数字电路第五篇触发器课件

电子技术电子技术数字电路部分数字电路部分第五章第五章 触发器触发器.1电子技术数字电路部分第五章 触发器.1第五章第五章 触发器触发器 5.1 概述概述 5.2 触发器的基本形式触发器的基本形式 5.3 触发器按逻辑功能的分类触发器按逻辑功能的分类 5.4 触发器逻辑功能的转换触发器逻辑功能的转换 5.5 触发器的触发方式触发器的触发方式 5.6 触发器应用举例触发器应用举例.2第五章 触发器 5.1 概述 5.2 触发器的基本形式触发器触发器触发器输出有两种可能的状态：触发器输出有两种可能的状态：0、1；输出状态不只与现时的输入有关，还输出状态不只与现时的输入有关，还与原来的输出状态有关；与原来的输出状态有关；触发器是有记忆功能的逻辑部件。触发器是有记忆功能的逻辑部件。按功能分类：按功能分类：R-S触发器、触发器、D型触发器、型触发器、JK触发器、触发器、T型触发器等。型触发器等。5.1 概述概述.3触发器触发器输出有两种可能的状态：0、1；输出状态不只与现时&a&b反馈反馈两个输入端两个输入端两个输出端两个输出端 5.2 触发器的基本形式触发器的基本形式.4&a&b反馈两个输入端两个输出端 5.2 触发器的基本形式&a&b输入输入RD=0,SD=1时时若原状态：若原状态：11001010输出仍保持：输出仍保持：.5&a&b输入RD=0,SD=1时若原状态：11001010&a&b输入输入RD=0,SD=1时时若原状态：若原状态：01111010输出变为：输出变为：.6&a&b输入RD=0,SD=1时若原状态：01111010输入输入RD=1,SD=0时时若原状态：若原状态：10101011输出变为：输出变为：&a&b.7输入RD=1,SD=0时若原状态：10101011输出变为输入输入RD=1,SD=0时时若原状态：若原状态：00110101输出保持：输出保持：&a&b.8输入RD=1,SD=0时若原状态：00110101输出保持输入输入RD=1,SD=1时时若原状态：若原状态：10111001输出保持原状态：输出保持原状态：&a&b.9输入RD=1,SD=1时若原状态：10111001输出保持输入输入RD=1,SD=1时时若原状态：若原状态：01110110输出保持原状态：输出保持原状态：&a&b.10输入RD=1,SD=1时若原状态：01110110输出保持输入输入RD=0,SD=0时时0011输出全是输出全是1但当但当RD=SD=0同时变为同时变为1时，翻转快时，翻转快的门输出变为的门输出变为0，另一个不得翻转。，另一个不得翻转。&a&b.11输入RD=0,SD=0时0011输出全是1但当RD=SD=基本触发器的功能表基本触发器的功能表.12基本触发器的功能表.121.基本触发器是双稳态器件，只要令基本触发器是双稳态器件，只要令RD=SD=1，触发器即保持原态。稳态情，触发器即保持原态。稳态情况下，两个输出互补。一般定义况下，两个输出互补。一般定义Q为触为触发器的状态。发器的状态。2.在控制端加入负脉冲，可以使触发器状态在控制端加入负脉冲，可以使触发器状态变化。变化。SD端加入负脉冲，使端加入负脉冲，使Q=1，SD称称为为“置位置位”或或“置置 1”端端；RD端加入负脉端加入负脉冲，使冲，使 Q=0，RD 称为称为“复位复位”或或“清清 0”端端。.13总结1.基本触发器是双稳态器件，只要令RD=SD=1，触发5.3.1 RS触发器触发器&c&d&a&bCP时钟信号时钟信号直接置直接置0、置、置1 为协调各触发器的动作，加时钟脉冲信号为协调各触发器的动作，加时钟脉冲信号CP。按。