電工學(xué)-第12章時(shí)序邏輯電路

1雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：由門電路加上適當(dāng)?shù)姆答伓鴺?gòu)成的一種新的邏輯部件。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與門電路區(qū)別：雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出電平的高低不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入，還與以前的輸出狀態(tài)有關(guān)，是有記憶功能的邏輯部件。

12.1觸發(fā)器2觸發(fā)器綜述能夠記憶一位二值信號(hào)的基本邏輯單元電路觸發(fā)器1.具有兩個(gè)能自動(dòng)保持穩(wěn)定的狀態(tài):”0”態(tài)和”1”態(tài)2.根據(jù)不同的輸入信號(hào)可以置成”0”態(tài)和”1”態(tài)3.輸入信號(hào)消失后,獲得的新狀態(tài)能自動(dòng)保持下來電路結(jié)構(gòu):直接型、同步型、主從型、邊沿型邏輯功能:RSF、JKF、DF、TF存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的原理:靜態(tài)、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)的特點(diǎn):雙穩(wěn)態(tài)、單穩(wěn)態(tài)定義特點(diǎn)分類3（一）RS

觸發(fā)器兩互補(bǔ)輸出端1.基本RS觸發(fā)器兩輸入端&QQ.G1&.G2SDRD

正常情況下，兩輸出端的狀態(tài)保持相反。通常以Q端的邏輯電平表示觸發(fā)器的狀態(tài)，即Q=1，Q=0時(shí)，稱為“1”態(tài)；反之為“0”態(tài)。反饋線4

觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系1001設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)。翻轉(zhuǎn)為“0”態(tài)(1)SD=1，RD=01010QQ.G1&.&G2SDRD5設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)1001110觸發(fā)器保持“0”態(tài)不變復(fù)位0

結(jié)論:不論觸發(fā)器原來為何種狀態(tài)，當(dāng)SD=1，

RD=0時(shí)，

將使觸發(fā)器置“0”或稱為復(fù)位。QQ.G1&.&G2SDRD601設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)011100翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)(2)SD=0，RD=1QQ.G1&.&G2SDRD7設(shè)原態(tài)為“1”態(tài)0110001觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變置位1

結(jié)論:不論觸發(fā)器原來為何種狀態(tài)，當(dāng)SD=0，

RD=1時(shí)，

將使觸發(fā)器置“1”或稱為置位。QQ.G1&.&G2SDRD811設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)010011保持為“0”態(tài)(3)SD=1，RD=1QQ.G1&.&G2SDRD9設(shè)原態(tài)為“1”態(tài)1110001觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變1

當(dāng)SD=1，

RD=1時(shí)，觸發(fā)器保持原來的狀態(tài)，

即觸發(fā)器具有保持、記憶功能。QQ.G1&.&G2SDRD10110011111110若G1先翻轉(zhuǎn)，則觸發(fā)器為“0”態(tài)“1”態(tài)(4)SD=0，RD=0

當(dāng)信號(hào)SD=RD

=0同時(shí)變?yōu)?時(shí)，由于與非門的翻轉(zhuǎn)時(shí)間不可能完全相同，觸發(fā)器狀態(tài)可能是“1”態(tài)，也可能是“0”態(tài)，不能根據(jù)輸入信號(hào)確定。QQ.G1&.&G2SDRD10若先翻轉(zhuǎn)11基本RS

觸發(fā)器狀態(tài)表邏輯符號(hào)RD(ResetDirect)-直接置“0”端(復(fù)位端)SD(SetDirect)-直接置“1”端(置位端)QQSDRDSDRDQ100置0011置111不變保持00同時(shí)變1后不確定功能低電平有效12

真值表/SD/RDQn

Qn+1/Qn+11111010101011100101000111100011100100011

功能表/SD/RDQn+1功能描述

11Qn狀態(tài)保持011置1\置位100置0\復(fù)位001*狀態(tài)不定132.可控RS

觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器導(dǎo)引電路&G4SR&G3CP.&G1&G2.SDRDQQ時(shí)鐘脈沖14當(dāng)CP=0時(shí)011

R，S

輸入狀態(tài)不起作用。

觸發(fā)器狀態(tài)不變11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP

SD，RD用于預(yù)置觸發(fā)器的初始狀態(tài)，

工作過程中應(yīng)處于高電平，對(duì)電路工作狀態(tài)無影響。被封鎖被封鎖15當(dāng)CP=1時(shí)1打開觸發(fā)器狀態(tài)由R，S

