數(shù)字電子技術(shù)（微課版） 課件 謝永超 3 觸發(fā)器的分析與應(yīng)用

觸發(fā)器基礎(chǔ)知識(shí)

主要內(nèi)容1.導(dǎo)入；2.RS、JK、D、T、T’各種集成觸發(fā)器的特點(diǎn)、功能與使用方法；3.簡(jiǎn)單時(shí)序邏輯電路的分析。導(dǎo)入組合邏輯電路：與原狀態(tài)無關(guān)，其基本單元—門電路；時(shí)序邏輯電路：與原狀態(tài)有關(guān)，其基本單元—觸發(fā)器。一、觸發(fā)器概述1、觸發(fā)器的基本特性：

它有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)：0狀態(tài)和1狀態(tài)；

在不同的輸入情況下，它可以被置成0狀態(tài)或1狀態(tài)；

當(dāng)輸入信號(hào)消失后，所置成的狀態(tài)能夠保持不變。

所以，觸發(fā)器可以接收、保持和輸出信號(hào)。2、觸發(fā)器分類：（1）按功能：RS

D

JK

T

（2）按結(jié)構(gòu)：基本RS同步RS

主從型維持阻塞型邊沿觸發(fā)器二、

RS觸發(fā)器1、基本RS觸發(fā)器-----各種觸發(fā)器的最基本單元（1）邏輯電路及邏輯符號(hào)Q=1、Q=0的狀態(tài)稱1狀態(tài)，置位狀態(tài)Q=0、Q=1的狀態(tài)稱0狀態(tài)，復(fù)位狀態(tài)RSQ（2）邏輯功能分析：10010

10①R=0、S=1時(shí)：由于R=0，不論原來Q為0還是1，都有Q=1；再由S=1、Q=1可得Q＝0。即不論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)都將變成0狀態(tài)，這種情況稱將觸發(fā)器置0或復(fù)位。R端稱為觸發(fā)器的置0端或復(fù)位端。二、

RS觸發(fā)器0110RSQ010②R=1、S=0時(shí)：由于S=0，不論原來Q為0還是1，都有Q=1；再由R=1、Q=1可得Q＝0。即不論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)都將變成1狀態(tài)，這種情況稱將觸發(fā)器置1或置位。S端稱為觸發(fā)器的置1端或置位端。1

01二、

RS觸發(fā)器11RSQ010101③R=1、S=1時(shí)：根據(jù)與非門的邏輯功能不難推知，觸發(fā)器保持原有狀態(tài)不變，即原來的狀態(tài)被觸發(fā)器存儲(chǔ)起來，這體現(xiàn)了觸發(fā)器具有記憶能力。101

1不變10二、

RS觸發(fā)器00RSQ01010111不變不定④R=0、S=0時(shí)：Q=Q=1，不符合觸發(fā)器的邏輯關(guān)系。并且由于與非門延遲時(shí)間不可能完全相等，在兩輸入端的0同時(shí)撤除后，將不能確定觸發(fā)器是處于1狀態(tài)還是0狀態(tài)。所以觸發(fā)器不允許出現(xiàn)這種情況，這就是基本RS觸發(fā)器的約束條件。11？0

0二、

RS觸發(fā)器（3）RS觸發(fā)器邏輯功能的描述方法1）狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表R

SnQ1+nQ功能00

000

1××不定01

001

10001=+nQ置010

010

11111=+nQ置111

011

101nnQQ=+1保持現(xiàn)態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之前的狀態(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(hào)之后所處的新的穩(wěn)定狀態(tài)。二、

RS觸發(fā)器特性方程:

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2）特性方程：（狀態(tài)方程特征方程次態(tài)Qn+1的卡諾圖）R

