第21章 觸發(fā)器和時序邏輯電路

1、 原來的狀態(tài)原來的狀態(tài) 下面介紹下面介紹，“0”和和“1”態(tài)態(tài)；2、；“0”或或“1”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)(1) SD=1，RD = 1.G1&.&G2 觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關系觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關系設原態(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&.&G2101設觸發(fā)器原態(tài)設觸

2、發(fā)器原態(tài)為為“1”態(tài)。態(tài)。翻轉為翻轉為“0”態(tài)態(tài)(2) SD=1，RD = 0.G1&.&G2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 結論結論: 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翻轉為翻轉為“1”態(tài)態(tài)(3) SD=0，RD = 1.G1&.&G2設原態(tài)為設原態(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 結論結論: 不論不論 觸發(fā)器原

3、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&.&G2110011111110若若G1先翻轉，則觸發(fā)器為先翻轉，則觸發(fā)器為“0”態(tài)態(tài)“1”態(tài)態(tài)(4) SD=0，RD = 0.G1&.&G210若若G2先翻轉，則觸發(fā)器為先翻轉，則觸發(fā)器為“1”態(tài)態(tài) （2）當信號）當信號SD= RD = 0同時變?yōu)橥瑫r變?yōu)?時，時，由于與非門的翻轉由于與非門的翻轉時間不可能完全相時間不可能完全相同，觸發(fā)器狀態(tài)可同，觸發(fā)器狀態(tài)可能是能是“1”態(tài)，也可態(tài)，也可能是能是“0”態(tài)，不能態(tài)，不能根據(jù)輸

4、入信號確定。根據(jù)輸入信號確定。（1）SD= RD = 0時時邏輯符號邏輯符號SDRDQnQn+11 1 保持保持 Q1 0 置置0 00 1 置置1 10 0 禁用禁用 Qn+1信號到來后觸發(fā)器的狀態(tài)（新態(tài)）信號到來后觸發(fā)器的狀態(tài)（新態(tài)）QQSDRD不定不定不定不定QQ1SDRD基本基本R-S觸發(fā)器觸發(fā)器導引電路導引電路& G4SR& G3C.& G1& G2.SDRDQQ當當C=0時時01111.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C當當 C = 1 時時1打開打開11.& G1& G2.SDRDQ

5、Q& G4SR& G3C當當 C = 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& G3C1101010(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& G3C1110011110Q=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

6、狀態(tài)不定11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C0 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1Qn邏輯符號邏輯符號QQSR CSDRD不定不定不定不定QQ1RDC0 0 SR 0 1 0 1 0 1 1 1 不定不定Qn+1QnSRQQ從觸發(fā)器從觸發(fā)器主觸發(fā)器主觸發(fā)器C CKQRQJS R CF主主QJKQSRS CF從從QQQQSDRD1互補時互補時鐘控制鐘控制主、從主、從觸發(fā)器觸發(fā)器不能同不能同時翻轉時翻轉0101RS CF從從QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C0110F主主封鎖封鎖0RS CF從從QQQQSDRD1R

7、 CF主主QJKQSC C01C01010010C高電平時觸發(fā)器接收高電平時觸發(fā)器接收信號并暫存（即信號并暫存（即F主主狀狀態(tài)由態(tài)由J、K決定，決定，F(xiàn)從從狀狀態(tài)保持不變）。態(tài)保持不變）。要求要求C高電平期間高電平期間J、K的狀態(tài)保持不變。的狀態(tài)保持不變。C下降沿下降沿( )觸發(fā)器翻觸發(fā)器翻轉轉（ F從從狀態(tài)與狀態(tài)與F主主狀狀態(tài)一致）。態(tài)一致）。C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QJKQSC 01RS CF從從QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C010(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

8、為翻轉為“1”態(tài)態(tài)11 011010100101RS CF從從QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C010(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)翻轉一次，態(tài)翻轉一次，即具即具有計數(shù)功能。有計數(shù)功能。(1)J=1, K=1跳轉跳轉01RS CF從從QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C010(2)J=0，K=1 設觸發(fā)器原設觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為“1”態(tài)態(tài)翻轉為翻轉為“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QQ

9、QQSDRD1R CF主主QJKQSC C010(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)翻轉為翻轉為“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QJKQSC C010(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 010001RS CF從從QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C01001nQJS nKQR C高電平時高電平時F主主狀態(tài)狀態(tài)由由J、K決定，決定，F(xiàn)從從狀狀態(tài)不變。態(tài)不變。C下降沿下降沿( )觸發(fā)觸發(fā)器翻轉器翻轉（ F從從狀態(tài)狀態(tài)

