chp觸發(fā)器實(shí)用實(shí)用教案

1、教學(xué)教學(xué)(jio xu)(jio xu)基本基本要求要求1、掌握鎖存器、基本、掌握鎖存器、基本RS鎖存器、門控鎖存器、門控RS鎖存器鎖存器D鎖存器的電路鎖存器的電路(dinl)結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理2、熟練掌握、熟練掌握SR觸發(fā)器、觸發(fā)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(gngnng)、特性和符號、特性和符號3、了解了解觸發(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)和工作原理第1頁/共44頁第一頁，共45頁。 時序時序(sh x)(sh x)邏輯電路邏輯電路: :鎖存器和觸發(fā)器是構(gòu)成時序邏輯電路的基本鎖存器和觸發(fā)器是構(gòu)成時序邏輯電路的基本(jbn)

2、(jbn)邏輯單邏輯單元元 。 結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征: :由組合邏輯電路由組合邏輯電路(dinl)(dinl)和存儲電路和存儲電路(dinl)(dinl)組成組成, ,電路電路(dinl)(dinl)中存在反饋。中存在反饋。工作特征：工作特征：時序邏輯電路的工作特點(diǎn)是任意時刻的輸出狀態(tài)不僅與該當(dāng)時序邏輯電路的工作特點(diǎn)是任意時刻的輸出狀態(tài)不僅與該當(dāng)前的輸入信號有關(guān)，前的輸入信號有關(guān)，而且與此前電路的狀態(tài)有關(guān)而且與此前電路的狀態(tài)有關(guān)。 第2頁/共44頁第二頁，共45頁。鎖存器與觸發(fā)器鎖存器與觸發(fā)器共同點(diǎn)：具有共同點(diǎn)：具有0 0 和和1 1兩個穩(wěn)定兩個穩(wěn)定(wndng)(wndng)狀態(tài)，一旦狀態(tài)被確定

3、，狀態(tài)，一旦狀態(tài)被確定，就能自行保持。一個鎖存器或觸發(fā)器能存儲一位二進(jìn)制碼。就能自行保持。一個鎖存器或觸發(fā)器能存儲一位二進(jìn)制碼。 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：鎖存器鎖存器-對脈沖電平敏感的存儲電路，對脈沖電平敏感的存儲電路，在特定在特定(tdng)輸入脈沖電平作用下輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。改變狀態(tài)。觸發(fā)器觸發(fā)器-對脈沖邊沿敏感的存儲電對脈沖邊沿敏感的存儲電路，在時鐘脈沖的上升路，在時鐘脈沖的上升(shngshng)沿或下降沿的變化瞬沿或下降沿的變化瞬間改變狀態(tài)。間改變狀態(tài)。 E E CP CP 第3頁/共44頁第三頁，共45頁。 1 Q Q 1 G1 G2 反饋反饋(fnku)FeedbackQ端的狀

4、態(tài)定義端的狀態(tài)定義(dngy)為電路輸出為電路輸出狀態(tài)。狀態(tài)。電路有兩個互補(bǔ)電路有兩個互補(bǔ)(h b)的輸出端的輸出端5.1 雙穩(wěn)態(tài)存儲單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲單元電路(Bistable Latch)一、一、 雙穩(wěn)態(tài)電路的結(jié)構(gòu)雙穩(wěn)態(tài)電路的結(jié)構(gòu)電路存在反饋，形成狀態(tài)互鎖電路存在反饋，形成狀態(tài)互鎖第4頁/共44頁第四頁，共45頁。如如 Q = 1如如 Q = 0 1 1 Q Q G1 G2 VO1 VO2 VI1 VI2 1001 1 1 Q Q G1 G2 VO1 VO2 VI1 VI2 0110二、雙穩(wěn)態(tài)的概念二、雙穩(wěn)態(tài)的概念(ginin)1 1）電路存在二種可以長期保持的穩(wěn)定狀態(tài)）電路存在二種可以長

5、期保持的穩(wěn)定狀態(tài)(zhungti)(zhungti)，故稱為雙穩(wěn)，故稱為雙穩(wěn)態(tài)電路態(tài)電路2 2）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。 第5頁/共44頁第五頁，共45頁。5.2.1 SR 鎖存器鎖存器5.2 鎖存器（對電平敏感的存儲鎖存器（對電平敏感的存儲(cn ch)電路）電路） 1 1 Q Q R G1 G2 1 1 S 1. 1. 基本基本(jbn)SR(jbn)SR鎖存器鎖存器初態(tài)：初態(tài)：R R、S S信號作用前信號作用前Q Q端的狀端的狀態(tài)態(tài)(zhungti)(zhungti)，初態(tài)用，初態(tài)用Q nQ n表示。表示。次態(tài)：次態(tài)：R、S信號作用后信號作