按控制信号的不同，触发器又分成以下不同种类：控制信号的不同，触发器又分成以下不同种类：R、S为输入为输入控制端控制端 5.3 触发器按逻辑功能的分类触发器按逻辑功能的分类.145.3.1 RS触发器&c&d&a&bCP时钟信号直接置0&c&d&a&bCPCP=0时时011触发器保持原态触发器保持原态.15&c&d&a&bCPCP=0时011触发器保持原态.15CP=1时时1&c&d&a&bCP.16CP=1时1&c&d&a&bCP.16RS触发器的功能表触发器的功能表.17RS触发器的功能表.17简化的功能表简化的功能表Qn+1-下一状态下一状态 （一个时钟脉冲过后的状态）（一个时钟脉冲过后的状态）Qn-原状态原状态.18简化的功能表Qn+1-下一状态Qn-原状态.18RDSDRSCQ逻辑符号逻辑符号.19RDSDRSCQ逻辑符号.19例：画出例：画出RS触发器的输出波形触发器的输出波形。CPRSQSetReset使输出全为使输出全为1CP撤去后撤去后状态不定状态不定.20例：画出RS触发器的输出波形。CPRSQSetReset使5.3.2 D触发器触发器D&c&d&a&bCP输入端输入端.215.3.2 D触发器D&c&d&a&bCP输入端.21CP=0时，时，a、b门被堵塞，输出保持原态：门被堵塞，输出保持原态：011保持保持D&c&d&a&bCP.22CP=0时，a、b门被堵塞，输出保持原态：011保持D&c&CP=1时，时，a、b门被打开，输出由门被打开，输出由D决定：决定：若若D=01011001D&c&d&a&bCP.23CP=1时，a、b门被打开，输出由D决定：若D=010110CP=1时，时，a、b门被打开，输出由门被打开，输出由D决定：决定：若若D=11100110D&c&d&a&bCP.24CP=1时，a、b门被打开，输出由D决定：若D=111001RDSDD CQ功能表功能表逻辑符号逻辑符号.25RDSDDCQ功能表逻辑符号.25CPDQ例：画出例：画出D触发器的输出波形。触发器的输出波形。.26CPDQ例：画出D触发器的输出波形。.26上帝公平地给了每个人每天三个8小时，第一个8小时大家都在工作，第二个8小时大家都在睡觉，人与人的区别是在第三个8小时创造出来的。.27上帝公平地给了每个人每天三个8小时，第一个8小时大家都在工作5.3.3 T 和和T触发器触发器&c&d&a&bCP（1）T 触发器触发器来一个时钟脉来一个时钟脉冲翻转一次，冲翻转一次，也叫计数器。也叫计数器。.285.3.3 T 和T触发器&c&d&a&bCP（1）T 工作原理工作原理100101110假设假设Q=010来一个时钟翻转一次来一个时钟翻转一次&c&d&a&bCP.29工作原理100101110假设Q=010来一个时钟翻转一次&T触发器存在的问题触发器存在的问题1.计数脉冲必须严密配合，正脉计数脉冲必须严密配合，正脉冲不能太长，否则触发器将冲不能太长，否则触发器将产生空翻现象（产生空翻现象（CP=1期间，期间，输出状态翻转若干次）。输出状态翻转若干次）。2.为了解决空翻现象，可以采用为了解决空翻现象，可以采用主从方式触发的触发器。主从方式触发的触发器。.30T触发器存在的问题1.计数脉冲必须严密配合，正脉冲不能太R2S2CF从从CP电路结构电路结构R1S1CF主主反相，反相，F主主和和F从从不能同时不能同时工作工作主从型主从型T触发器触发器F主主和和F从从结构结构同同RS触发器触发器.31R2S2CF从CP电路结构R1S1CF主反相，F主和F从不.32.32工作原理工作原理10F主主打开打开F从从关闭关闭输出反输出反馈到馈到F主主R2S2CF从从CPR1S1CF主主.33工作原理10F主打开F从关闭输出反R2S2CF从CPR1S11输出反输出反馈到馈到F从从0CP工作原理工作原理F主主关闭关闭F从从打开打开0R2S2CF从从R1S1CF主主.341输出反0CP工作原理F主关闭F从打开0R2S2CF从R1S由此可见，主从触发器一个由此可见，主从触发器一个CP 只能翻转一次。