觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路

21.1雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1基本RS觸發(fā)器&G2&G121.1.1RS觸發(fā)器目前一頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)&G2&G101若：(1)輸入,時(shí)輸出變?yōu)椋喝簦河|發(fā)器由“1”翻轉(zhuǎn)為“0”不變目前二頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)10&G2&G1(2)輸入,時(shí)若：輸出變?yōu)椋喝簦翰蛔冇|發(fā)器由“0”翻轉(zhuǎn)為“1”目前三頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)11輸出保持原狀態(tài)&G2&G1(3)輸入,時(shí)若：若：不變不變——具有記憶功能。目前四頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)輸出在信號(hào)沒有撤銷全是1，撤銷后“不定”。&G2&G1(4)輸入,時(shí)不定00目前五頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)(5)基本RS觸發(fā)器的功能表目前六頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)(6)邏輯符號(hào)Q低電平有效目前七頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)(7)波形圖反映觸發(fā)器輸入信號(hào)取值和狀態(tài)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖形稱為波形圖RSQQ置1置0置1置1置1保持不允許目前八頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)基本RS觸發(fā)器的特點(diǎn)（1）觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號(hào)狀態(tài)有關(guān)，而且與觸發(fā)器原來的狀態(tài)有關(guān)。（2）電路具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在無外來觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)，電路將保持原狀態(tài)不變。（3）在外加觸發(fā)信號(hào)有效時(shí)，電路可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)置0或置1。（4）在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個(gè)輸出端的狀態(tài)和必須是互補(bǔ)關(guān)系，即有約束條件。目前九頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)2可控RS觸發(fā)器&G2&G1&G4&G3CP1）電路簡介構(gòu)成基本觸發(fā)器導(dǎo)引電路R、S置“0”，置“1”信號(hào)輸入端CP時(shí)鐘脈沖輸入端（正脈沖）CP=0保持不變CP=1根據(jù)R、S變化，過去后不變。直接復(fù)位和置位端。目前十頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)&G2&G1&G4&G3CP2)、工作情況分析時(shí)鐘脈沖來到之前的狀態(tài)（CP=0）時(shí)鐘脈沖來到之后的狀態(tài)（CP=1）(1)S=1，R=0（時(shí)鐘到，正脈沖）01=1目前十一頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)&G2&G1&G4&G3CP(2)S=0，R=1（時(shí)鐘到，正脈沖）10=0(3)S=0，R=0（時(shí)鐘到，正脈沖）=(4)S=1=R（時(shí)鐘到，正脈沖）禁用目前十二頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)3)簡化的功能表目前十三頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)4)邏輯符號(hào)RDSDRSCQ目前十四頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)5)波形圖CPRSQ目前十五頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)主要特點(diǎn)（1）時(shí)鐘電平控制。在CP＝1期間接收輸入信號(hào)，CP＝0時(shí)狀態(tài)保持不變，與基本RS觸發(fā)器相比，對(duì)觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變增加了時(shí)間控制。（2）R、S之間有約束。不能允許出現(xiàn)R和S同時(shí)為1的情況，否則會(huì)使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。目前十六頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)3、計(jì)數(shù)式RS觸發(fā)器設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。根據(jù)同步RS觸發(fā)器的邏輯功能可知，第1個(gè)時(shí)鐘脈沖C到來時(shí)，因R=Q=0、S=Q=1，所以觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為1，即R=Q=1、S=Q=0；第2個(gè)時(shí)鐘脈沖C到來時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為0，即R=Q=0、S=Q=1。由此可見，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖C，觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，故稱為計(jì)數(shù)式RS觸發(fā)器，計(jì)數(shù)式觸發(fā)器常用來累計(jì)時(shí)鐘脈沖C的個(gè)數(shù)。目前十七頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)21.1.2J-K觸發(fā)器R2S2CF從R1S1CF主CPKJCP=1時(shí)，主觸發(fā)器工作，從觸發(fā)器被封鎖，即觸發(fā)器的輸出狀態(tài)保持不變。1、主、從觸發(fā)器CP=0時(shí)，即CP由1變?yōu)?時(shí)，主觸發(fā)器被封鎖，從觸發(fā)器工作，其輸出狀態(tài)與主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)一致。目前十八頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)2、工作情況R2S2CF從R1S1CF主CPKJ(1)J=1，K=0（時(shí)鐘到，正脈沖）=1目前十九頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)(2)J=0，K=1（時(shí)鐘到，正脈沖）=0R2S2CF從R1S1CF主CPKJ(3)J=K=0（時(shí)鐘到，正脈沖）=目前二十頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)R2S2CF從R1S1CF主CPKJ(4)J=K=1（時(shí)鐘到，正脈沖）=計(jì)數(shù)目前二十一頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)CPQJ=K=1時(shí)：目前二十二頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)功能表邏輯符號(hào)RDSDCQKJ下降沿翻轉(zhuǎn)！目前二十三頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)時(shí)序圖CPQ下降沿翻轉(zhuǎn)！目前二十四頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)目前二十五頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)21.1.3D觸發(fā)器&&&G3&&D&CPG2G1G6G5G4構(gòu)成基本觸發(fā)器時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)輸入目前二十六頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)RDSDDCQ功能表邏輯符號(hào)Qn+1=Dn目前二十七頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)CPDQ例：畫出D觸發(fā)器的輸出波形。目前二十八頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)21.1.5觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換RDSDCQJDK功能表1.將JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器目前二十九頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)功能表RDSDCQJTK2.將JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器目前三十頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)21.2寄存器寄存器：在數(shù)字電路中，用來存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼的電路。寄存器是由具有存儲(chǔ)功能的觸發(fā)器組合起來構(gòu)成的。一個(gè)觸發(fā)器可以存儲(chǔ)1位二進(jìn)制代碼，存放n位二進(jìn)制代碼的寄存器，需用n個(gè)觸發(fā)器來構(gòu)成。分類：數(shù)碼寄存器和移位寄存器兩大類。并行串行存放數(shù)據(jù)方式：并行串行取出數(shù)據(jù)方式：寄存器是計(jì)算機(jī)的主要部件之一，它用來暫時(shí)存放數(shù)據(jù)或指令。目前三十一頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)21.2.1數(shù)碼寄存器四位數(shù)碼寄存器Q3Q2Q1Q0&&&&QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3清零取數(shù)脈沖寄存脈沖(CP)2341工作原理（1011）1）、清零寄存指令未到2）、寄存3）、取數(shù)目前三十二頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)21.2.2移位寄存器所謂“移位”，就是將寄存器所存各位數(shù)據(jù)，在每個(gè)移位脈沖的作用下，向左或向右移動(dòng)一位。寄存器左移(a)寄存器右移(b)寄存器雙向移位(c)目前三十三頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)21.2.2移位寄存器移位寄存器：存放數(shù)碼和移位移位：來一移位脈沖，觸發(fā)器的狀態(tài)向右或向左移動(dòng)一位。工作原理（1011）1）、清零2）、輸入數(shù)碼目前三十四頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)1、4位右移移位寄存器并行輸出2）、存數(shù)碼和移位1）、先用RD（負(fù)脈沖）將各個(gè)觸發(fā)器清零。目前三十五頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)目前三十六頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)21.3計(jì)數(shù)器能夠記憶輸入脈沖個(gè)數(shù)的電路稱為計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器······目前三十七頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)1.異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器21.3.1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器1）狀態(tài)表Q3Q2Q1Q0

