第四章觸發(fā)器

1、4-1 4-1 概概 述述一一. .觸發(fā)器的必備特點觸發(fā)器的必備特點1.具有兩個能自行保持的穩(wěn)態(tài)(1態(tài)或0態(tài))；2.外加觸發(fā)信號時，電路的輸出狀態(tài)可以翻轉(zhuǎn)；3.在觸發(fā)信號消失后，能將獲得的新態(tài)保存下來。從電路結(jié)構(gòu)不同分從邏輯功能不同分 1). RS觸發(fā)器 3).主從觸發(fā)器1).基本觸發(fā)器二二. .觸發(fā)器的分類觸發(fā)器的分類2).同步觸發(fā)器 4).邊沿觸發(fā)器 2). JK觸發(fā)器 4). D觸發(fā)器 3). T觸發(fā)器數(shù)字電路數(shù)字電路: : 分組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大類組合邏輯電路的基本單元是門電路時序邏輯電路的基本單元是觸發(fā)器兩互補輸出端兩互補輸出端兩輸入端兩輸入端&.G1&.G2反饋線反饋線4

2、-2 4-2 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點101設觸發(fā)器原態(tài)設觸發(fā)器原態(tài)為為“1”態(tài)。態(tài)。翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為“0”態(tài)態(tài)(1) SD=1，RD = 0.G1&.&G2 觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系 設原態(tài)為設原態(tài)為“0”態(tài)態(tài)10觸發(fā)器保持觸發(fā)器保持“0”態(tài)不變態(tài)不變復位復位 結(jié)論結(jié)論: 不論不論 觸發(fā)器原來觸發(fā)器原來 為何種狀態(tài)，為何種狀態(tài)， 當當 SD=1， RD=0時時， 將使將使觸發(fā)器觸發(fā)器 置置“0”或稱或稱 為為復位復位。.G1&.&G2設原態(tài)為設原態(tài)為“0”態(tài)態(tài)0翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)態(tài)(2) SD=0，RD = 1.G1&.&G2設原態(tài)為設原

3、態(tài)為“1”態(tài)態(tài)01觸發(fā)器保持觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變態(tài)不變置位置位 結(jié)論結(jié)論: 不論不論 觸發(fā)器原來觸發(fā)器原來 為何種狀態(tài)，為何種狀態(tài)， 當當 SD=0， RD=1時時， 將使將使觸發(fā)器觸發(fā)器 置置“1”或稱或稱 為為置位置位。.G1&.&G2設原態(tài)為設原態(tài)為“0”態(tài)態(tài)1保持為保持為“0”態(tài)態(tài)(3) SD=1，RD = 1.G1&.&G2設原態(tài)為設原態(tài)為“1”態(tài)態(tài)11觸發(fā)器保持觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變態(tài)不變 當當 SD=1， RD=1時時， 觸發(fā)器保持觸發(fā)器保持 原來的狀態(tài)，原來的狀態(tài)， 即即觸發(fā)器具觸發(fā)器具 有保持、記有保持、記 憶功能憶功能。.G1&.&G2110011111110若若G1先翻

4、轉(zhuǎn)，則觸發(fā)器為先翻轉(zhuǎn)，則觸發(fā)器為“0”態(tài)態(tài)“1”態(tài)態(tài)(4) SD=0，RD = 0 當信號當信號SD= RD = 0同時變?yōu)橥瑫r變?yōu)?時，由時，由于與非門的翻轉(zhuǎn)于與非門的翻轉(zhuǎn)時間不可能完全時間不可能完全相同，觸發(fā)器狀相同，觸發(fā)器狀態(tài)可能是態(tài)可能是“1”態(tài)，態(tài)，也可能是也可能是“0”態(tài)，態(tài)，不能根據(jù)輸入信不能根據(jù)輸入信號確定。號確定。.G1&.&G210邏輯符號邏輯符號SDRDQn+11 0 0 置置00 1 1 置置11 1 Qn 保持保持0 0 同時變同時變 1后不確定后不確定功能功能QQSDRDSR特性表特性表原態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號之前的狀原態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號之前的狀態(tài)，也就是觸發(fā)器