輸入狀態(tài)決定。11打開觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻受CP控制（CP高電平時(shí)翻轉(zhuǎn)），而觸發(fā)器的狀態(tài)由R，S的狀態(tài)決定。.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP16當(dāng)CP=1時(shí)1打開(1)S=0,R=00011觸發(fā)器保持原態(tài)觸發(fā)器狀態(tài)由R，S

輸入狀態(tài)決定。11打開.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP171101010(2)S=0,R=1觸發(fā)器置“0”(3)S=1,R=0觸發(fā)器置“1”11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP181110011110若先翻若先翻Q=1Q=011(4)S=1,R=1當(dāng)時(shí)鐘由1變0后觸發(fā)器狀態(tài)不定11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP19可控RS狀態(tài)表00SR01010111不定Qｎ＋１QｎQｎ—時(shí)鐘到來前觸發(fā)器的狀態(tài)Qｎ＋１—時(shí)鐘到來后觸發(fā)器的狀態(tài)邏輯符號(hào)QQSRCPSDRDCP高電平時(shí)觸發(fā)器狀態(tài)由R、S確定20例：畫出可控RS

觸發(fā)器的輸出波形RSCP不定不定可控RS狀態(tài)表CＰ高電平時(shí)觸發(fā)器狀態(tài)由R、S確定QQ0100SR01010111不定Qｎ＋１Qｎ21存在問題：時(shí)鐘脈沖不能過寬，否則出現(xiàn)空翻現(xiàn)象，即在一個(gè)時(shí)鐘脈沖期間觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次以上。CＰ克服辦法：采用JK

觸發(fā)器或D

觸發(fā)器00SR01010

111

不定Qn+1QｎQ=SQ=R22

（二）邊沿JK觸發(fā)器1.電路結(jié)構(gòu)從觸發(fā)器主觸發(fā)器反饋線CＰ

CＰ

CF主JKRS

CF從QQQSDRD1互補(bǔ)時(shí)鐘控制主、從觸發(fā)器不能同時(shí)翻轉(zhuǎn)232.工作原理01F主封鎖狀態(tài)保持不變。01CRS

CF從QQQSDRD1

CF主JKCＰ

CＰ012410狀態(tài)保持不變。從觸發(fā)器的狀態(tài)取決于主觸發(fā)器。F從打開F主封鎖0RS

CF從QQQSDRD1

CF主JKCＰ

C01CＰ0102510010CＰ低電平和高電平以及上升沿時(shí),F主封鎖J、K不起作用CＰ下降沿()觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)（F從狀態(tài)與F主狀態(tài)一致）。CＰRS

CF從QQQSDRD1

CF主JKCＰ

263.JK觸發(fā)器的邏輯功能Qn10011100Qn00010101Qn+1QnS'R'01CＰ下降沿()觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)（F從狀態(tài)與F主狀態(tài)一致）。J

K

Qn

Qn+1

00011011JK觸發(fā)器狀態(tài)表0101010127J

K

Qn+100Qn

01010111

QnJK觸發(fā)器狀態(tài)表(保持功能)

(置“0”功能)

(置“1”功能)(計(jì)數(shù)功能)CＰ下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)SD

、RD為直接置1、置0端，不受時(shí)鐘控制，低電平有效，觸發(fā)器工作時(shí)SD

、RD應(yīng)接高電平。邏輯符號(hào)

CPQJKSDRDQ28例：JK

觸發(fā)器工作波形CPJKQ下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)29基本RS觸發(fā)器導(dǎo)引電路&G2&G1QQSDRD&G3&G4&G5&G6CPD(三）D