00000010001120010230011340100450101560110670111781000891001910101010十進(jìn)制數(shù)計(jì)數(shù)脈沖數(shù)11101111121100121311011314111014151111151600000目前三十八頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)2）電路（1）最低位來一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)一次（2）高位都是在其相鄰低位觸發(fā)器由1變0，進(jìn)位翻轉(zhuǎn)。（3）J-K觸發(fā)器組成。（4）進(jìn)位脈沖從Q輸出，送到相鄰高位觸發(fā)器的CP端。a.特點(diǎn)目前三十九頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)b.工作波形CPQ0Q1Q212345678Q3C.缺點(diǎn)速度慢，精度差。目前四十頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)2、同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器1）電路（1）F0，來一個(gè)脈沖翻轉(zhuǎn)一次，J0=K0=1（2）F1，Q0=1時(shí)，來一個(gè)脈沖翻轉(zhuǎn)一次，J1=K1=Q0（3）F2，Q1=Q0=1時(shí)，來一個(gè)脈沖翻轉(zhuǎn)一次，J2=K2=Q1Q0（4）F2，Q2=Q1=Q0=1時(shí)，來一個(gè)脈沖翻轉(zhuǎn)一次，J2=K2=Q2

Q1Q0Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&計(jì)數(shù)脈沖CPJ3Q3Q3K3&目前四十一頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)2）工作情況目前四十二頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)例1:分析圖示邏輯電路的邏輯功能,說明其用途.設(shè)初始狀態(tài)為“0000”。JJJKKK清零計(jì)數(shù)脈沖Q2Q1Q0F0F1F2目前四十三頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)解：分析：從各觸發(fā)器的C端連接來看，這是一個(gè)異步工作方式的計(jì)數(shù)器。其中，F(xiàn)0和F2的C與計(jì)數(shù)脈沖相連，F(xiàn)1的時(shí)鐘端C=Q0，即F1只有在Q0的狀態(tài)從1變?yōu)?時(shí)才能翻轉(zhuǎn)。（1）各J、K、CP端的邏輯式（Q0每從1變?yōu)?時(shí)，翻轉(zhuǎn)一次）Q1返回目前四十四頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)（2）列狀態(tài)表注意到F1只有在Q0的狀態(tài)從1變?yōu)?時(shí)才能翻轉(zhuǎn)C012345K2111111J1111111J2000100K1111111J0111101K0111111Q2Q1Q0000001010011100000目前四十五頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)3功能：這是一個(gè)五進(jìn)制的異步加法計(jì)數(shù)器。時(shí)序圖如下CQ0Q1Q212345目前四十六頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)21.3.2十進(jìn)制計(jì)數(shù)器用四位二進(jìn)制數(shù)來代表十個(gè)十進(jìn)制數(shù)碼0～9四位二進(jìn)制數(shù)共有16個(gè)狀態(tài)，用于代表0～9時(shí)會(huì)多余出6個(gè)狀態(tài)。編碼方式的不同，決定了狀態(tài)的取舍。最常用的編碼方式為8421碼目前四十七頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)1、同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器Q3Q2Q1Q0JJJJKKKK計(jì)數(shù)脈沖J0=K0=1；J1=