10、與與F主主狀態(tài)一致）。狀態(tài)一致）。nQJS nKQR Qn10 0 1 1 1 0 0Qn0 0 0 1 1 0 0 1C高電平時高電平時F主主狀態(tài)由狀態(tài)由J、K決定，決定，F(xiàn)從從狀態(tài)狀態(tài)不變。不變。C下降沿下降沿( )觸發(fā)器觸發(fā)器翻轉翻轉（ F從從狀態(tài)與狀態(tài)與F主主狀態(tài)一致）。狀態(tài)一致）。0 1 0 1 0 1 0 1 J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn ()觸發(fā)器工作時觸發(fā)器工作時SD 、 RD應接高電平。應接高電平。 CQJKSDRDQ CP J K Q J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn ()例：例：JK 觸發(fā)器工作波

11、形觸發(fā)器工作波形下降沿觸發(fā)翻轉下降沿觸發(fā)翻轉QKCJRD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& G6CD反反饋饋線線跳轉跳轉& G2& G1QQSDRD& G3& G4& G5& G6CD01101100101& G2& G1QQSDRD& G3& G4& G5& G6CD01011110110D Qn+1 0101邏輯符號邏輯符號D CQQRDSD即：即：Qn+1 =DnQn+1 =Dn）；Q

12、CDSDD Qn+1 0101J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 QnD1 CQJKSDRDQ仍為下降沿仍為下降沿觸發(fā)翻轉觸發(fā)翻轉T CQJKSDRDQ(保持功能保持功能)(計數(shù)功能計數(shù)功能)J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 QnTCQD=QD Qn+1 0101 CQQD CQJKQ CQJKQ CQJKQ CQJKQ CQDQQDQ C(1)(2)(3)(4)(5)(6)習題習題 21.1.5設觸發(fā)器的初始狀態(tài)均為設觸發(fā)器的初始狀態(tài)均為“0”。CQ1Q2Q3Q4Q5Q6“0”“0”注：在電路圖中注：在電路圖中J、D懸空表示懸空表示J

13、、K、D=1 按功能分按功能分清零清零寄存指令寄存指令RD.QDF0d0Q0.Q.DF1d1Q1.d2Q.DF2Q2QDF3d3Q3000011011101觸發(fā)器狀態(tài)不變觸發(fā)器狀態(tài)不變動畫動畫RDSDd3RDSDd2RDSDd1RDSDd010清零清零1100&Q0&Q1&Q2&Q31100&QQQQ0000001110101111清零清零D1移位脈沖移位脈沖23410111QQ3Q1Q2RD000000010011101110111 1QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3QQQ從高位向低從高位向低位依次輸入位依次輸入11101011001100

14、0輸出輸出清零清零D10111QQ3Q1Q2RD10111 1QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3QQQ5移位脈沖移位脈沖786左移寄存器波形圖左移寄存器波形圖12345678C111111DQ0Q3Q2Q1111待存待存數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)01110001123移位脈沖移位脈沖Q2 Q1 Q0移位過程移位過程Q3寄寄 存存 數(shù)數(shù) 碼碼 D001110000清清 零零110左移一位左移一位001011左移二位左移二位01011左移三位左移三位10114左移四位左移四位101并并 行行 輸輸 出出F3F2F1F0d0d1d2d3Q0Q1Q2Q3F3F2F1F0dQ0Q1Q2Q3F3F2F1F0d0d

15、1d2d3Q3Q3F3F2F1F0d 二二 進進 制制 數(shù)數(shù) Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 12 0 1 0 3 0 1 14 1 0 0 5 1 0 16 1 1 0 7 1 1 18 0 0 0 脈沖數(shù)脈沖數(shù)(C)1010清零清零RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖三位異步二進制加法計數(shù)器三位異步二進制加法計數(shù)器在電路圖中在電路圖中J、懸空表示懸空表示J、K=1 當相鄰低位觸發(fā)當相鄰低位觸發(fā)器由器由1變變 0 時翻轉時翻轉異步二進制加法器工作波形異步二進制加法器工作波形 每個觸發(fā)器翻轉的時間有先后，每個觸發(fā)器翻轉的時間有先后，與計數(shù)脈沖不同

