数字逻辑设计课件-第5章锁存器与触发器.pptx
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1、第5章 锁存器与触发器 数字逻辑设计数字逻辑设计5.1 概述概述 触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。它是一种触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。它是一种具有记忆功能具有记忆功能,能储存,能储存1位二进制位二进制信息的逻辑电路。信息的逻辑电路。触发器的特点触发器的特点具有两个稳定的状态,用来表示电路的两个逻辑状态;具有两个稳定的状态,用来表示电路的两个逻辑状态;在输入信号作用下,可以被置成在输入信号作用下,可以被置成“0”状态或状态或“1”状态;状态;当输入信号撤消后,所置成的状态能够保持不变。当输入信号撤消后,所置成的状态能够保持不变。状态说明状态说明输入信号作用输入信号作用前前的触发器状态
2、称为的触发器状态称为现态现态,用,用Qn和和Qn表示。表示。输入信号作用输入信号作用后后触发器的状态称为触发器的状态称为次态次态,用,用Qn+1和和Qn+1表示。表示。5.2 锁存器(锁存器(Latch) 一、基本一、基本RS锁存器锁存器1. 电路结构和工作原理电路结构和工作原理SRQQRSQQ说明说明n 功能表功能表n 逻辑符号逻辑符号010101置置“0”置置“1”1010保持原值保持原值11不变不变不允许不允许0010100111输出状态输出状态自行保持自行保持1111约束条件:约束条件:1 SR1, 0QQ称为称为“0”态。态。0, 1QQ称为称为“1”态。态。001, 1QQ当有效信
3、号撤消时,即当有效信号撤消时,即 , 的状态不能自行保持,称为的状态不能自行保持,称为无效态无效态。1 SR(1)状态转移真值表)状态转移真值表2. 基本基本RS锁存器锁存器的功能描述的功能描述n 基本基本RS锁存器的状态表锁存器的状态表 将锁存器的次态将锁存器的次态Qn+1与现态与现态Qn,以及输入信号之间,以及输入信号之间的逻辑关系用表格的形式表示出来,称为的逻辑关系用表格的形式表示出来,称为状态转移真值表状态转移真值表,简称简称状态表状态表。nQ(2)特性方程)特性方程 描述锁存器逻辑功能的函数表达式称为描述锁存器逻辑功能的函数表达式称为特性方程特性方程,又称又称状态方程状态方程或或次态
4、方程次态方程。n 次态次态Qn+1的卡诺图的卡诺图约束条件 11SRQRSQRSQnnnn 基本基本RS锁存器锁存器的特性方程的特性方程(3)状态转换图)状态转换图 描述锁存器的状态转换关系及转换条件的图形称为描述锁存器的状态转换关系及转换条件的图形称为状态转换图,简称状态转换图,简称状态图状态图。01R=S=1R=1S=R=0, S=1R=1, S=0圆圈表示状态圆圈表示状态箭头表示转移方向箭头表示转移方向标注为转移条件标注为转移条件(4)波形图)波形图 工作波形图又称为工作波形图又称为时序图时序图,是描述锁存器输出状态,是描述锁存器输出状态随时间和输入信号变化规律的图形。随时间和输入信号变
5、化规律的图形。RSQQ置1置0置1置1置1保持不允许1. 电路结构和工作原理电路结构和工作原理二、同步二、同步(钟控)(钟控) RS锁存器锁存器 所谓所谓同步锁存器同步锁存器就是要求只有在就是要求只有在同步信号同步信号到达时,锁到达时,锁存器的状态才能发生变化。而这个同步信号叫做存器的状态才能发生变化。而这个同步信号叫做时钟信号时钟信号(时钟脉冲),用(时钟脉冲),用CP表示。表示。CP0时,时,R= S =1,锁存器锁存器保持原来状态不变保持原来状态不变。CP1时,工作情况与时,工作情况与基本基本RS锁存器锁存器相同。相同。n 逻辑符号逻辑符号SRQQSRCPCP1期间,输入信号期间,输入信