SnQ1+nQ功能00

000

1××不定01

001

10001=+nQ置010

010

11111=+nQ置111

011

101nnQQ=+1保持Qn000111100××0011110

R

SSS二、

RS觸發(fā)器①當(dāng)觸發(fā)器處在0狀態(tài)，即Qn=0時(shí)，若輸入信號(hào)＝01或11，觸發(fā)器仍為0狀態(tài)；RSRS若＝10，觸發(fā)器就會(huì)翻轉(zhuǎn)成為1狀態(tài)。②當(dāng)觸發(fā)器處在1狀態(tài)，即Qn=1時(shí)，若輸入信號(hào)＝10或11，觸發(fā)器仍為1狀態(tài)；RSRS若＝01，觸發(fā)器就會(huì)翻轉(zhuǎn)成為0狀態(tài)。描述觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系及轉(zhuǎn)換條件的圖形稱為狀態(tài)圖3）狀態(tài)圖轉(zhuǎn)換圖：01×1/1×/10/01/RSR

SnQ1+nQ功能00

000

1××不定01

001

10001=+nQ置010

010

11111=+nQ置111

011

101nnQQ=+1保持二、

RS觸發(fā)器RSQQ置1置0置1置1置1保持不允許反映觸發(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4）波形圖：二、

RS觸發(fā)器基本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)器的現(xiàn)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)必須是互補(bǔ)關(guān)系，即有約束條件。在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號(hào)R、S情況的不同，具有置0、置1和保持功能的電路，都稱為RS觸發(fā)器。用或非門也可構(gòu)成基本RS觸發(fā)器(輸入端為高電平有效)二、

RS觸發(fā)器（1）邏輯電路RSCP＝0時(shí)，R=S=1，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變。CP＝1時(shí)，Qn+1工作情況由R、S及Qn決定。2、時(shí)鐘控制RS觸發(fā)器輸入信號(hào)(R、S)的作用受時(shí)鐘脈沖控制二、

RS觸發(fā)器

（2）邏輯功能：1）真值表：

CPRSQnQn+1功能0×

×

×QnnnQQ=+1

保持1000100101nnQQ=+1

保持101010111111=+nQ

置1110011010001=+nQ

置011101111××不定G1

G2G3

G4&S

CPRQQ&&&RS2）特性方程：(約束條件)

Qn

00

01

11

10

0

1

1

1

×

S

R1×S二、

RS觸發(fā)器3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：01×0/0×/01/10/RS4）波形圖：不變不變不變不變不變不變置1置0置1置0不變特點(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?cè)黾恿藭r(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)。二、

RS觸發(fā)器3、主從RS觸發(fā)器兩個(gè)時(shí)鐘RS控制的RS觸發(fā)器即可構(gòu)成主從RS觸發(fā)器。從觸發(fā)器主觸發(fā)器1QQQMSRCPQM1S1R1S1RC1FF2FF1

1S

1RS

CP

RQQC1主從觸發(fā)下降沿觸發(fā)工作原理：（1）、CP由0上升到1時(shí)（上升沿），主觸發(fā)器接收RS信號(hào)，從觸發(fā)器被封鎖；（2）、CP由1下降到0時(shí)（下降沿），從觸發(fā)器追隨主觸發(fā)器狀態(tài)，且主觸發(fā)器被CP＝0封鎖。二、

RS觸發(fā)器波形分析實(shí)例：設(shè)Q初態(tài)為0CPRSQMQ二、

RS觸發(fā)器4、集成基本RS觸發(fā)器EN＝1時(shí)工作EN＝0時(shí)禁止(b)CC4044的引腳圖

16

15

14

13

12

11

10

9CC4044

1

2

3

4

5

6

7

8VDD

4S

4R

1Q

2R

2S

3Q

2Q4Q

NC

1S

1R

EN

3R

3SVSS(a)74LS279的引腳圖

16

15

14

13

12

11

10

974LS279

1

2

3

4

5

6

7

8VCC4S

4R

4Q3SA

3SB

3R

3Q1R

1SA

1SB

1Q

2R

2S

2QGND1S3S二、

RS觸發(fā)器CP=1期間有效將S=D、R=D代入同步RS觸發(fā)器的特性方程，得同步D觸發(fā)器的特性方程：2、邏輯功能：二、D觸發(fā)器(鐘控D觸發(fā)器)（D鎖存器）