Q3Q0，K1=Q0；J2=K2=

Q1Q0；J3=Q2Q1Q0，K3=Q0返回（1）各J、K端的邏輯式（控制方程）目前四十八頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)J0=K0=1；J1=

Q3Q0，K1=Q0；J2=K2=

Q1Q0；J3=Q2Q1Q0，K3=Q0C012345678910J3K3J2K2J1K1K0J0Q3Q2Q1Q0000000010010001101000101011001111000100100000000001101001111000000110111111100000011010011110000001111111111000000110100001100000011（2）列狀態(tài)表目前四十九頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)（3）、波形圖Q2CP12345678910Q1Q0Q3目前五十頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)74LS90內(nèi)部含有兩個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)電路：一個(gè)是模2計(jì)數(shù)器(CPo為其時(shí)鐘，Qo為其輸出端)，另一個(gè)是模5計(jì)數(shù)器(CP1為其時(shí)鐘，Q1Q2Q3為其輸出端)。外部時(shí)鐘CP是先送到CPo還是先送到CP1，在Q3Q2Q1Q0這四個(gè)輸出端會(huì)形成不同的碼制。2、異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器（二-五-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器）目前五十一頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)S9（1）CT74LS2901234567141312111098S9（2）Q2Q1Q3Q0CP0CP1R0（1）R0（2）UCCGND×R0（1）R0（2）S9（1）S9（2）Q3Q2Q1Q0110××

0

×11×0×00×0×0××0×00×

00001001計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)CT74LS290的管腳圖和功能表目前五十二頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)Q3Q2Q1Q0XX111001110X000011X000000X0X0XX0X00XX0X0計(jì)數(shù)狀態(tài)74LS90功能表歸納：1.74LS90在“計(jì)數(shù)狀態(tài)”或“清零狀態(tài)”時(shí)，均要求S9(1)和S9(2)中至少有一個(gè)必須為“0”。2.只有在R0(1)和R0(2)同時(shí)為“1”時(shí)，它才進(jìn)入“清零狀態(tài)”；否則它必定處于“計(jì)數(shù)狀態(tài)”。目前五十三頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)Q3Q2Q1Q0F3F2F1F0&&CP0CP1JKJKKJJKS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CT74LS290的內(nèi)部邏輯圖目前五十四頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)目前五十五頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)1.只接CP0時(shí),由Q0輸出,為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2.只接CP1時(shí)，由Q3、Q2、Q1輸出，為五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。3.將Q0與CP1連接,由CP1輸入計(jì)數(shù)脈沖,可得十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。4.利用“反饋清零法”,可得到小于十的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。邏輯功能目前五十六頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)

用反饋清零法將CT74LS290連接成6進(jìn)制計(jì)數(shù)器。Q3Q2Q1Q0C0C1S9(1)S9(2)R0(1)R0(2)1.首先將Q0與CP1連接組成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2.將置位端接0,Q2和Q1端反饋至清零端。例：返回目前五十七頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)原理分析：設(shè)初始狀態(tài)為00001.因?yàn)镽0(1)=R0(2)=S9(1)=S9(2)=0，所以電路為計(jì)數(shù)狀態(tài)，從0000開始計(jì)數(shù)。2.當(dāng)?shù)谖鍌€(gè)計(jì)數(shù)脈沖過后，輸出為0101。再來一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，輸出變?yōu)?110，由于Q1和Q2分別接R0(1)和R0(2)清零端，所以0110這個(gè)狀態(tài)，剛一出現(xiàn)，馬上又變?yōu)?000。目前五十八頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)5K5K5K8+UCC562731GND41GND2低電平觸發(fā)端3輸出端4復(fù)位端6高電平觸發(fā)端7放電端8正電源端5～18VC1C221.5由555集成定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器21.5.1555集成定時(shí)器目前五十九頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)21.2.2由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器5K5K5K8+UCC5627314+UCC+UCC0.01μFuiu0RCucucuiu0tpttttp=RC

ln3=1.1RCC1C2目前六十頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要用途:1.用作定時(shí)控制,改變RC參數(shù)大小,可改變輸出高電平時(shí)間寬度,即改變定時(shí)時(shí)間.2.用于脈沖整形。目前六十一頁\總數(shù)七十一頁\編于九點(diǎn)21.5.3由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器8+UCC56315K5K5K274+UCC+UCCR2R1CuoucC1C2返回目前六十二頁\