6、号R、S起作用,起作用,因此称为因此称为电平触发电平触发。三、同步三、同步D锁存器锁存器1. 电路结构和工作原理电路结构和工作原理SRQQDCPCP0时,时, ,锁存器锁存器保持原来状态不变保持原来状态不变。1 SRCP1时,时, ,DRDS,代入到代入到基本基本R-S锁存器锁存器的的特性方程中,可得:特性方程中,可得:DDQDQRSQnn1nn D锁存器锁存器的特性方程的特性方程DQ1nn 逻辑符号逻辑符号QQD CPn 注意:注意:2. 带有异步控制端的带有异步控制端的D锁存器锁存器dRdSQQDCP, 1,0时ddRS1, 0, 1置QQ, 0, 1时ddRS0, 1,0置QQn 异步控
7、制端的功能异步控制端的功能; (1)不能同时有效和ddRS;CP (2)控制不受和ddRSn 逻辑符号逻辑符号QQD CPdRdSn 8D锁存器锁存器74LS373作用:作用:高电平接收,低电平锁存高电平接收,低电平锁存。作用:作用:控制三态门输出,低电平有效控制三态门输出,低电平有效。D0D1D2D3D4D5D6D7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7LE OE74LS373 8位数据输入位数据输入8位数据输出位数据输出LE: 锁存允许。锁存允许。 上升沿开启。上升沿开启。高电平接收。高电平接收。下降沿锁存。下降沿锁存。OE: 输出允许。输出允许。 上升沿开启。上升沿开启。下降沿封锁,下降沿封锁
8、,输出高阻。输出高阻。5.3 触发器(触发器(flip-flop) 一、主从一、主从RS触发器触发器主主从从1. 电路结构和工作原理电路结构和工作原理CLK=1时时主主触发器触发器接收接收输入信号;输入信号;从从触发器触发器被封锁被封锁,输出状态保持不变。,输出状态保持不变。CLK=0时时主主触发器触发器被封锁被封锁,保持不变;,保持不变;从从触发器触发器接收接收主触发器的状态送往输出端。主触发器的状态送往输出端。n1nmmQRSQCLKmmmSSQQQQQRSQnn1nn 逻辑符号逻辑符号QQSCPR2. 主从主从RS触发器的动作特点触发器的动作特点n1nQRSQ主从主从R-S触发器的特性方
9、程:触发器的特性方程:mQ“0”CLKSRQ“0”“0”“0”“0”输出端输出端Q的状态更新取决于整个的状态更新取决于整个脉冲期间输入信号的变化,称为脉冲期间输入信号的变化,称为脉冲触发方式脉冲触发方式。 CLK=1期间,需保持期间,需保持R、S不变。不变。 仍然存在仍然存在RS=0 的约束条件。的约束条件。 CLK=1期间,主触发器的状态期间,主触发器的状态Qm随输入信号随输入信号R、S的的变化而变化;而输出端变化而变化;而输出端Q的状态更新发生在的状态更新发生在下降沿下降沿到来的到来的时刻,但时刻,但输出的状态不一定按此刻输入信号的状态来确定输出的状态不一定按此刻输入信号的状态来确定。n
10、主从主从RS触发器的缺点:触发器的缺点:二、主从二、主从JK触发器触发器1. 电路结构和工作原理电路结构和工作原理nQJS nKQR n 在主从在主从RS触发器的基础上演变而来触发器的基础上演变而来0nnQJKQRSJ、K 无约束条件无约束条件nnnnnn1nQKQJQKQQJQRSQ主从主从JK触发器的特性方程:触发器的特性方程:n 逻辑符号逻辑符号QQJCPK2. 集成集成主从触发器简介主从触发器简介 (1)74LS71 (2)74LS72K =K1K2K3J =J1J2J3n 功能特点功能特点l 下降沿触发下降沿触发l多输入端,单多输入端,单RS触发器触发器l 带有异步复位、置位端带有异
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