DCP

1DC1QQ1、邏輯電路QQG3

G4G1

G2

S

R1&&&&CPD0101Qn+1DD觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表在數(shù)字電路中，凡在CP時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號(hào)D情況的不同，具有置0、置1功能的電路，都稱為D觸發(fā)器。狀態(tài)圖波形圖二、D觸發(fā)器(鐘控D觸發(fā)器)（D鎖存器）集成D觸發(fā)器二、D觸發(fā)器(鐘控D觸發(fā)器)（D鎖存器）集成邊沿D觸發(fā)器注意：CC4013的異步輸入端RD和SD為高電平有效。二、D觸發(fā)器(鐘控D觸發(fā)器)（D鎖存器）補(bǔ)充：帶多輸入端（與輸入）的觸發(fā)器：QQC1(a)D1D2CPS1D&RSDRD（a）、邊沿觸發(fā)型D觸發(fā)器注意：電路結(jié)構(gòu)相同，邏輯功能可不同；邏輯功能相同，電路結(jié)構(gòu)可不同。(b)QQC1J1J2CPS1J&RK1K21K&SDRD（b）、邊沿觸發(fā)型JK觸發(fā)器二、D觸發(fā)器(鐘控D觸發(fā)器)（D鎖存器）三、

JK觸發(fā)器1、邏輯電路G3

G4G1

G2JCPKJCPKJCPKQQJCPKQQQQ(a)邏輯電路(b)曾用符號(hào)1JC11KQQ(c)國(guó)標(biāo)符號(hào)&&&&JK=00時(shí)不變JK=01時(shí)置0JK=10時(shí)置1JK=11時(shí)翻轉(zhuǎn)小結(jié)真值表2、邏輯功能：計(jì)數(shù)G3

G4G1

G2JCPKQQ&&&&三、

JK觸發(fā)器4、波形圖在數(shù)字電路中，凡在CP時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號(hào)J、K情況的不同，具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，都稱為JK觸發(fā)器。3、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及特性方程：CP=1期間有效將S=JQn、R=KQn代入同步RS觸發(fā)器的特性方程，得同步JK觸發(fā)器的特性方程：三、

JK觸發(fā)器5、邊沿觸發(fā)型觸發(fā)器從結(jié)構(gòu)上保證觸發(fā)器僅在CP上升沿或下降沿才接收信號(hào)，CP的其它時(shí)刻，觸發(fā)器保持狀態(tài)不變。電路符號(hào)：以JK觸發(fā)器為例

1J

1KJ

CP

KQQC1

1J

1KJ

CP

KQQC1上升沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)下升沿觸發(fā)注意：根據(jù)使用器件不同，可分為TTL觸發(fā)器和CMOS觸發(fā)器。邊沿JK觸發(fā)器的特點(diǎn):①邊沿觸發(fā)，無一次變化問題。②功能齊全，使用方便靈活。③抗干擾能力極強(qiáng)，工作速度很高。三、

JK觸發(fā)器

邊沿JK觸發(fā)器的理想波形圖下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器

設(shè)Q初態(tài)為0CPJQK三、

JK觸發(fā)器G1G4G3G2QQRDSDJKCPABCD>1>1&&&&&&

JCPK

1J1KQQ

C1SDRDSR邊沿JK觸發(fā)器CT74LS112邏輯圖邏輯符號(hào)三、

JK觸發(fā)器集成邊沿JK觸發(fā)器①74LS112為CP下降沿觸發(fā)。②CC4027為CP上升沿觸發(fā)，且其異步輸入端RD和SD為高電平有效。注意三、

JK觸發(fā)器四、T觸發(fā)器T

1J

1KJCPKQQC1Qn01Qn00011011Qn+1JKJK觸發(fā)器簡(jiǎn)化真值表：JK觸發(fā)器特性方程：T觸發(fā)器的特性方程：則有：T＝0相當(dāng)于J＝K＝0

