第21章触发器和时序逻辑电路课件.ppt

1、第第21章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路21.1 双稳态触发器双稳态触发器“0”和和“1”态态；2、；“0”或或“1”触发器的状态通常用输出触发器的状态通常用输出Q的状的状态来表示，态来表示，当当Q=0时称触发器为时称触发器为0态；态；当当Q=1时称触发器为时称触发器为1态。态。DSDR、QQ、两互补输出端两互补输出端两输入端两输入端&.G1&.G2.反馈线反馈线两互补输出端两互补输出端两输入端两输入端&.G1&.G2反馈线反馈线（2）逻辑功能分析）逻辑功能分析 触发器输出与输入的逻辑关系触发器输出与输入的逻辑关系101设触发器原态设触发器原态为为“1”态。态。翻转为翻转为“0”

2、态态(1)SD=1，RD=0.G1&.&G2设原态为设原态为“0”态态10触发器保持触发器保持“0”态不变态不变复位复位 结论结论:不论不论 触发器原来触发器原来 为何种状态，为何种状态，当当 SD=1，RD=0时时，将使将使触发器触发器 置置“0”或称或称 为为复位复位。.G1&.&G2设原态为设原态为“0”态态0翻转为翻转为“1”态态(2)SD=0，RD=1.G1&.&G2设原态为设原态为“1”态态01触发器保持触发器保持“1”态不变态不变置位置位 结论结论:不论不论 触发器原来触发器原来 为何种状态，为何种状态，当当 SD=0，RD=1时时，将使将使触发器触发器 置置“1”或称或称 为为

3、置位置位。.G1&.&G2设原态为设原态为“0”态态1保持为保持为“0”态态(3)SD=1，RD=1.G1&.&G2设原态为设原态为“1”态态11触发器保持触发器保持“1”态不变态不变 当当 SD=1，RD=1时时，触发器保持触发器保持 原来的状态，原来的状态，即即触发器具触发器具 有保持、记有保持、记 忆功能忆功能。.G1&.&G2110011111110若若G1先翻转，则触发器为先翻转，则触发器为“0”态态“1”态态(4)SD=0，RD=0 当信号当信号SD=RD=0同时变为同时变为1时，由时，由于与非门的翻转于与非门的翻转时间不可能完全时间不可能完全相同，触发器状相同，触发器状态可能是态

4、可能是“1”态，态，也可能是也可能是“0”态，态，不能根据输入信不能根据输入信号确定。号确定。.G1&.&G210逻辑符号逻辑符号QQSDRDSDRDQ1 0 0 置置00 1 1 置置11 1 不变不变 保持保持0 0 同时变同时变 1后不确定后不确定功能功能基本基本RS触发器也可用或非门组成触发器也可用或非门组成1.G11.G2逻辑符号：逻辑符号：QQSDRDSDRDQ1 0 1 置置10 1 0 置置00 0 不变不变 保持保持1 1 同时变同时变 1后不确定后不确定 (禁用禁用)功能功能基本基本RS触发器触发器导引电路导引电路&G4SR&G3CP.&G1&G2.SDRDQQ当当CP=0

5、时时01111.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP当当 CP=1 时时1打开打开11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3C当当 CP=1 时时1(1)S=0,R=00011触发器保持原态触发器保持原态触发器状态由触发器状态由R，S 输入状态决定。输入状态决定。11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP1101010(2)S=0,R=1触发器置触发器置“0”(3)S=1,R=0触发器置触发器置“1”11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP1110011110Q=1Q=011(4)S=1,R=1当时钟由当时钟由 1变变 0 后后 触发器状态不定触发器状态不

6、定11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP0 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1QnQn+1时钟到来后触发器的状态时钟到来后触发器的状态逻辑符号逻辑符号QQSR CPSDRD不定不定不定不定QQ10 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1Qn&GB&GAQQ&GD&GCSRCDSDRCPQ=RQ=S二、二、JK触发器触发器1主触发器QQCPRSJKCP从触发器QQCPRSQQDRDSQQCPKJDRDS当时钟脉冲来到后当时钟脉冲来到后(CP=1)，“非非”门的门的输出为输出为“0”，从触发，从触发器的状态不变。而主器的状态不变。而主触发器是否翻转，要