16、步與計數(shù)脈沖不同步C12345678Q0Q1Q2？思考思考1、各觸發(fā)器、各觸發(fā)器C應如何連接？應如何連接？CRDQDQQ0F0QDQQ0F0QDQQ3F3 二二 進進 制制 數(shù)數(shù) Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 12 0 1 0 3 0 1 14 1 0 0 5 1 0 16 1 1 0 7 1 1 18 0 0 0 脈沖數(shù)脈沖數(shù)(C)F0每輸入一每輸入一C翻一次翻一次F1F2F3J0 =K0 =1Q0 =1J1 =K1 = Q0Q0 = Q1 = 1J2 =K2 = Q1 Q0Q0 = Q1 = Q2 = 1J3 =K3= Q1 Q1 Q0J0 =K0 =1J1 =K1 = Q

17、0J2 =K2 = Q1 Q0J3 =K3 = Q2 Q1 Q0三位同步二進制加法計數(shù)器三位同步二進制加法計數(shù)器 計數(shù)脈沖同時加到各位觸發(fā)器上，計數(shù)脈沖同時加到各位觸發(fā)器上，當每個到當每個到 來后觸發(fā)器狀態(tài)是否改變要看來后觸發(fā)器狀態(tài)是否改變要看J、K的狀態(tài)。的狀態(tài)。RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖C12345678Q0Q1Q2RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖 C0= C K0 =1 J0 =Q2K1 =1 J1 =1C1= Q0J2=Q0Q1K2 =1C2= C RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C計

18、數(shù)脈沖計數(shù)脈沖 C0= C=0 K0 =1 J0 =Q2=1 K1 =1 J1 =1 C1= Q0=0J2=Q0Q1=0K2 =1C2= C=0 RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖011111 011111011111111111011101011111000010012010301141005000C1= Q0C12345Q0Q1Q2二進制計數(shù)器的分析方法二進制計數(shù)器的分析方法1.1.分析各觸發(fā)器的時鐘信號是同步還是異步，觸發(fā)分析各觸發(fā)器的時鐘信號是同步還是異步，觸發(fā)方式是什么（上升沿還是下降沿）；方式是什么（上升沿還是下降沿）；2.2.寫出各觸發(fā)器輸入端

19、的邏輯關系式；寫出各觸發(fā)器輸入端的邏輯關系式；3.3.列出狀態(tài)轉換表；列出狀態(tài)轉換表；4.4.畫出工作波形圖。畫出工作波形圖。二進制數(shù)二進制數(shù)Q3Q2Q1Q0脈沖數(shù)脈沖數(shù)(C)十進制數(shù)十進制數(shù)0123456789100 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 001234567890 J0 = K0 =1J2= K2 =Q0Q1J3 =Q0Q1Q2 K3 =Q0 J1 = Q0Q3 K1 = Q0RDQJKQF0QJKQF1C計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖QJKQF2QJKQQ3F3Q2Q1Q0 C3

20、= C2= C1= C0=C 同步觸發(fā)同步觸發(fā) J0 = K0 =1J2= K2 =Q0Q1J3 =Q0Q1Q2 K3 =Q0 J1 = Q0Q3 K1 = Q0Q0Q1Q2Q3C12345678910Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0110 10清零清零0000Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF001100Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2

21、Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0 1 1 置置“9”Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0 0 011Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0 0 011輸入脈沖輸入脈沖輸出二進制輸出二進制輸入脈沖輸入脈沖輸出五進制輸出五進制Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0 0

22、 011輸入脈沖輸入脈沖輸出十進制輸出十進制輸輸 入入輸輸 出出Q2Q3R01S92S91R02Q1Q011011011000000001010R01S92S91R02有任一為有任一為“0”有任一為有任一為“0” 輸入計輸入計數(shù)脈沖數(shù)脈沖十分頻輸出十分頻輸出(進位輸出進位輸出)計數(shù)狀態(tài)計數(shù)狀態(tài)計數(shù)器輸出計數(shù)器輸出S91NCT74LS290S92Q2Q1NUCCR01R02C0C1Q0Q3地地17814S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0五進制輸出五進制輸出計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖輸入輸入C12345Q1Q2Q3工作波形工作波形Q3Q2Q1Q0

23、0123456789100 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 001234567890例：六進制計數(shù)器例：六進制計數(shù)器Q3Q2Q1Q00 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 0六六種種狀狀態(tài)態(tài)1111S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0計數(shù)器清零計數(shù)器清零S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0計數(shù)器置計數(shù)器置9111S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C011計數(shù)器置計數(shù)器置9S92S91Q3Q0Q2Q1R