數(shù)字邏輯-數(shù)邏第5章

數(shù)字邏輯主講：姜宇鷹暨南大學信息學院計算機系第五章觸發(fā)器5.1時序電路概述5.2基本觸發(fā)器5.3能夠克服空翻和振蕩現(xiàn)象的觸發(fā)器教學目標

理解觸發(fā)器的特點和作用，了解基本觸發(fā)器（RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等）的工作原理，掌握這些觸發(fā)器的狀態(tài)真值表、狀態(tài)表、狀態(tài)圖、特征方程和邏輯符號；了解基本觸發(fā)器的空翻和振蕩現(xiàn)象；掌握集成觸發(fā)器的邏輯符號和使用方法。教學重點

D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器狀態(tài)真值表、狀態(tài)表、狀態(tài)圖、特征方程和邏輯符號。教學難點

觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)和次態(tài)的意義，時鐘信號與控制信號的不同作用和意義，時序電路狀態(tài)真值表結構的邏輯內涵

。5.1時序電路概述5.1.1時序電路特點時序電路的特點時序電路的特點：在任何時刻電路產(chǎn)生的穩(wěn)定輸出信號不僅與該時刻電路的輸入信號有關，而且還與電路過去的狀態(tài)有關。電路中必須具有“記憶”功能的器件，記住電路過去的狀態(tài)，并與輸入信號共同決定電路的現(xiàn)時輸出。圖5–1時序電路框圖時序電路框圖外部輸入外部輸出內部輸出內部輸入時序電路的數(shù)學描述5.1.2時序電路分類按電路狀態(tài)變化時刻，可分為兩大類：同步時序電路和異步時序電路。同步時序電路：電路的狀態(tài)僅僅在統(tǒng)一的時鐘脈沖信號控制下同時變化；異步時序電路：電路中沒有統(tǒng)一的時鐘脈沖信號，記憶元件的狀態(tài)變化不是同時發(fā)生的。按輸出變量的依從關系，可分為米里(Mealy)型和莫爾(Moore)型兩類。米里型電路：莫爾型電路：圖5–2米里型和莫爾型時序電路框圖5.1.3時序電路的記憶元件——觸發(fā)器時序電路的重要元件；可由各種門電路構成；本章重點介紹各類觸發(fā)器的邏輯功能及基本工作原理。5.2基本觸發(fā)器5.2.1基本RS觸發(fā)器構成及邏輯符號圖5–7由與非門構成的基本RS觸發(fā)器功能描述當Rd=1,Sd=0時，無論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)，其次態(tài)一定為“1”，即Qn+1=1，故觸發(fā)器處于置位狀態(tài)；當Rd=0,Sd=1時，Qn+1=0，觸發(fā)器處于復位狀態(tài)；當Rd=Sd=1

時，觸發(fā)器狀態(tài)不變，處于維持狀態(tài)，即Qn+1=Qn；當Rd=Sd=0

時，Qn+1=Qn+1=1，破壞了觸發(fā)器的正常工作，使觸發(fā)器失效。故禁止Rd=Sd=0出現(xiàn)。表5–7真值表Rd

SdQnQn+1說明00000111不允許01001100置0Qn+1=010010111置1Qn+1=111011101保持Qn+1=Qn重要概念：現(xiàn)態(tài)Qn次態(tài)Qn+1狀態(tài)表、狀態(tài)圖及特征方程(1)狀態(tài)表表5–8RS觸發(fā)器狀態(tài)表(2)狀態(tài)圖圖5-8RS觸發(fā)器狀態(tài)圖(3)特征方程。

特征方程，又稱為狀態(tài)方程或次態(tài)方程。約束方程｛圖5–9RS觸發(fā)器波形圖(4)波形圖

[例]

開關按鈕在轉換的時候，由于簧片的顫動，使信號也出現(xiàn)抖動，因此實際使用時往往要加上防抖電路。RS觸發(fā)器是常用的電路之一，其連接如圖所示。說明其工作原理。5.2.2時鐘控制的RS觸發(fā)器圖5–10鐘控RS觸發(fā)器1.功能描述當CP=0時，無論R、S如何變化，Q不變，觸發(fā)器不工作；當CP=1時，觸發(fā)器工作，邏輯功能如下：R=0,S=１,Qn+1=1，觸發(fā)器置“1”；R=1,S=0,Qn+1=0，觸發(fā)器置“0”；R=S=0,Qn+1=Qn，觸發(fā)器狀態(tài)不變；R=S=1,觸發(fā)器失效，工作時不允許。

表5–9鐘控RS觸發(fā)器真值表R

SQnQn+1說明00000101保持Qn+1=Qn01001111置1Qn+1=110010100置0Qn+1=0110111××禁止2.狀態(tài)表、狀態(tài)圖及特征方程約束條件圖5–12鐘控RS觸發(fā)器波形圖波形圖邏輯符號1S1RC1QQSCPR5.2.3D觸發(fā)器圖5-13D觸發(fā)器功能描述當CP=0時，觸發(fā)器不工作，處于維持狀態(tài)；當CP=1時，觸發(fā)器功能如下：D=0，Qn+1=0；D=1，Qn+1=1。DQnQn+100001001111表5–10D觸發(fā)器真值表狀態(tài)表、狀態(tài)圖及特征方程Qn+1=D圖5-14D觸發(fā)器狀態(tài)表、狀態(tài)圖、波形圖(a)狀態(tài)表；(b)狀態(tài)圖；(c)波形圖5.2.4T觸發(fā)器圖5–15T觸發(fā)器(a)對稱型；(b)非對稱型1.功能描述TQnQn+1000011101110表5-11T觸發(fā)器真值表

狀態(tài)表、狀態(tài)圖及特征方程CPDQ(c)01011001Qn+1QnT(a)(b)1011005.2.5JK觸發(fā)器

JKQnQn+1說明JKQnQn+1說明00000101保持10010111置“1”01001100置“0”11011110必翻表5–12JK觸發(fā)器真值表1.功能描述2.狀態(tài)表、狀態(tài)圖及特征方程圖5–18JK觸發(fā)器狀態(tài)表和狀態(tài)圖5.2.6基本觸發(fā)器的空翻和振蕩現(xiàn)象5.3能夠克服空翻與振蕩現(xiàn)象的觸發(fā)器5.3.1分類按電路結構不同，可分為：維持阻塞觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器主從觸發(fā)器

例：邊沿觸發(fā)的維持阻塞D觸發(fā)器①②③5.3.2特點邏輯功能：真值表、狀態(tài)表、狀態(tài)圖、特征方程均與前述各種觸發(fā)器完全一樣；觸發(fā)時刻：cp脈沖的上升沿或下降沿；邏輯符號5.3.3集成觸發(fā)器的有關說明觸發(fā)器的直接置位和直接復位Sd

、Rd觸發(fā)器多輸入控制端5.3.4觸發(fā)器的邏輯符號比較表5–15觸發(fā)器的邏