6、用后Q端的端的狀態(tài)，狀態(tài)，次態(tài)次態(tài)用用Q n+1表示。表示。 S Q Q R 邏輯符號邏輯符號nnnnQSQQRQ11第6頁/共44頁第六頁，共45頁。無論初態(tài)無論初態(tài)Q n為為0或或1，鎖存器的次態(tài)為為，鎖存器的次態(tài)為為1態(tài)。態(tài)。 S撤銷后，由于撤銷后，由于反饋線的作用，新的狀態(tài)反饋線的作用，新的狀態(tài)(zhungti)將不會改變。將不會改變。 S 1 Q Q 1 R G1 G2 0 01 10 01 1R=0、S=1-置置101QQ1) 工作工作(gngzu)原理原理第7頁/共44頁第七頁，共45頁。無論初態(tài)無論初態(tài)Q n為為0或或1，鎖存器的次態(tài)為，鎖存器的次態(tài)為0態(tài)。態(tài)。 信號信號(xn

7、ho)消失后新的狀態(tài)將被記憶下來。消失后新的狀態(tài)將被記憶下來。 S 1 Q Q 1 R G1 G2 1 10 01 10 0R=1 、 S=0-置置010QQ第8頁/共44頁第八頁，共45頁。R=0、S=0狀態(tài)狀態(tài)(zhungti)不變不變0 00 0若初態(tài)若初態(tài) Q n = 11 10 01 1 1 1 Q Q R G1 G2 1 1 S 若初態(tài)若初態(tài) Q n = 00 01 10 00 00 0 1 1 Q Q R G1 G2 1 1 S 第9頁/共44頁第九頁，共45頁。 S 1 Q Q 1 R G1 G2 1 11 10 00 0S=1 、 R=1無論初態(tài)無論初態(tài)Q n為為0或或1，鎖

8、存器的次態(tài)，鎖存器的次態(tài) 、 都為都為0 。nQnQ狀態(tài)狀態(tài)(zhungti)不不確定確定約束條件約束條件: SR = 0當(dāng)當(dāng)S、R 同時回到同時回到0時，由于兩個與非門的延時，由于兩個與非門的延遲時間無法確定，使得鎖存器最終遲時間無法確定，使得鎖存器最終(zu zhn)穩(wěn)定狀態(tài)也不能確定。穩(wěn)定狀態(tài)也不能確定。鎖存器的輸出鎖存器的輸出(shch)既不是既不是0態(tài)，也不是態(tài)，也不是1態(tài)態(tài)第10頁/共44頁第十頁，共45頁。3）工作）工作(gngzu)波波形形 S R Q Q 置置 1 置置 0 第11頁/共44頁第十一頁，共45頁。X不定不定11001110保持保持00Q n+1SR用或非門組成

9、的用或非門組成的基本基本SRSR鎖存器的功能表鎖存器的功能表 S Q Q R 邏輯符號邏輯符號第12頁/共44頁第十二頁，共45頁。4 4）用與非門構(gòu)成）用與非門構(gòu)成(guchng)(guchng)的基本的基本SRSR鎖存器鎖存器a.電路圖電路圖& S R Q G1G2Q第13頁/共44頁第十三頁，共45頁。 S Q Q R R S c.國標(biāo)邏輯符號國標(biāo)邏輯符號b.b.功能表功能表 RSQ不定不定10010100101不變不變1 11不變不變Q約束條件約束條件: S+R = 1第14頁/共44頁第十四頁，共45頁。由上述由上述(shngsh)(shngsh)分析可知：分析可知： 1 1

10、）鎖存器只有二個輸出狀態(tài)）鎖存器只有二個輸出狀態(tài) Q = 0 Q = 0 或或 Q = 1 Q = 1；故稱為雙穩(wěn)態(tài)存儲器。無信號作用時，輸出狀態(tài)可長期保故稱為雙穩(wěn)態(tài)存儲器。無信號作用時，輸出狀態(tài)可長期保存。存。2 2）輸入）輸入(shr)(shr)端：端： S Ssetset為置為置1 1端，端， R Rresetreset為置為置0 0端端 S Q Q R S Q Q R R S 有小圓圈時為低電平有效有小圓圈時為低電平有效(yuxio)(yuxio)高高電平有效電平有效第15頁/共44頁第十五頁，共45頁。011100Q 例例 運(yùn)用基本運(yùn)用基本(jbn)SR鎖存器消除機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動引起

