數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章觸發(fā)器課件

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章觸發(fā)器ppt課件觸發(fā)器基本概念與分類(lèi)基本RS觸發(fā)器原理與特性同步RS觸發(fā)器設(shè)計(jì)及應(yīng)用D觸發(fā)器原理、特性及應(yīng)用JK觸發(fā)器原理、特性及應(yīng)用觸發(fā)器轉(zhuǎn)換和時(shí)序圖分析觸發(fā)器在數(shù)字系統(tǒng)中的應(yīng)用觸發(fā)器基本概念與分類(lèi)01觸發(fā)器定義觸發(fā)器（Flip-Flop）是數(shù)字電路中的一種基本邏輯單元，具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在外界信號(hào)作用下可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。觸發(fā)器作用觸發(fā)器在數(shù)字系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用，如寄存器、計(jì)數(shù)器、時(shí)序邏輯電路等。它能夠存儲(chǔ)和傳遞二進(jìn)制信息，是實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜數(shù)字邏輯功能的基礎(chǔ)。觸發(fā)器定義及作用觸發(fā)器分類(lèi)與特點(diǎn)根據(jù)觸發(fā)方式的不同，觸發(fā)器可分為電平觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器兩大類(lèi)。其中，電平觸發(fā)器又可分為基本RS觸發(fā)器、同步RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器等；邊沿觸發(fā)器可分為正邊沿觸發(fā)器和負(fù)邊沿觸發(fā)器等。觸發(fā)器分類(lèi)不同類(lèi)型的觸發(fā)器具有不同的特點(diǎn)。例如，基本RS觸發(fā)器具有簡(jiǎn)單的邏輯功能，但存在輸出狀態(tài)不確定的問(wèn)題；同步RS觸發(fā)器在時(shí)鐘信號(hào)作用下實(shí)現(xiàn)同步翻轉(zhuǎn)，消除了輸出狀態(tài)的不確定性；D觸發(fā)器具有直接置位和清零的功能，適用于數(shù)據(jù)寄存和傳輸?shù)葓?chǎng)合；邊沿觸發(fā)器則具有抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。觸發(fā)器特點(diǎn)時(shí)序邏輯電路觸發(fā)器是時(shí)序邏輯電路的基本組成單元，如寄存器、計(jì)數(shù)器等。在這些電路中，觸發(fā)器用于存儲(chǔ)和傳遞二進(jìn)制信息，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)字邏輯功能。數(shù)字信號(hào)處理在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，觸發(fā)器可用于實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字濾波器、數(shù)字比較器等電路。這些電路在音頻、視頻處理、通信等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用?？刂葡到y(tǒng)在控制系統(tǒng)中，觸發(fā)器可用于實(shí)現(xiàn)各種控制邏輯，如順序控制、定時(shí)控制等。例如，在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中，觸發(fā)器可用于控制機(jī)械手臂的動(dòng)作序列和時(shí)間。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，觸發(fā)器被用作基本的存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)和訪(fǎng)問(wèn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)。例如，計(jì)算機(jī)的RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）就是由大量的觸發(fā)器構(gòu)成的。觸發(fā)器應(yīng)用領(lǐng)域基本RS觸發(fā)器原理與特性02輸入端：R（復(fù)位端）和S（置位端）輸出端：Q和Q'邏輯門(mén)：兩個(gè)與非門(mén)或兩個(gè)或非門(mén)交叉耦合構(gòu)成基本RS觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)010204工作原理及邏輯功能置位（S=1，R=0）：Q=1，Q'=0復(fù)位（S=0，R=1）：Q=0，Q'=1保持（S=0，R=0）：Q和Q'保持原狀態(tài)不變不允許狀態(tài)（S=1，R=1）：Q和Q'狀態(tài)不確定，應(yīng)避免此輸入條件03列出輸入端R、S的所有可能組合及對(duì)應(yīng)的輸出端Q、Q'的狀態(tài)真值表描述觸發(fā)器輸出與輸入之間邏輯關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，如Q*=S+R'Q（*表示下一狀態(tài)）特征方程真值表與特征方程同步RS觸發(fā)器設(shè)計(jì)及應(yīng)用03基本RS觸發(fā)器同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器的輸入端觸發(fā)器的輸出端同步RS觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)01020304由兩個(gè)與非門(mén)交叉耦合構(gòu)成，具有置0、置1和保持功能。