5、原來的穩(wěn)定狀態(tài)。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)。的新的穩(wěn)定狀態(tài)。 Qn 00 01 11 10 0 0 0 1 1 0 1 1 RDSD 次態(tài)次態(tài)Qn+1的卡諾圖的卡諾圖約束條件 1)(1DDnDDnDDnSRQRSQRSQ特性方程特性方程觸發(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)圖狀態(tài)圖描述觸發(fā)器的描述觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系及及轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件的圖形稱為狀態(tài)圖的圖形稱為狀態(tài)圖011/1/10/01/當觸發(fā)器處在當觸發(fā)器處在0狀態(tài)，即狀態(tài)，即Qn=0時，若輸入信號時，若輸入

6、信號 01或或11，觸發(fā)器仍為，觸發(fā)器仍為0狀態(tài)；狀態(tài)；RS當觸發(fā)器處在當觸發(fā)器處在1狀態(tài)，即狀態(tài)，即Qn=1時，若輸入信號時，若輸入信號 10或或11，觸發(fā)器仍為，觸發(fā)器仍為1狀態(tài)；狀態(tài)；RSRS若若 10，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為1狀態(tài)。狀態(tài)。RS若若 01，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為0狀態(tài)。狀態(tài)。波形圖波形圖反映觸發(fā)器輸入信號取值和狀態(tài)之間對應關(guān)系的圖形稱為反映觸發(fā)器輸入信號取值和狀態(tài)之間對應關(guān)系的圖形稱為波形圖波形圖RDSDQQ置置1置置0置置1置置1置置1保持保持不不允允許許不不確確定定基本基本R-S觸發(fā)器觸發(fā)器導引電路導引電路& G4SR& G3CP.&

7、G1& G2.SDRDQQ當當CP=0時時01111.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3CP當當 CP = 1 時時1打開打開11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3CP當當 CP = 1 時時1(1) S=0, R=00011觸發(fā)器保持原態(tài)觸發(fā)器保持原態(tài)觸發(fā)器狀態(tài)由觸發(fā)器狀態(tài)由R，S 輸入狀態(tài)決定。輸入狀態(tài)決定。11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3CP1101010(2) S = 0, R= 1觸發(fā)器置觸發(fā)器置“0”(3) S =1, R= 0觸發(fā)器置觸發(fā)器置“1”11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3CP11100111

8、10Q=1Q=011(4) S =1, R= 1當時鐘由當時鐘由 1變變 0 后后 觸發(fā)器狀態(tài)不定觸發(fā)器狀態(tài)不定11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3CP0 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1QnQn+1時鐘到來后觸發(fā)器的狀態(tài)時鐘到來后觸發(fā)器的狀態(tài)邏輯符號邏輯符號QQSRCPSDRDS 1S1R RC1不定不定不定不定QQ10 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1Qn 01RSQRSQnnCP=1期間有效期間有效CP從觸發(fā)器從觸發(fā)器主觸發(fā)器主觸發(fā)器CP CPKQRQJS R CF主主QJKQSRS CF從從QQQQSDRD1互補時互補時鐘控制

9、鐘控制主、從主、從觸發(fā)器觸發(fā)器不能同不能同時翻轉(zhuǎn)時翻轉(zhuǎn)0101RS CF從從QQQQSDRD1R CF主主QJKQSCP CP0110F主主封鎖封鎖0RS CF從從QQQQSDRD1R CF主主QJKQSCP CP01CP01010010CP高電平時觸發(fā)器接高電平時觸發(fā)器接收信號并暫存（即收信號并暫存（即F主主狀態(tài)由狀態(tài)由J、K決定，決定，F(xiàn)從從狀態(tài)保持不變）。狀態(tài)保持不變）。CP下降沿下降沿( )觸發(fā)器觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)（ F從從狀態(tài)與狀態(tài)與F主主狀態(tài)一致）。狀態(tài)一致）。CP低電平時低電平時,F主主封鎖封鎖J、K不起作用不起作用CRS CF從從QQQQSDRD1R CF主主QJKQSCP P01