只能翻转一次。翻转时刻描述：翻转时刻描述：前沿处，输前沿处，输出交叉反馈出交叉反馈到到F主主。后沿处，输出后沿处，输出传递到传递到F从从翻翻转完成。转完成。CP.35由此可见，主从触发器一个CP 只能翻转一次。翻转时刻描述：前RDSDCQCP边沿边沿处翻转处翻转CP负沿负沿处翻转处翻转逻辑符号逻辑符号.36RDSDCQCP边沿处翻转CP负沿处翻转逻辑符号.36时序图时序图CPQ下降沿翻转！下降沿翻转！.37时序图CPQ下降沿翻转！.37小时候，老师告诉我：人的体内都有一个勤奋小人和一个懒惰小人，当你犹豫不决时他们就会打架。小学时勤奋小人经常把懒惰小人打得落花流水，初中时就打成平手了，到高中时就是懒惰小人经常获胜了。可是到了大学以后，我忽然发现他们不打架了，妈的，勤奋小人被打死了！.38小时候，老师告诉我：人的体内都有一个勤奋小人和一个懒惰小人，（2）T触发器触发器T触发器与触发器与T触发器触发器无本质区无本质区别，只是别，只是加入了控加入了控制端制端T。R2S2CF从从R1S1CF主主CPTT=0时时CP不起不起作用，作用，T=1时时与与T相同。相同。.39（2）T触发器T触发器与T触发器无本质区别，只是加入了控制功能表功能表RDSDCQT逻辑符号逻辑符号.40功能表RDSDCQT逻辑符号.40时序图时序图CPQT.41时序图CPQT.41（3）JK触发器触发器R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJJK触发器触发器有两个输有两个输入控制端入控制端J、K，它，它的功的功能最完善能最完善.42（3）JK触发器R2S2CF从R1S1CF主CPKJJK触发JK触发器触发器的功能的功能=0=0被封锁被封锁保持原态保持原态J=K=0时：时：R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJ.43JK触发器的功能=0=0被封锁保持原态J=K=0时：R2S2JK触发器触发器的功能的功能=1=1相当于相当于T触触发器发器T=1J=K=1时：时：R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJ.44JK触发器的功能=1=1相当于T触发器T=1J=K=1时：RJK触发器触发器的功能的功能=0=1 Qn=0时时01Qn+1=11J=1，K=0时：时：分两种情况分两种情况（Q=0,Q=1）R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJ.45JK触发器的功能=0=1 Qn=0时01Qn+1=11J=1JK触发器触发器的功能的功能=0=1 Qn=1时时1000F主主被封被封保持原态保持原态Qn+1=1R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJ.46JK触发器的功能=0=1 Qn=1时1000F主被封Qn+1JK触发器触发器的功能的功能=1=0Qn+1=0同样原理：同样原理：J=0，K=1时：时：R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJ.47JK触发器的功能=1=0Qn+1=0同样原理：J=0，K=1功能表功能表逻辑符号逻辑符号RDSDCQKJ.48功能表逻辑符号RDSDCQKJ.48时序图时序图CPKJQJQ 保持保持T.49时序图CPKJQJQ 保持T.49【老鼠掉米缸】一只老鼠掉进了一个半满米缸，这意外使老鼠喜出望外，确定没有危险后，它一顿猛吃，吃完便睡。