狀態(tài)稱為不定狀態(tài)，應(yīng)禁止，即不允許 R +

6、 S =0。將以上4種狀態(tài)列成表7-10，即為基本RS觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)表。其特點(diǎn)是有1和0兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，可以直接置位和復(fù)位， 具有儲(chǔ)存和記憶的功能，可以用來存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)碼。但有不穩(wěn)定狀態(tài)，不允許在兩個(gè)輸入端同時(shí)加觸發(fā)脈沖。此外，信號(hào)直接控制著輸出端的狀態(tài)，使用有局限性。表7-10基本RS觸發(fā)器邏輯狀態(tài)表RSQ說明101置位010復(fù)位10不變記憶、復(fù)位01不定不允許2.同步RS觸發(fā)器在實(shí)際工作中，觸發(fā)器的工作狀態(tài)不僅由R、S端的信號(hào)來決定，而且還希望觸發(fā)器按一定的節(jié)拍翻轉(zhuǎn)。為此，給觸發(fā)器加一個(gè)時(shí)鐘控制端CP，只有在CP端上出現(xiàn)時(shí)鐘脈沖時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)才能變化。具有時(shí)鐘脈沖控制的觸發(fā)器，其狀態(tài)

7、的改變與時(shí)鐘脈沖同步，所以稱為同步觸發(fā)器。1）同步RS觸發(fā)器的電路組成同步RS觸發(fā)器是同步觸發(fā)器中最簡(jiǎn)單的一種，其邏輯電路圖和圖形符號(hào)如圖7-30所示。圖中G1和G2組成基本RS觸發(fā)器，G3和G4組成輸入控制門電路。 R和S為信號(hào)輸入端，CP為時(shí)鐘脈沖的輸入端。 Q和Q是輸出端。它的輸入電平稱為觸發(fā)電平，時(shí)鐘脈沖采用周 期一定的一串正脈沖。當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP=0時(shí)，無論R和S有無信號(hào)輸入，G3、G4均為1,觸發(fā)器保持原狀態(tài)不 變，R和S不起作用，輸入控制門被封鎖。當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP=1時(shí)觸發(fā)器的狀態(tài)由 R和S的輸入信號(hào)決定，此時(shí)控制門被打開。41S C1 1Rft（b）圖形符號(hào)（a）邏輯電路圖圖7-3

8、0同步RS觸發(fā)器2）基本RS觸發(fā)器的邏輯功能（1）當(dāng)R=0、S=0時(shí)，脈沖時(shí)鐘到來 G2無影響?？梢姰?dāng) R和S都無信號(hào)輸入時(shí),（即 CP=1 ）后，G3、G4輸出均為1，對(duì)G1、 觸發(fā)器保持原態(tài)。（2）當(dāng)R=0、S=1時(shí)時(shí)鐘脈沖到來（即CP=1）后，G3輸出 1、G4輸出 0,使 Q=1、Q=0?？梢姡?dāng)S端有信號(hào)輸入時(shí)，觸發(fā)器為置位（3）當(dāng)R=1、S=0時(shí)，時(shí)鐘脈沖到來（即1態(tài)），所以S稱為置1端。CP=1）后，G3輸出0，G4輸出1,使Q=0、Q=1。可見，當(dāng)R端有信號(hào)輸入時(shí)，觸發(fā)器為復(fù)位（0態(tài)），所以R稱為置0端。（4）當(dāng)R=1、S=1時(shí)，時(shí)鐘脈沖到來（即 CP=1）后，G3、G4均輸出

9、0，對(duì)Gi和G2 狀態(tài)不變?？梢姡?dāng) R和S端都有信號(hào)輸入時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)是不確定的，應(yīng)該禁止出現(xiàn)。將以上四種狀態(tài)列成表 7-11，即為同步RS觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)表。其特點(diǎn)是這種觸發(fā) 器有復(fù)位、置位、記憶存儲(chǔ)的功能，觸發(fā)器是否接受信號(hào)由時(shí)鐘脈沖控制。其缺點(diǎn)是在時(shí)鐘脈沖CP=1的期間，R、S輸入端狀態(tài)的變化都將引起觸發(fā)器的相應(yīng)改變，甚至發(fā)生多次翻 轉(zhuǎn)。這是如果有干擾信號(hào)出現(xiàn)在輸入端，也可能作出反應(yīng)，使觸發(fā)器出現(xiàn)不正常的邏輯狀態(tài)。此外，當(dāng)R=S=1時(shí)，仍存在不定狀態(tài)，應(yīng)避免出現(xiàn)。表7-11 同步RS觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)表9ISC11RVI（a）邏輯圖圖7-31 主從RS觸發(fā)器（b）邏輯符號(hào)RSQ說明00