7、触发器是否翻转，要由其输入端状态决定由其输入端状态决定(即图中的即图中的J和和K)。当当CP从从“1”下跳为下跳为“0”时，主触发器的状态不时，主触发器的状态不变，从触发器状态将由主触发器的状态决定变，从触发器状态将由主触发器的状态决定(与主触与主触发器的状态保持一致发器的状态保持一致)。因此触发器不会。因此触发器不会“空翻空翻”。1主触发器QQCPRSJKCP从触发器QQCPRSQQDRDSR CF主主QQSRS CF从从QQQQSDRD1C CJK010101R CF主主QQSRS CF从从QQQQSDRD1C CJK0101011000F主主封锁封锁01RS CPF从从QQQQSDRD1

8、R CPF主主QJKQSCP CP010(1)J=1,K=1 设触发器原设触发器原态为态为“0”态态翻转为翻转为“1”态态11 0110101001013 3、JK触发器的逻辑关系触发器的逻辑关系互补互补时钟时钟控制控制主、主、从触从触发器发器不能不能同时同时翻转翻转RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP010(1)J=1,K=110设触发器原设触发器原态为态为“1”态态为为“？”状态状态J=1,K=1时，每来时，每来一个时钟脉冲，状一个时钟脉冲，状态翻转一次，态翻转一次，即具即具有计数功能。有计数功能。(1)J=1,K=101RS CPF从从QQQQSDRD1R

9、 CPF主主QJKQSCP CP010(2)J=0，K=1 设触发器原设触发器原态为态为“1”态态翻转为翻转为“0”态态01 100101011001设触发器原设触发器原态为态为“0”态态为为“？”态态01RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP010(3)J=1，K=0 设触发器原设触发器原态为态为“0”态态翻转为翻转为“1”态态10 011010100101设触发器原设触发器原态为态为“1”态态为为“？”态态RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP010(4)J=0，K=0 设触发器原设触发器原态为态为“0”态态保持原态保持原态00

10、010001nQJS nKQR Qn10 0 1 1 1 0 0Qn0 0 0 1 1 0 0 1CP高电平时高电平时F主主状态状态由由J、K决定，决定，F从从状状态不变。态不变。CP下降沿下降沿()触发器触发器翻转翻转（F从从状态与状态与F主主状态一致）。状态一致）。0 1 0 1 0 1 0 1 J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn ()触发器工作时触发器工作时SD、RD应接高电平。应接高电平。CPQJKSDRDQ例例21.1.2：CPJKQQ&G6&G3&G5&G4&G2&G1QCPDDRDS&G2&G1QQSDRD&G3&G4&G5&G6CD011011

11、00101&G2&G1QQSDRD&G3&G4&G5&G6CD01011110110D Qn+1 0101逻辑符号逻辑符号D CQQRDSDQn+1=Dn；C=0时，时钟控制时，时钟控制电路关闭，触发器的电路关闭，触发器的 输出状态保持不变。输出状态保持不变。C=01时，时钟控时，时钟控 制电路打开，输出状制电路打开，输出状 态由态由 D输入端的状态输入端的状态 决定。决定。在在C=1时，数据输时，数据输 入电路关闭，输出状入电路关闭，输出状 态不再发生变化。态不再发生变化。CDQSDRDQQDSDRQ0 00 11 01 1不定不定 1 0 不变不变 SDRDQQCRS当当SD=1,RD=1

12、时时 若若C=1,则：则：SRQn+10 00 11 01 1不变不变 0 1 不定不定 C为高电平效为高电平效 SDRDQQCRS当当SD=1,RD=1时时 若若C=1,则：则：n1nQQ 存在存在“空翻空翻”现象现象 SDRDQQCKJ当当SD=1,RD=1时时 若若C=10,则：则：0 00 11 01 1JKQn+1Qn 0 1 QnSDRDQQCD当当SD=1,RD=1时时 若若C=01,则：则：DQn+10101Qn+1=DnD Qn+1 0101J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 QnD1 CQJKSDRDQ仍为下降沿仍为下降沿触发翻转触发翻转四、触发

13、器逻辑功能的转换四、触发器逻辑功能的转换T CQJKSDRDQ(保持功能保持功能)(计数功能计数功能)J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 QnTCQD=QD Qn+1 0101 CQQD地电源(a)QQCD(c)QQCD(b)DRDS清零清零寄存指令寄存指令RD.QDF0d0Q0.Q.DF1d1Q1.d2Q.DF2Q2QDF3d3Q3000011011101触发器状态不变触发器状态不变数码寄存器简称为寄存器数码寄存器简称为寄存器RDSDd3RDSDd2RDSDd1RDSDd010清零清零1100&Q0&Q1&Q2&Q31100&QQQQ000000111010111