10、RS CF從從QQQQSDRD1R CF主主QJKQSCP CP010(1)J=1, K=1 設觸發(fā)器原設觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為“0”態(tài)態(tài)翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)態(tài)11 011010100101RS CF從從QQQQSDRD1R CF主主QJKQSCP CP010(1)J=1,K=110設觸發(fā)器原設觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為“1”態(tài)態(tài)為為“？”狀態(tài)狀態(tài)J=1, K=1時，每來時，每來一個時鐘脈沖，狀一個時鐘脈沖，狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，即具即具有計數(shù)功能。有計數(shù)功能。(1)J=1, K=101RS CF從從QQQQSDRD1R CF主主QJKQSCP CP010(2)J=0，K=1 設觸發(fā)器原設觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為

11、“1”態(tài)態(tài)翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為“0”態(tài)態(tài)01 100101011001設觸發(fā)器原設觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為“0”態(tài)態(tài)為為“？”態(tài)態(tài)01RS CF從從QQQQSDRD1R CF主主QJKQSCP CP010(3)J=1，K=0 設觸發(fā)器原設觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為“0”態(tài)態(tài)翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)態(tài)10 011010100101設觸發(fā)器原設觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為“1”態(tài)態(tài)為為“？”態(tài)態(tài)RS CF從從QQQQSDRD1R CF主主QJKQSCP CP010(4)J=0，K=0 設觸發(fā)器原設觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為“0”態(tài)態(tài)保持原態(tài)保持原態(tài)00 010001J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn ()觸發(fā)器工作

12、時觸發(fā)器工作時SD 、 RD應接高電平。應接高電平。 CPQJKSDRDQS 1J1KCPRJK 觸發(fā)器工作波形觸發(fā)器工作波形下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)集成主從集成主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器 14 13 12 11 10 9 87472 1 2 3 4 5 6 7VCC SD RD K3 K2 K1 Q(b) 7472 的引腳圖(a) 74LS76 的引腳圖 16 15 14 13 12 11 10 974LS76 1 2 3 4 5 6 7 81K 1Q 1Q GND 2K 2Q 2Q 2J1CP 1SD 1RD 1J VCC2CP 2SD 2RDNC CP J1 J2 J3 Q GND321K

13、KKK 321JJJJ 低電平有效低電平有效低電平有效CP下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)基本基本R-S觸發(fā)器觸發(fā)器導引電路導引電路& G2& G1QQSDRD& G3& G4& G5& G6CPD反反饋饋線線& G2& G1QQSDRD& G3& G4& G5& G6CPD01101100101& G2& G1QQSDRD& G3& G4& G5& G6CPD01011110110D Qn+1 0101邏輯符號邏輯符號D CPQQRDSDQn+1 =D；SR1DC1CPDQ 14 13 12 11 10 9 874LS74 1 2 3 4 5 6 7VCC 2RD 2D 2CP 2SD 2Q 2Q1RD

14、 1D 1CP 1SD 1Q 1Q GND 14 13 12 11 10 9 8CC4013 1 2 3 4 5 6 7VCC 2Q 2Q 2CP 2RD 2D 2SD1Q 1Q 1CP 1RD 1D 1SD VSS (a) 74LS74引腳排列圖 (b) CC4013引腳排列圖集成邊沿集成邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器：CC4013的異步輸入端的異步輸入端RD和和SD為高電平有效。為高電平有效。CP上升沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)4-3 4-3 觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法本節(jié)只討論有時鐘控制的觸發(fā)器。1.1. 特性表特性表4-3-1. 4-3-1. RS觸發(fā)器觸發(fā)器凡在時鐘控制下，邏輯