老鼠就这样在米缸里吃了睡、睡了吃，日子一天天过去。也曾想过跳出米缸，但终究未能摆脱白花花大米的诱惑。直到有一天米缸见底了，才发现想跳出去已无能为力。.50【老鼠掉米缸】一只老鼠掉进了一个半满米缸，这意外使老鼠喜出望1.JK触发器转换成触发器转换成D触发器触发器CQKJD CP 5.4 触发器逻辑功能的转换触发器逻辑功能的转换.511.JK触发器转换成D触发器CQKJDCP 5.4 触2.JK触发器转换成触发器转换成T触发器触发器CQKJTCP.522.JK触发器转换成T触发器CQKJTCP.523.D触发器转换成触发器转换成T触发器触发器CQDCP.533.D触发器转换成T触发器CQDCP.53触发方式？触发方式？研究翻转时刻与研究翻转时刻与时钟脉冲间的关系时钟脉冲间的关系 5.5 触发器的触发方式触发器的触发方式.54触发方式？研究翻转时刻与 5.5 触发器的触发方式.545.5.1 电位触发方式电位触发方式电位电位触发触发正电位触发正电位触发负电位触发负电位触发CP=1 期间翻转期间翻转CP=0 期间翻转期间翻转.555.5.1 电位触发方式电位触发正电位触发负电位触发CP=例如：前面讲的例如：前面讲的D触发器就是电位触发方式。触发器就是电位触发方式。D&c&d&a&bCP.56例如：前面讲的D触发器就是电位触发方式。D&c&d&a&bC结构简单、速度快。结构简单、速度快。只要只要CP存在就可以翻转，容易造成存在就可以翻转，容易造成空翻。空翻。CPDQ空翻空翻.57电位触发的特点结构简单、速度快。只要CP存在就可以翻转，容易电位触发的符号电位触发的符号CQCQ正电位触发正电位触发负电位触发负电位触发.58电位触发的符号CQCQ正电位触发负电位触发.585.5.2 主从触发方式主从触发方式主从触发方式的翻转过程：主从触发方式的翻转过程：前沿处，输前沿处，输出交叉反馈出交叉反馈到到F主主。后沿处，输出后沿处，输出传递到传递到F从从翻翻转完成。转完成。CPCP=1期间输入端控制期间输入端控制信号不容许变化信号不容许变化.595.5.2 主从触发方式主从触发方式的翻转过程：前沿处，输以主从触发的以主从触发的D触发器为例：触发器为例：CPD干扰干扰t1t2假设在假设在CP=1期间期间 D有一干扰有一干扰t1以后的输出波形以后的输出波形如何变化？如何变化？Q.60以主从触发的D触发器为例：CPD干扰t1t2假设在CP=1期CPDQt1t2R2S2CF从从R1S1CF主主CPD第一个第一个CP正沿到正沿到来时，来时，Q翻转。翻转。1.61CPDQt1t2R2S2CF从R1S1CF主CPD第一个CPCPDQt1t2第一个第一个CP的下降沿，的下降沿，Q翻转，输出反馈到翻转，输出反馈到F主主的的输入。输入。1010R2S2CF从从R1S1CF主主CPD.62CPDQt1t2第一个CP的下降沿，Q翻转，输出反馈到F主的CPDQt1t2由于由于S1=0，t1时刻时刻Q翻转为翻转为0。10100R2S2CF从从R1S1CF主主CPD.63CPDQt1t2由于S1=0，t1时刻Q翻转为0。1010CPDQt1t2t2时刻时刻Q会再会再变为变为1 吗？吗？10100R2S2CF从从R1S1CF主主CPD.64CPDQt1t2t2时刻Q会再变为1 吗？10100R2SCPDQt1t21010010由于由于D=1,所以所以F主主被封。被封。D变为变为1后，后，Q并不翻转为并不翻转为1。R2S2CF从从R1S1CF主主CPD！.65CPDQt1t21010010由于D=1,所以F主被封。D变CPDQt1t21010010第二个第二个 CP的下降沿，的下降沿，F从从按按F主主的输出翻转。