14、1清零清零D1移位脉冲移位脉冲23410111QQ3Q1Q2RD000000010011101110111 1QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3QQQ从高位向低从高位向低位依次输入位依次输入111010110011000输出输出清零清零D10111QQ3Q1Q2RD10111 1QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3QQQ5移位脉冲移位脉冲786左移寄存器波形图左移寄存器波形图12345678C111111DQ0Q3Q2Q1111待存待存数据数据01110001123移位脉冲移位脉冲Q2 Q1 Q0移位过程移位过程Q3寄寄 存存 数数 码码 D001110000清清 零零110

15、左移一位左移一位001011左移二位左移二位01011左移三位左移三位10114左移四位左移四位101并并 行行 输输 出出F3F2F1F0d0d1d2d3Q0Q1Q2Q3F3F2F1F0dQ0Q1Q2Q3F3F2F1F0d0d1d2d3Q3Q3F3F2F1F0d21.3 21.3 计数器计数器 计数器计数器是应用最为广泛的时序电路，其功能为是应用最为广泛的时序电路，其功能为统计脉冲的个数，它不仅用来对脉冲计数，而且还统计脉冲的个数，它不仅用来对脉冲计数，而且还常用于数字系统的定时、分频以及数字运算等。常用于数字系统的定时、分频以及数字运算等。计数器的种类繁多，计数器的种类繁多，按计数器中数码

16、的编码方按计数器中数码的编码方式分为：式分为：（1 1）二进制计数器）二进制计数器(74LS163(74LS163同步四位二进制计数器）同步四位二进制计数器）（2 2）十进制计数器）十进制计数器(74LS162(74LS162同步十进制计数器）同步十进制计数器）（3 3）任意进制计数器）任意进制计数器 如数字仪表、电子计算机、工业自动控制、如数字仪表、电子计算机、工业自动控制、数字通信系统等。数字通信系统等。按计数器中所计数字是增加还是减少可分为：按计数器中所计数字是增加还是减少可分为：（1 1）加法计数器）加法计数器（2 2）减法计数器）减法计数器（3 3）可逆计数器（）可逆计数器（74LS

17、16874LS168十进制、十进制、74LS16974LS169二进制）二进制）二二 进进 制制 数数 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 12 0 1 0 3 0 1 14 1 0 0 5 1 0 16 1 1 0 7 1 1 18 0 0 0 脉冲数脉冲数(C)1010清零清零RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C计数脉冲计数脉冲三位异步二进制加法计数器三位异步二进制加法计数器在电路图中在电路图中J、悬空表示悬空表示J、K=1 当相邻低位触发当相邻低位触发器由器由1变变 0 时翻转时翻转异步二进制加法器工作波形异步二进制加法器工作波形 每个触发器翻转的时间有先后，

18、每个触发器翻转的时间有先后，与计数脉冲不同步与计数脉冲不同步C12345678Q0Q1Q2 二二 进进 制制 数数 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 12 0 1 0 3 0 1 14 1 0 0 5 1 0 16 1 1 0 7 1 1 18 0 0 0 脉冲数脉冲数(C)F0每输入一每输入一C翻一次翻一次F1F2F3J0=K0=1Q0=1J1=K1=Q0Q0=Q1=1J2=K2=Q1 Q0Q0=Q1=Q2=1J3=K3=Q1 Q1 Q0J0=K0=1J1=K1=Q0J2=K2=Q1 Q0J3=K3=Q2 Q1 Q0三位同步二进制加法计数器三位同步二进制加法计数器 计数脉冲同时加

19、到各位触发器上，计数脉冲同时加到各位触发器上，当每个到当每个到 来后触发器状态是否改变要看来后触发器状态是否改变要看J、K的状态。的状态。RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C计数脉冲计数脉冲C12345678Q0Q1Q2二、十进制计数器二进制数二进制数Q3Q2Q1Q0脉冲数脉冲数(C)十进制数十进制数0123456789100 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 001234567890RDQJKQF0QJKQF1C计数脉冲计数脉冲QJKQF2QJKQQ3F3Q2Q

20、1Q0Q0Q1Q2Q3C12345678910Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0110 10清零清零0000Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF00置置“9”1100Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0 1 1 Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0

21、 0 011Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0 0 011输入脉冲输入脉冲输出二进制输出二进制输入脉冲输入脉冲输出五进制输出五进制Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0 0 011输入脉冲输入脉冲输出十进制输出十进制输输 入入输输 出出Q2Q3R01S92S91R02Q1Q011011011000000001010R01S92S91R02有任一为有任一为“0”有任一为有任一为“0”例例题题分析图示电路的逻辑功能。分析图示