觸發(fā)器1.電路結(jié)構(gòu)反饋線30&G2&G1QQSDRD&G3&G4&G5&G6CPD2.邏輯功能01（1）D

=01觸發(fā)器狀態(tài)不變0當(dāng)CP

=0時(shí)110當(dāng)CP

=1時(shí)0101觸發(fā)器置“0”封鎖在CP

=1期間，觸發(fā)器保持“0”不變31&G2&G1QQSDRD&G3&G4&G5&G6CPD2.邏輯功能01（1）D

=10觸發(fā)器狀態(tài)不變1當(dāng)CP

=0時(shí)111當(dāng)CP

=1時(shí)0110觸發(fā)器置“1”封鎖在CP

=1期間，觸發(fā)器保持“1”不變封鎖32D觸發(fā)器狀態(tài)表D

Qn+1

0101上升沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)邏輯符號(hào)DCPQQRDSDCP上升沿前接收信號(hào)，上升沿時(shí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，（其Q的狀態(tài)與D狀態(tài)一致；但Q的狀態(tài)總比D的狀態(tài)變化晚一步，即Qn+1=Dn；上升沿后輸入D不再起作用，觸發(fā)器狀態(tài)保持。即(不會(huì)空翻)結(jié)論：33例：D

觸發(fā)器工作波形圖CPDQ上升沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)34

計(jì)數(shù)器是數(shù)字電路和計(jì)算機(jī)中廣泛應(yīng)用的一種邏輯部件，可累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)，可用于定時(shí)、分頻、時(shí)序控制等。分類加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器(按計(jì)數(shù)功能)異步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器(按計(jì)數(shù)脈沖引入方式)

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(按計(jì)數(shù)制)12.3計(jì)數(shù)器35（一）二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

按二進(jìn)制的規(guī)律累計(jì)脈沖個(gè)數(shù)，它也是構(gòu)成其它進(jìn)制計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)。要構(gòu)成n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需用n個(gè)具有計(jì)數(shù)功能的觸發(fā)器。1.異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)脈沖CP不是同時(shí)加到各位觸發(fā)器。最低位觸發(fā)器由計(jì)數(shù)脈沖觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，其他各位觸發(fā)器有時(shí)需由相鄰低位觸發(fā)器輸出的進(jìn)位脈沖來觸發(fā)，因此各位觸發(fā)器狀態(tài)變換的時(shí)間先后不一，只有在前級(jí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后,后級(jí)觸發(fā)器才能翻轉(zhuǎn)。36

二進(jìn)制數(shù)

Q2

Q1

Q0

000010012010301141005101611071118000脈沖數(shù)(CP)二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)表

從狀態(tài)表可看出：最低位觸發(fā)器來一個(gè)脈沖就翻轉(zhuǎn)一次，每個(gè)觸發(fā)器由1變?yōu)?時(shí)，要產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào),

這個(gè)進(jìn)位信號(hào)應(yīng)使相鄰的高位觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。371010

當(dāng)J、K=1時(shí)，具有計(jì)數(shù)功能，每來一個(gè)脈沖觸發(fā)器就翻轉(zhuǎn)一次.清零RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2CP計(jì)數(shù)脈沖三位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器在電路圖中J、Ｋ懸空表示J、K=1下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)每來一個(gè)CP翻轉(zhuǎn)一次

當(dāng)相鄰低位觸發(fā)器由1變0時(shí)翻轉(zhuǎn)38異步二進(jìn)制加法器工作波形2分頻4分頻8分頻

每個(gè)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的時(shí)間有先后，與計(jì)數(shù)脈沖不同步C12345678Q0Q1Q239用D觸發(fā)器構(gòu)成三位二進(jìn)制異步加法器？？2、若構(gòu)成減法計(jì)數(shù)器C又如何連接？思考1、各觸發(fā)器CＰ應(yīng)如何連接？各D觸發(fā)器已接成T′觸發(fā)器，即具有計(jì)數(shù)功能CＰ清零RDQDQQ0F0QDQQ0F0QDQQ3F3402.同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器線路聯(lián)接簡單。各觸發(fā)器是逐級(jí)翻轉(zhuǎn)，因而工作速度較慢。同步計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)脈沖同時(shí)接到各位觸發(fā)器，各觸發(fā)器狀態(tài)的變換與計(jì)數(shù)脈沖同步。同步計(jì)數(shù)器由于各觸發(fā)器同步翻轉(zhuǎn)，因此工作速度快。但接線較復(fù)雜。同步計(jì)數(shù)器組成原則:

根據(jù)翻轉(zhuǎn)條件,確定觸發(fā)器級(jí)間連接方式—找出J、K輸入端的聯(lián)接方式。41

二進(jìn)制數(shù)

Q2

Q1

Q0

000010012010301141005101611071118000脈沖數(shù)(CＰ)二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)表