在基本RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上，引入時(shí)鐘信號(hào)CP，實(shí)現(xiàn)觸發(fā)器的同步翻轉(zhuǎn)。R（置0端）、S（置1端）和CP（時(shí)鐘信號(hào)輸入端）。Q和Q'（互補(bǔ)輸出端）。在CP=1期間，根據(jù)輸入信號(hào)R、S的取值，決定觸發(fā)器的狀態(tài)。當(dāng)CP由1變0時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。工作原理同步RS觸發(fā)器具有四種邏輯功能，即置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)。具體功能取決于輸入信號(hào)R、S的取值。邏輯功能通過(guò)真值表可以清晰地表示出觸發(fā)器的邏輯功能，而卡諾圖則可以直觀地展示觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過(guò)程。真值表與卡諾圖工作原理及邏輯功能案例一案例二案例三案例四典型應(yīng)用案例分析多路選擇器。利用同步RS觸發(fā)器的保持功能，實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的選擇輸出。序列檢測(cè)器。利用同步RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性，檢測(cè)輸入信號(hào)中特定序列的出現(xiàn)。分頻器。將同步RS觸發(fā)器串聯(lián)起來(lái)，構(gòu)成分頻器，實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的頻率降低。數(shù)字鐘。結(jié)合計(jì)數(shù)器、譯碼器等電路，利用同步RS觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的計(jì)時(shí)功能。D觸發(fā)器原理、特性及應(yīng)用04基本D觸發(fā)器電路01包括一個(gè)輸入端D、一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)輸入端CP、一個(gè)輸出端Q和一個(gè)反相輸出端Q'。帶異步置位和復(fù)位的D觸發(fā)器電路02在基本D觸發(fā)器電路的基礎(chǔ)上，增加了異步置位端S和異步復(fù)位端R。帶使能端的D觸發(fā)器電路03在基本D觸發(fā)器電路的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)使能端EN，用于控制觸發(fā)器的使能狀態(tài)。D觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)邏輯功能D觸發(fā)器的邏輯功能可以用特性方程來(lái)描述，即Q(n+1)=D。其中，Q(n+1)表示下一個(gè)CP上升沿到來(lái)時(shí)的輸出狀態(tài)，D表示輸入端的狀態(tài)。工作原理在CP上升沿到來(lái)時(shí)，觸發(fā)器將輸入端D的電平狀態(tài)存儲(chǔ)到輸出端Q，并保持到下一個(gè)CP上升沿到來(lái)之前。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖根據(jù)D觸發(fā)器的邏輯功能，可以畫(huà)出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，直觀地表示出觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程。工作原理及邏輯功能分頻器利用D觸發(fā)器的存儲(chǔ)功能，可以實(shí)現(xiàn)分頻器電路。通過(guò)合理設(shè)置反饋網(wǎng)絡(luò)，可以將輸入信號(hào)的頻率降低到所需的分頻系數(shù)。序列信號(hào)發(fā)生器通過(guò)級(jí)聯(lián)多個(gè)D觸發(fā)器，并設(shè)置不同的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)序列信號(hào)發(fā)生器。該電路可以產(chǎn)生一系列具有特定時(shí)序關(guān)系的脈沖信號(hào)。數(shù)據(jù)寄存器在計(jì)算機(jī)中，D觸發(fā)器常被用作數(shù)據(jù)寄存器。通過(guò)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在D觸發(fā)器中，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的暫存和傳輸。同時(shí)，利用使能端EN的控制功能，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入和串行輸出等操作。典型應(yīng)用案例分析JK觸發(fā)器原理、特性及應(yīng)用05同步JK觸發(fā)器電路在基本電路的基礎(chǔ)上，引入時(shí)鐘信號(hào)實(shí)現(xiàn)同步操作。邊沿觸發(fā)型JK觸發(fā)器電路利用時(shí)鐘信號(hào)的上升沿或下降沿實(shí)現(xiàn)觸發(fā)。基本JK觸發(fā)器電路由兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)、兩個(gè)反相器和兩個(gè)交叉耦合的反饋回路構(gòu)成。JK觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)根據(jù)輸入信號(hào)J、K和時(shí)鐘信號(hào)CP的不同組合，實(shí)現(xiàn)置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)四種邏輯功能。工作原理邏輯功能表特性方程列出不同輸入信號(hào)組合下，觸發(fā)器的次態(tài)和現(xiàn)態(tài)之間的邏輯關(guān)系。