22、电路的逻辑功能。四、任意进制计数器的分析210QQJ 01QJ 012QQJ 10QK 21QK 解：解：12QK C计数脉冲计数脉冲清零清零Q0Q0一一K0RDJ0Q1Q1一一K1RDJ1Q2Q2一一K2RDJ2Q0Q1Q2210QQJ 01QJ 012QQJ 10QK 21QK 12QK C0 01 12 23 34 45 56 67 7Q2 Q1 Q00 0 00 0 01 10 00 01 1 1 10 00 01 10 00 01 11 10 01 10 00 00 00 01 10 00 0状态真值表状态真值表同步六进制计数器同步六进制计数器RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJ

23、KQQ2F2C计数脉冲计数脉冲 C0=C K0=1 J0=Q2K1=1 J1=1C1=Q0J2=Q0Q1K2=1C2=C RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C计数脉冲计数脉冲 C0=C=0 K0=1 J0=Q2=1 K1=1 J1=1 C1=Q0=0J2=Q0Q1=0K2=1C2=C=0 RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C计数脉冲计数脉冲011111 011111011111111111011101011111000010012010301141005000C1=Q0计数脉冲计数脉冲置置“1”分析图所分析图所示逻辑电路的逻示逻辑电路的逻辑功能，说明其辑功能

24、，说明其用途。设初始状用途。设初始状态为态为“111”各位触发器的各位触发器的JK端的逻辑关系端的逻辑关系式为：式为：100 KJ011QKJ0122QQKJ列出状态表：列出状态表：CQ2Q1Q00123456781 1 1011101001110010100000111F F0 0来计数脉冲就翻转来计数脉冲就翻转F1只有当只有当Q0为零时来为零时来计数脉冲才翻转计数脉冲才翻转F2只有当只有当Q0 Q1都为零都为零时来计数脉冲才翻转时来计数脉冲才翻转SDQQQQQQQ2Q1Q0KJF2KJF1KJF0C输入计输入计数脉冲数脉冲十分频输出十分频输出(进位输出进位输出)计数状态计数状态计数器输出计

25、数器输出S91NCT74LS290S92Q2Q1NUCCR01R02C0C1Q0Q3地地17814S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0五进制输出五进制输出计数脉冲计数脉冲输入输入C12345Q1Q2Q3工作波形工作波形Q3Q2Q1Q00123456789100 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 001234567890例：六进制计数器例：六进制计数器Q3Q2Q1Q00 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10

26、 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 0六六种种状状态态1111S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0计数器清零计数器清零S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0计数器清零计数器清零&.21.5 21.5 单稳态触发器单稳态触发器VAVBUCC地地+C1+C2QQRDSD5K5K5KT52/3 UCC2/3 UCC1/3 UCC011/3 UCC112/3 UCC2/3 UCC01101Q=0导通导通1(地地)uCR1ui+C1+C2QQRDSD5K5K5KVAVB T1348(复位端复位端)uO65271101Q=1截

27、止截止02/3 UCC1010Q=1010 110Q=0+UCC48562713.0.01FuCCuiuoRuituCtuOt(1/3UCC)Q=0Q=1T导通，导通，C通过通过T放放电电,uC 0接通电源接通电源RD=0SD=1保持保持“0”态态RD=1SD=1上升到上升到2/3 UCCuituCtuOt暂稳态暂稳态tptp=RC ln3=1.1RC+UCC48562713.0.01FuCCuiuO2/3UCCRD=1SD=0Q=1Q=0T截止截止C充电充电RD=0SD=1Q=0Q=1因此暂稳态的长短因此暂稳态的长短取决于取决于RC时间常数时间常数R&uAuiuouB单稳态单稳态触发器触发器uootoui脉冲整形脉冲整形tuiouBouAouoottttUCC+C1+C2QQRDSD.5K5K5KVAVB T13245678(复位端复位端)(地地)uO接通电源接通电源0111002/3 UCCRD=1SD=0.uCR1R2.+C充电充电C放电放电11/3 UCC48562713+UCCuO.uC.CR1R2tp1tp22/3UCC1/3UCCRD=1SD=0Q=1Q=0 T截止截止Q=0Q=1 T导通导通RD=0SD=1接通电源接通电源C充电充电C放电放电uCtOuOtO