10、不變記憶、復(fù)位100復(fù)位011置位11不定不允許7.3.2主從觸發(fā)器1.主從RS觸發(fā)器主從RS觸發(fā)器由兩級(jí)觸發(fā)器構(gòu)成，其中一級(jí)直接接受輸入信號(hào)，稱為主觸發(fā)器，另 極接受主觸發(fā)器的輸出信號(hào)。兩級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘互補(bǔ)，從而有效地克服空翻。主從RS觸發(fā)器如圖7-31所示。主從RS觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)分為以下兩個(gè)節(jié)拍。G7、G8打開，主觸發(fā)當(dāng)CP=1、CP=1時(shí)，從觸發(fā)器被封鎖，保持原狀態(tài)不變。這是, 器工作，接受R和S端的輸入信號(hào)。當(dāng)CP由1躍變到0時(shí)，即CP=O、CP =1。主觸發(fā)器封鎖，輸入信號(hào) R、S不再影響主觸發(fā)器的狀態(tài)。而這是，由于 CP=1，G3、G4打開，從觸發(fā)器接受主觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。CP

11、由1變0時(shí)刻（CP下降沿）發(fā)生的，CP R、S影響，故主從觸發(fā)器對(duì)輸入信號(hào)的敏感由以上分析可知，主觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)是在旦變?yōu)?后，主觸發(fā)器被封鎖，其狀態(tài)不再受 時(shí)間大大縮短，只在 CP由1變?yōu)?的時(shí)刻觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，因此不會(huì)有空翻現(xiàn)象。2.主從JK觸發(fā)器1）電路的組成主從RS觸發(fā)器有一個(gè)約束條件 SR=0,即在工作時(shí)，不允許輸入信號(hào)R、S同時(shí)為1。這一約束條件使主從 RS觸發(fā)器在使用時(shí)，有時(shí)感覺不方面。如何解決這一問題呢？我們注意到觸發(fā)器的兩個(gè)輸出端Q和Q在正常工作時(shí)是互補(bǔ)的，即一個(gè)為1，另一個(gè)一定為 0。因此，如果把這兩個(gè)信號(hào)通過兩根反饋線分別引到輸入端的G7、G8門，就一定有一個(gè)門封鎖，這是就不怕輸

12、入信號(hào)同時(shí)為1 了，這就是主從JK觸發(fā)器構(gòu)成的思路。在主從RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上增加兩根反饋線， 一根從Q端引到G7門的輸入端，一根從Q7-32所示。端引到G8門的輸入端，并把原來的 S端改為J端，把原來的R端改為K端，就形成了主從 JK觸發(fā)器。其邏輯圖和邏輯符號(hào)如圖主鮒張霜（a）邏輯圖（b）邏輯符號(hào)圖7-32 主從JK觸發(fā)器2）邏輯功能主從JK觸發(fā)器的邏輯功能與主從RS觸發(fā)器的邏輯功能基本相同，不同之處是主從JK觸發(fā)器沒有約束條件，在 J=K=1時(shí)，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖后，觸發(fā)器就向相反的狀態(tài)翻轉(zhuǎn) 一次。表7-12所示為主從JK觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)表。表7-12主從JK觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)表JKQnQn+

13、1說明0000保持原態(tài)（Q =Qn）00110100輸出狀態(tài)與J狀0110態(tài)相同（置0）1001輸出狀態(tài)與J狀態(tài)相同（置1）10111101每輸入一個(gè)脈 沖，輸出狀態(tài)改 變一次（翻轉(zhuǎn)）11103）主從JK觸發(fā)器常用集成電路及其管腳如圖7-33為集成74LS72主從JK觸發(fā)器管腳排列圖。其特點(diǎn)是：有3個(gè)J端和3個(gè)K端，它們之間是與邏輯關(guān)系；帶有直接置0端Rd和直接置1端Sd，都為低電平有效，不用時(shí)應(yīng)接高電平；它為主從型結(jié)構(gòu)，CP下跳沿觸發(fā)。VCCSD CP K2 K1 Qn吊 岡70囘囘1KR &C11J& S74LS72Rd K1K2K3CP Ji v2 J3 SdW也色14曲圄17NC RD

14、J2 J3 Q GND圖7-33 集成74LS72管腳排列圖7.3.3 D觸發(fā)器D觸發(fā)器具有置0、置1功能，是只有一個(gè)輸入端的邊沿觸發(fā)器。 觸發(fā)器和下降沿觸發(fā)器兩種。D觸發(fā)器的狀態(tài)取決于時(shí)鐘脈沖到來前控制信號(hào)D觸發(fā)器的圖形符號(hào)如圖 7-34所示。圖中框中 C1處有一個(gè)符號(hào)“A” 入由0變1時(shí)（上升沿），1D的輸入起作用。D觸發(fā)器的邏輯功能：當(dāng) D=0 , CP上升沿到來時(shí)，觸發(fā)器為 0態(tài)；當(dāng) 沿到來時(shí)，觸發(fā)器為 1態(tài)。D觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)表如 7-13所示。D觸發(fā)器分為上升沿D端的狀態(tài)。，表示C1的輸D=1 , CP上升CPC1圖7-34 D觸發(fā)器的圖形符號(hào)DQn+1Qn +說明001置0110置1表7-13 D觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)表D觸發(fā)器在汽車控制系統(tǒng)應(yīng)用很廣，如圖7-35為74LS74雙上升沿D