11、的脈沖輸出。鎖存器消除機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動引起的脈沖輸出。 第16頁/共44頁第十六頁，共45頁。2. 邏輯邏輯(lu j)門控門控SR鎖存器鎖存器 R E S & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 1R C1 1S Q Q E S R 國標(biāo)邏輯符號國標(biāo)邏輯符號簡單簡單(jindn)SR鎖存器鎖存器使能信號使能信號(xnho)控制控制門電路門電路第17頁/共44頁第十七頁，共45頁。 R E S & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 2、工作、工作(gngzu)原理原理 S=0，R=0：Q

12、n+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)狀態(tài)(zhungti)發(fā)生變化。發(fā)生變化。 狀態(tài)狀態(tài)(zhungti)不變不變Q3 = S Q4 = R000第18頁/共44頁第十八頁，共45頁。例、已知E、R、S波形(b xn), 畫出Q波形(b xn)。 (時序圖)設(shè)Q初態(tài)為0ESRC1C1RSE第19頁/共44頁第十九頁，共45頁。5.2.2 D 鎖存器鎖存器1. 邏輯邏輯(lu j)門控門控D鎖存器鎖存器 1D E1 Q Q E D 國標(biāo)邏輯符號國標(biāo)邏輯符號 R E D & & 1 1 1 1 G

13、3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q S 1 1 G5 邏輯電路圖邏輯電路圖第20頁/共44頁第二十頁，共45頁。 R E D & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q S 1 1 G5 =SS =0 R=1D=0Q = 0D=1Q = 1E=0不變不變E=1= DS =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邏輯邏輯(lu j)功能功能第21頁/共44頁第二十一頁，共45頁。2. 傳輸傳輸(chun sh)門控門控D鎖存器鎖存器 1 1 TG2 TG1 1 1 G1 G2 G4

14、 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 TG1 D (c) E=0時時(b) E=1時時(a) 電路電路(dinl)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)TG2導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG1斷開斷開(dun ki) TG1導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG2斷開斷開Q = DQ 不變不變第22頁/共44頁第二十二頁，共45頁。5.3 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)(jigu)和工作和工作原理原理* E CP CP 鎖存器鎖存器-在在E的高的高(低低)電平電平期間期間(qjin)對信號敏感對信號敏感觸發(fā)器觸發(fā)器-在在CP的上升沿的上升沿(下降下降(xijing)

15、沿沿)對對信號敏感信號敏感 E 第23頁/共44頁第二十三頁，共45頁。第24頁/共44頁第二十四頁，共45頁。 74HC74的功能表的功能表DSQDSDR1nQLHHHHHLLHHQn+1DCPHHLLHLLHLHHLQDCP輸輸 出出輸輸 入入DR具有直接置具有直接置1、直接置、直接置0，正邊沿觸發(fā)，正邊沿觸發(fā)(chf)的的D功能觸發(fā)功能觸發(fā)(chf)器器 S C1 1D R SD RD CP D Q Q 邏輯符號邏輯符號1. 典型典型(dinxng)集成集成D觸發(fā)器觸發(fā)器（74HC74)第25頁/共44頁第二十五頁，共45頁。邏輯邏輯(lu j)符號符號翻轉(zhuǎn)(fn zhun)狀態(tài)不變具有

16、直接具有直接(zhji)置置1、直接、直接(zhji)置置0，負(fù)邊沿觸發(fā)的，負(fù)邊沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器觸發(fā)器2.2.典型集成典型集成JKJK觸發(fā)器（觸發(fā)器（74X11274X112） 74X112的功能表的功能表DSQDSDR1nQLHH L HHHLL H HHQn+1J K CPHH LLHL LHLH HLQJ KCP輸輸 出出輸輸 入入DRQnH H HHQnQnL L HHQn第26頁/共44頁第二十六頁，共45頁。5.4.1 D 觸發(fā)器觸發(fā)器 5.4 觸發(fā)器的邏輯觸發(fā)器的邏輯(lu j)功功能能5.4.2 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 5.4.3 SR 觸發(fā)器觸發(fā)器 5.4.4 D 觸發(fā)器功能觸