的输出翻转。01R2S2CF从从R1S1CF主主CPD.66CPDQt1t21010010第二个 CP的下降沿，F从按FCPDQt1t2由于由于D在在CP=1期间有干扰，便产生了错期间有干扰，便产生了错误的输出（误的输出（D=1，第二个，第二个CP后，后，Q输出端却输出端却为为0）。因此，主从触发器不允许在）。因此，主从触发器不允许在CP=1期期间有干扰，否则间有干扰，否则有可能有可能产生误动作。产生误动作。.67CPDQt1t2由于D在CP=1期间有干扰，便产生了错误的输主从触发方式在功能表中主从触发方式在功能表中CP 一般用一般用“”表示。表示。主从型主从型D触发器功能表触发器功能表逻辑符号逻辑符号CQD.68主从触发方式在功能表中CP 一般用“”主从型D触发器考前一个月，同学的QQ签名是“事在人为”；考前一周，该同学的签名改为“一切随缘”；考试结束后，签名遂改为“重在参与”。.69考前一个月，同学的QQ签名是“事在人为”；考前一周，该同学的5.5.3 边沿触发方式边沿触发方式为了免除为了免除CP=1期间输入控制电平不许期间输入控制电平不许改变的限制，可采用改变的限制，可采用边沿触发边沿触发方式。其特方式。其特点是：触发器只在时钟跳转时发生翻转，点是：触发器只在时钟跳转时发生翻转，而在而在CP=1或或CP=0期间，输入端的任何变期间，输入端的任何变化都不影响输出。化都不影响输出。如果翻转发生在上升沿就叫如果翻转发生在上升沿就叫“上升沿触上升沿触发发”或或“正边沿触发正边沿触发”。如果翻转发生在。如果翻转发生在下降沿就叫下降沿就叫“下降沿触发下降沿触发”或或“负边缘触负边缘触发发”。下面以边缘触发的。下面以边缘触发的D触发器为例讲解。触发器为例讲解。.705.5.3 边沿触发方式为了免除CP=1期间输入控制电平不&e&f&c&d&a&bDCP设原态设原态Q=0并并设设D=11CP=0期间，期间，c、d被锁，被锁，输出为输出为1。00110.71&e&f&c&d&a&bDCP设原态Q=0并设D=11CP=1c=1、d=1反馈到反馈到a、b的输入，的输入，a、b输出输出为为0、1。001111010&e&f&c&d&a&bDCP.721c=1、d=1反馈到a、b的输入，a、b输出为0、1。0CP正沿到达正沿到达时时c、d开启，开启，使使c=1，d=0。11110110Q翻转为翻转为101&e&f&c&d&a&bDCP.73CP正沿到达时c、d开启，使c=1，d=0。11110110CP正沿过正沿过后，后，d=0将将c封锁封锁,并并使使b=1，维，维持持d=0。11001因此以后因此以后CP=1期期间间D的变的变化不影响化不影响输出。输出。001&e&f&c&d&a&bDCP.74CP正沿过后，d=0将c封锁,并使b=1，维持d=0。110其它情况下其它情况下 的翻转，请大家自己分析。的翻转，请大家自己分析。.75其它情况下 的翻转，请大家自己分析。.75边沿触发的边沿触发的D触发器功能表触发器功能表正沿触发正沿触发.76边沿触发的D触发器功能表正沿触发.76逻辑符号逻辑符号CQCQ负沿触发负沿触发正沿触发正沿触发.77逻辑符号CQCQ负沿触发正沿触发.771.在应用触发器时，要特别注意触发形在应用触发器时，要特别注意触发形式，否则很容易造成整个数字系统式，否则很容易造成整个数字系统工作不正常。工作不正常。2.边沿触发抗干扰能力强，且不存在空边沿触发抗干扰能力强，且不存在空翻，应用较广泛。翻，应用较广泛。.78总结1.