15、功能符合此特性表的觸發(fā)器就叫做 RS 觸發(fā)器。R S 0 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 0111000不定1 1 1不定D 觸發(fā)器等。T 觸發(fā)器、JK 觸發(fā)器、RS 觸發(fā)器、有時鐘控制的觸發(fā)器，從功能不同分: :n Q n+1 Q 0 0 02. 2. 特性方程特性方程3. 3. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 它它表明表明 Q Q 從從Q Qn n Q Qn+1n+1所所需要的需要的輸入條件。輸入條件。綜上綜上可知可知描述觸發(fā)器的邏輯功能有： 特性表、特性方程和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、波形圖、卡諾圖特性表、特性方程和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、波形圖、卡諾圖。01R =R = XS = 0S = 0R =

16、 0R = 0S = 1S = 1R = 1R = 1S = 0S = 0R = 0 R = 0 S = S = X RSQQn+1n0 1000111100 11 1X X0 0狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可從特性表中歸納，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可從特性表中歸納，由特性表填卡諾圖得特性方程：Qn+1= S+ RQnRS = 0(約束條件）4-3-2. JK4-3-2. JK觸發(fā)器觸發(fā)器凡在時鐘控制下，邏輯功能符合此特性表的觸發(fā)器，就叫做 JK 觸發(fā)器。1.1. 特性表特性表3. 3. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖0 0J = 0 K = XJ = X K = 0J = 1 K = XJ = X K = 12. 2. 特性方程特性

17、方程 Q = J Q + K Qn+1nn由特性表填卡諾圖化簡得：1J K Qn Qn+10 0 10 1 00 1 11 0 11 0 01 1 10 0 0 11100011 1 004. 邏輯符號邏輯符號4-3-3. T 4-3-3. T 觸發(fā)器觸發(fā)器 將JK觸發(fā)器的 J、K 端連在一起，引出一個 T 端，就構(gòu)成了 T 觸發(fā)器。 T Qn Qn+10 00 11 01 1101. 1. 特性表特性表2. 2. 特性方程特性方程3. 3. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 Qn+1 = T Qn + T Qn1 1T=0T=0T = 1T = 10 010凡在時鐘控制下，邏輯功能符合此特性表的觸發(fā)器，

18、就叫做T 觸發(fā)器。說明保持計數(shù)SDRDC11NQQTCP4-3-4. 4-3-4. D觸發(fā)器觸發(fā)器 1. 1. 特性表特性表2. 2. 特性方程特性方程3. 3. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖凡在時鐘控制下，邏輯功能符合此特性表的觸發(fā)器,就叫做 D 觸發(fā)器。D Qn Qn+10 11 01 100110 0Q = Dn+10 01 1D=1D=0D = 0D = 14-4 4-4 不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換（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

19、轉(zhuǎn)換邏輯。（4）根據(jù)轉(zhuǎn)換邏輯畫出邏輯電路圖。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。1 1、將、將JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為RS、D、T觸發(fā)器觸發(fā)器JK觸發(fā)器觸發(fā)器RS觸發(fā)器觸發(fā)器01RSQRSQnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQRQSRSQSQRQRQSRRSQQRQSQRSQQSQRQQSQRSQ)()(1RS觸發(fā)器特性方程變換RS觸發(fā)器的特性方程，使之形式與JK觸發(fā)器的特性方程一致：RKSJnnnQKQJQ1nnnQRQSQ1比較，得：1J C11KSCPRQQ電路圖電路圖JK觸發(fā)器觸發(fā)器D觸發(fā)器觸發(fā)器1J C11KDQQ1CP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：nnnnnDQQDQQDDQ)(1與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：DKDJ電電路路圖圖JK觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(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)功能的電路，即當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。T QnQn +1功 能0 00 101nnQQ1 保 持1 01 110nnQQ1翻 轉(zhuǎn)特性表特性表邏輯符號邏輯符號 T CP 1TQ Q C1T觸發(fā)器特性方程：nn