17、發(fā)器功能(gngnng)的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換 5.4.2 T 觸發(fā)器觸發(fā)器 第27頁/共44頁第二十七頁，共45頁。5.4.1 D 觸發(fā)器觸發(fā)器 1. 特性特性(txng)表表 Qn DQn+10000111001112. 特性特性(txng)方程方程Qn+1 = D D=1 D=0 D=0 D=1 0 1 3. 狀態(tài)圖狀態(tài)圖穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換方向轉(zhuǎn)換(zhunhun)條件第28頁/共44頁第二十八頁，共45頁。例、已知例、已知CPCP、D D波形波形(b xn(b xn) )，畫出，畫出Q Q的波形的波形(b (b xnxn)()(時序圖時序圖).).設(shè)設(shè)Q Q初態(tài)為初態(tài)為0 01111CPD D第29頁/共

18、44頁第二十九頁，共45頁。3.狀態(tài)圖狀態(tài)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 說說 明明Qn+1QnKJ1.特性表特性表 1nnnQJQKQ2.特性特性(txng)方程方程 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 第30頁/共44頁第三十頁，共45頁。 J K 1 2 3 4 5 6 7 CP 例例5.4.1 設(shè)下降設(shè)下降(xijing)沿觸發(fā)的沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器時鐘脈沖和觸發(fā)器時鐘脈

19、沖和J、K信號的波形信號的波形如圖所示試畫出輸出端如圖所示試畫出輸出端Q的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。 Q 1J C1 1K Q Q J CP K JK 觸發(fā)器觸發(fā)器上升沿觸發(fā)器的輸出上升沿觸發(fā)器的輸出(shch)波形？波形？ 1J C1 1K Q Q J CP K JK 觸發(fā)器觸發(fā)器第31頁/共44頁第三十一頁，共45頁。5.4.3 T觸發(fā)器觸發(fā)器 特性特性(txng)方方程程狀態(tài)圖狀態(tài)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 邏輯符號邏輯符號 第32頁/共44頁

20、第三十二頁，共45頁。 注：1）T觸發(fā)器沒有專用芯片(xn pin)，可由其它觸發(fā)器構(gòu)成。 2）當(dāng) J=K=T 時， JK觸發(fā)器就是T觸發(fā)器； 1J C1 1K Q Q J CP K T 觸發(fā)器觸發(fā)器T第33頁/共44頁第三十三頁，共45頁。例、例、 畫出畫出Q Q的波形的波形(b xn(b xn)()(時序圖時序圖). ). 設(shè)設(shè)Q Q初態(tài)初態(tài)為為0 0CPT 1J C1 1K Q Q J CP K T 觸發(fā)器觸發(fā)器T第34頁/共44頁第三十四頁，共45頁。4. T觸發(fā)器觸發(fā)器 Q Q CP C 國際邏輯符號國際邏輯符號 特性方程特性方程nnQQ1時鐘脈沖每作用時鐘脈沖每作用(zuyng)一

21、次，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次。一次，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次。 1 1）J=K=1J=K=1時，時，JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器T T觸發(fā)器觸發(fā)器2 2）Q QD D 時，時，D D觸發(fā)器觸發(fā)器T T觸發(fā)器觸發(fā)器第35頁/共44頁第三十五頁，共45頁。5.4.4 SR 觸發(fā)器觸發(fā)器 1. 特性特性(txng)表表 2. 特性特性(txng)方程方程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 第36頁/共44頁第三十六頁，共4

22、5頁。例、已知CP、R、S波形(b xn), 畫出Q波形(b xn)。 (時序圖)設(shè)Q初態(tài)為0 CPSRCPC1C1RS第37頁/共44頁第三十七頁，共45頁。5.4.5 D觸發(fā)器功能觸發(fā)器功能(gngnng)的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換D 觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成(guchng) J K 觸發(fā)器觸發(fā)器QKQJD Q Q & 1 & 1 1 1D C 1 CP J K Q Q 1D C1 CP 組合組合電路電路DKJ1nnnQJQKQQn+1 = D 第38頁/共44頁第三十八頁，共45頁。2. D 觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成(guchng) T 觸發(fā)器觸發(fā)器QTQTQTD Qn+1 = D nnnQTQTQ 1 Q Q 1D C1 = =1 1 T C Q