在应用触发器时，要特别注意触发形式，否则很容易造成5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的逻辑功能及其描述方法5.6.1 触发器按逻辑功能的分类触发器按逻辑功能的分类 时钟控制的触发器中时钟控制的触发器中 由于输入方式不同（单端，双端输入）、由于输入方式不同（单端，双端输入）、次态（次态（）随输入变化的规则不同）随输入变化的规则不同.795.6 触发器的逻辑功能及其描述方法5.6.1 触发器按逻一、一、SR触发器触发器1.定义，凡在时钟信号作用下，具有如下功能定义，凡在时钟信号作用下，具有如下功能的触发器称为的触发器称为SR触发器触发器00 0000 1110 0110 1101 0001 1011 01*11 11*2.特性方程特性方程.80一、SR触发器00000011100110110100011.81.81二、二、JK触发器触发器1.定义定义0 0 0 00 0 1 11 0 0 11 0 1 10 1 0 00 1 1 01 1 0 11 1 1 0.82二、JK触发器00000011100110110100011三、三、T触发器触发器1.定义：定义：0 0 00 1 11 0 11 1 0.83三、T触发器1.定义：000011101110.83四、四、D触发器触发器1.定义：凡在时钟信号作用下，具有如下功定义：凡在时钟信号作用下，具有如下功能的触发器能的触发器0 0 00 1 01 0 11 1 1。.84四、D触发器1.定义：凡在时钟信号作用下，具有如下功能的 牛肉面馆一男子吼到：我20块钱一碗的牛肉面，怎么才一块牛肉？”服务员：“先生，那您希望有几块？”“怎么也得五六块吧。”服务员冲厨房喊道：“出来个师傅，帮这位顾客把这块牛肉切一下！”.85 牛肉面馆一男子吼到：我20块钱一碗的牛肉面，怎例：例：四人抢答电路四人抢答电路。四人参加比赛，每人。四人参加比赛，每人一个按钮，其中最先按下按钮者，相应的一个按钮，其中最先按下按钮者，相应的指示灯亮；其他人再按按钮不起作用。指示灯亮；其他人再按按钮不起作用。电路的核心是电路的核心是74LS175四四D触发器。其触发器。其内部包含了四个内部包含了四个D触发器，各输入、输出以触发器，各输入、输出以字头相区别，管脚图见下页。字头相区别，管脚图见下页。5.7 应用举例应用举例.86例：四人抢答电路。四人参加比赛，每人一个按钮，其中最先按下按CLRD CPQCLRD CPQCLRD CPQCLRD CPQ1Q1D2Q2DGND4Q4D3Q3D时钟时钟请零请零USC公用清零公用清零公用时钟公用时钟74LS175管脚图管脚图.87CLRD CPQCLRD CPQCLRD CPQCLR+5VD1D2D3D4 CLRCP&1&2&2清零清零CP赛前先清零赛前先清零0输出为零发输出为零发光管不亮光管不亮74LS175.88+5VD1D2D3D4 CLRCP&1&2&2清零CPCP进入进入D触发器触发器D1D2D3D4 CLRCP+5V&1&2&2清零清零CP1反相端都为反相端都为1174LS175.89CP进入D1D2D3D4 CLRCP+5V&1&2&2D1D2D3D4 CLRCP&1&2&2清零清零CP+5V若有一按钮被按下，若有一按钮被按下，比如第一个钮。比如第一个钮。=1=000被封被封此时其它按钮再此时其它按钮再按下，由于没有按下，由于没有CP 不起作用。不起作用。.90D1D2D3D4 CLRCP&1&2&2清零CP+5V1.SR1.SR触发器的电平触发及脉冲触触发器的电平触发及脉冲触发的比较发的比较.911.SR触发器的电平触发及脉冲触发的比较.91.92.92.93.93.94.94.95.95.96.96 作业P250 5.9 5.12 P253 5.15 5.17 P254 5.18 5.19 5.23 5.24 P257 5.26 5.27.97 作业P250 5.9 5.