T＝1相當(dāng)于J＝K＝1令J＝K＝T

T′

觸發(fā)器

CPQQC1T′(T=1)1J1K令T觸發(fā)器中，總是為1，則為T′觸發(fā)器。T′觸發(fā)器的特性方程：T′觸發(fā)器僅具有計(jì)數(shù)功能。四、T觸發(fā)器（一）D觸發(fā)器JK觸發(fā)器：D觸發(fā)器特性方程：JK觸發(fā)器特性方程：則：若用與非門實(shí)現(xiàn)注意：轉(zhuǎn)換后，觸發(fā)方式仍為原觸發(fā)器的觸發(fā)方式。（此例仍為D觸發(fā)器的上升沿觸發(fā)）&&&1DC1CPJK&D&&11DC1CPJK≥1D五、觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換（二）D觸發(fā)器T觸發(fā)器：D觸發(fā)器特性方程：T觸發(fā)器特性方程：則：1DC1＝1CPT小結(jié)：觸發(fā)器轉(zhuǎn)換方法：2、根據(jù)輸入端關(guān)系和現(xiàn)有觸發(fā)器，畫出邏輯電路圖。D觸發(fā)器特性方程：T′觸發(fā)器特性方程：則：1DC1CP（三）D觸發(fā)器T′觸發(fā)器：1、比較特性方程；五、觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換（四）D觸發(fā)器RS觸發(fā)器：D觸發(fā)器特性方程：RS觸發(fā)器特性方程：則：1DC1CPSR1&≥1

（五）JK觸發(fā)器D觸發(fā)器：D觸發(fā)器特性方程：JK觸發(fā)器特性方程：則：∴

J＝D

K＝D1KC1CPD11Jp.95圖5－19五、觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換小結(jié)2、觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)：維持阻塞型（上升沿觸發(fā)）主從型（下降沿觸發(fā)）邊沿觸發(fā)型（上升沿或下降沿觸發(fā)）邏輯功能相同，電路結(jié)構(gòu)可不同；電路結(jié)構(gòu)相同，邏輯功能可不同。3、觸發(fā)器的觸發(fā)方式：電平觸發(fā)邊沿觸發(fā)4、常用觸發(fā)器功能比較：

(1)、JK：功能最齊全，用于計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、移位；

(2)、D：一個(gè)輸入端，可方便地轉(zhuǎn)換為其它功能的觸發(fā)器用于移位寄存、數(shù)據(jù)寄存；

(3)、T：就用于計(jì)數(shù)。5、觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換：(觸發(fā)方式仍不變)

1、觸發(fā)器的邏輯功能：RSDJKTT′六、集成觸發(fā)器1、維持—阻塞型觸發(fā)器

利用觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生的脈沖信號(hào)把引起空翻的信號(hào)通道封住而消除空翻。從結(jié)構(gòu)上看：設(shè)置了維持線和阻塞線。例如：維持阻塞型D觸發(fā)器利用CP的上升沿觸發(fā)QQ123456CPD置0阻塞線置1阻塞線置1維持線置0維持線（1）邏輯圖：（2）電路符號(hào)：CPD（3）波形分析例：直接置位、復(fù)位端優(yōu)先級(jí)最高。CP12342、觸發(fā)器的應(yīng)用（1）直接用于控制；（2）時(shí)序電路的功能部件等。例1多路控制公共照明燈開關(guān)電路：c4027

1JC11K~220VKMEL+VDD(10V)KMV1V2DQQJKR1CR2RC1R3S1S2S3SDRDp.94圖5-18說明：1、JK觸發(fā)器作T觸發(fā)器使用，接通電源，C1充電后，J＝K＝1處于計(jì)數(shù)狀態(tài)；

2、C4027為上升沿觸發(fā)，RD、SD為高電平有效，接通電源瞬間RD＝1、SD＝0

Q＝0（復(fù)位），隨著C充