描述觸發(fā)器次態(tài)與輸入信號(hào)和現(xiàn)態(tài)之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。030201工作原理及邏輯功能利用JK觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)功能，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的加法和減法操作。計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)將輸入的高頻信號(hào)分頻為低頻信號(hào)，用于數(shù)字系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生。分頻器設(shè)計(jì)根據(jù)預(yù)設(shè)的邏輯功能表，產(chǎn)生特定的序列信號(hào)輸出。序列信號(hào)發(fā)生器用于暫存數(shù)據(jù)或指令，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)功能。數(shù)據(jù)寄存器設(shè)計(jì)典型應(yīng)用案例分析觸發(fā)器轉(zhuǎn)換和時(shí)序圖分析06簡(jiǎn)要介紹RS、JK、D和T觸發(fā)器的工作原理和特點(diǎn)。觸發(fā)器類(lèi)型及特點(diǎn)詳細(xì)闡述不同類(lèi)型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換方法，包括邏輯功能轉(zhuǎn)換、電路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換等。轉(zhuǎn)換方法通過(guò)具體實(shí)例演示不同類(lèi)型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換過(guò)程，加深理解。轉(zhuǎn)換實(shí)例不同類(lèi)型觸發(fā)器之間轉(zhuǎn)換方法

時(shí)序圖基本概念和繪制方法時(shí)序圖定義解釋時(shí)序圖的定義和作用，以及在數(shù)字電子技術(shù)中的重要性。時(shí)序圖基本元素介紹時(shí)序圖中的基本元素，如時(shí)鐘信號(hào)、輸入信號(hào)、輸出信號(hào)等。繪制方法詳細(xì)講解時(shí)序圖的繪制步驟和方法，包括設(shè)置時(shí)間軸、標(biāo)注信號(hào)變化等。通過(guò)時(shí)序圖分析觸發(fā)器的工作狀態(tài)，如空閑狀態(tài)、觸發(fā)狀態(tài)等。分析觸發(fā)器工作狀態(tài)驗(yàn)證觸發(fā)器功能優(yōu)化觸發(fā)器設(shè)計(jì)故障診斷與排除利用時(shí)序圖驗(yàn)證觸發(fā)器的邏輯功能是否正確實(shí)現(xiàn)。根據(jù)時(shí)序圖分析結(jié)果，針對(duì)觸發(fā)器的性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高電路的穩(wěn)定性和可靠性。通過(guò)時(shí)序圖分析觸發(fā)器的故障現(xiàn)象，定位故障原因并采取相應(yīng)的排除措施。時(shí)序圖在分析和設(shè)計(jì)中的應(yīng)用觸發(fā)器在數(shù)字系統(tǒng)中的應(yīng)用0703寄存器實(shí)現(xiàn)方法采用D觸發(fā)器或JK觸發(fā)器作為存儲(chǔ)單元，通過(guò)適當(dāng)?shù)倪壿嬰娐穼?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫(xiě)入、讀取和清零等操作。01寄存器定義寄存器是一種能夠存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的電子器件，具有數(shù)據(jù)保持和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?2寄存器設(shè)計(jì)原理通過(guò)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸，利用觸發(fā)器的狀態(tài)保持特性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保持和讀取。寄存器設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)方法123計(jì)數(shù)器是一種能夠?qū)斎朊}沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的電子器件，具有計(jì)數(shù)、分頻、定時(shí)等功能。計(jì)數(shù)器定義利用觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性，實(shí)現(xiàn)輸入脈沖的計(jì)數(shù)功能。通過(guò)適當(dāng)?shù)倪壿嬰娐穼?shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的清零、置數(shù)、預(yù)置數(shù)等操作。計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)原理采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)器或十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，通過(guò)適當(dāng)?shù)倪壿嬰娐穼?shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)、分頻、定時(shí)等功能。計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)方法計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)方法序列信號(hào)發(fā)生器是一種能夠產(chǎn)生特定序列信號(hào)的電子器件，具有信