第14章--触发器和时序逻辑电路课件

第第1414章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路14.1 双稳态触发器双稳态触发器14.3 计数器计数器14.2 寄存器寄存器*时序电路的分析时序电路的分析&a&b两个输出端两个输出端Q和和Q14.1 双稳态触发器双稳态触发器14.1.1 基本基本RSRS触发器触发器输入输入:输出输出:输入信号输入信号,Qn输入输入RD=0,SD=1时时110001输出：输出：&a&b输入输入RD=1,SD=0时时001110输出：输出：&a&b输入输入RD=1,SD=1时时10111001新态新态(次态次态)：若原态：若原态：若原态：若原态：01110110新态新态(次态次态)：&a&b&a&b保持！保持！输入输入RD=0,SD=0时时0011输出：全是输出：全是1&a&b111001翻转快的门输出变为翻转快的门输出变为0，另一个则不翻转。，另一个则不翻转。注意：注意：当当RD、SD同时由同时由0变为变为1时，时，逻辑符号逻辑符号RD SD2 2、状态表、状态表（重点）（重点）0 0 不定不定1 0 0 0 1 1 1 1 Qn 功能表：触发器次态与输入及现态的关系表功能表：触发器次态与输入及现态的关系表SDRDQn+1简化特性简化特性状态状态表表1 1 0 01 1 1 11 0 1 01 0 0 00 1 0 10 1 1 10 0 0 不定不定0 0 1 不定不定SDRDQnQn+1基本基本RS触发器触发器状态表状态表RD SD基本基本R-S触发器触发器1、输出有两种可能的状态：、输出有两种可能的状态：0、1；0 0 禁用禁用1 1 Qn 0 1 1 1 0 0 Qn+1RDSDRD SD3、输出次态与输入有关，还与输出原态有关输出次态与输入有关，还与输出原态有关2.SD端加负电平，端加负电平，Q=1，SD称称“置位置位”端；端；RD端加负电平，端加负电平，Q=0，RD 称称“复位复位”端。端。复位端复位端置位端置位端RSQQ置置1置置0置置1置置1置置1保持保持不定不定例例画时序波形图画时序波形图时序波形图：由触发器输入信号状态和输出原态决时序波形图：由触发器输入信号状态和输出原态决定的输出新态的图形。定的输出新态的图形。RS二、同步二、同步RSRS触发器触发器QQ&a&b由时钟由时钟CP决定决定R、S能否对输出端能否对输出端Q起控制作用起控制作用输出端输出端输入端输入端时钟脉冲时钟脉冲cdRSCP&CP=0时011触发器保持原态触发器保持原态CP=1时&a&b&c&dCP1&a&b&c&dCP与基本与基本RS有效态相反有效态相反2)状态表状态表1 1 不定不定 SR Qn+1状态表（状态表（CP=1时时)0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 CQQSR触发方式触发方式:电平触发电平触发逻辑符号逻辑符号置置0端端&G1G2QQRD&RSDG3G4SCP置置1端端RDSD CPQQSRR RD D、S SD D不受不受CPCP控制，控制，直接将触发器置直接将触发器置0 0或置或置1 1。S SD D置置1 1、R RD D置置0 0，且低电平有效。，且低电平有效。注意：注意：R RD D、S SD D不能同时为不能同时为0 0，当触发器正常工作时，当触发器正常工作时，R RD D、S SD D均应为均应为1 1例：画出例：画出RS触发器的输出波形触发器的输出波形CPRSQRDRDSD CPQQSR三、三、三、三、主从主从主从主从JKJK触发器触发器触发器触发器1.1.1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构1RS CF从从QQQC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。C下降沿下降沿()触发器触发器状态随状态随 变化变化(即随即随下降沿时的输入变下降沿时的输入变化化)CF主主JK&CP互补时互补时钟控制钟控制主、从主、从触发器触发器不能同不能同时工作时工作CP J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn 2.JK 2.JK触发器状态表触发器状态表触发器状态表触发器状态表(保持功能保持功能保持功能保持功能)(置置置置“0”0”功能功能功能功能)(置置置置“1”1”功能功能功能功能)(计数功能计数功能计数功能计数功能)C C下降沿触发翻转下降沿触发翻转下降沿触发翻转下降沿触发翻转S S S SD D D D 、R R R RD D D D为直接置为直接置为直接置为直接置1,1,1,1,置置置置0 0 0 0 端，不受时钟控制，低电端，不受时钟控制，低电端，不受时钟控制，低电端，不受时钟控制，低电平有效，平有效，平有效，平有效，触发器工作时触发器工作时 S SD D R RD D应接高电平。应接高电平。逻辑符号逻辑符号逻辑符号逻辑符号 CQJKSDRDQKJCQQ J K 触发器逻辑符号：触发器逻辑符号：例例:画画Q时序波形图时序波形图（设初始（设初始Q=0）CP J K Q 14.1.4 D 触发器触发器D D触发器状态表触发器状态表触发器状态表触发器状态表D Qn+1 0101上升沿触上升沿触上升沿触上升沿触发翻转发翻转发翻转发翻转逻辑符号逻辑符号D CQQRDSDCPDQ例：画出例：画出D触发器的输出波形触发器的输出波形SDRDCQQ D（设初始（设初始Q=0）（设 Q 的 初 始 状 态 为“0”）T T触发器触发器 Qn01TQn+1 Qn 保持功能保持功能计数功能计数功能JKCPTQQ14.1.4 触发器逻辑功能的转换触发器逻辑功能的转换T触发器触发器CQQ D计数功能计数功能14.214.2寄存器寄存器 在数字电路中，用来存放二进制数据或在数字电路中，用来存放二进制数据或代码的电路称为寄存器。代码的电路称为寄存器。按照功能按照功能基本寄存器基本寄存器移位寄存器移位寄存器按照存、取按照存、取数据方式数据方式串行串行并行并行应用：应用：存储代码、串存储代码、串/并行转换、数值计算、缓冲区并行转换、数值计算、缓冲区FF0FF1基本寄存器基本寄存器无论寄存器中原来的内容是什么，只要送数控制时钟脉冲CP上升沿到来，加在并行数据输入端的数据D0D3，就立即被送入进寄存器中 存存放放n位位二二进进制制代代码码的的寄寄存存器器，需需用用n个个触发器来构成。触发器来构成。四位串入四位串入 -串出的串出的左移左移寄存器寄存器串行串行输入输入LQ0Q1D2Q3D3移位移位脉冲脉冲CP串行串行输出输出D1D0Q1Q0Q2Q3Q2移位寄存器移位寄存器四位串入四位串入-串出的串出的右移右移寄存器寄存器QDQQ0DQDQD移位移位脉冲脉冲CP串行串行输出输出Q2Q1Q3串行串行输入输入R双向移位寄存器：双向移位寄存器：双向移位寄存器：双向移位寄存器：DQ0DQ1DQ21&111&1&.RDCS左移输入左移输入DSL 数据由低位数据由低位至高位依次输至高位依次输入入数据由高位数据由高位至低位依次至低位依次输入输入101右移输入右移输入DSR移位控制端移位控制端000000&010SS011110 00 11 01 1直接清零直接清零(异步异步)保保 持持右移右移(从从Q0向右移动向右移动)左移左移(从从Q3向左移动向左移动)并行输入并行输入 RD CS1 S0功功 能能 CT74LS194CT74LS194功能表功能表功能表功能表双向移位寄存器双向移位寄存器双向移位寄存器双向移位寄存器CT74LS194CT74LS19474LS194VCCQ0Q1Q2Q3CPS0GNDDSLDSRCrD0D3D2D1S174LS194VCCQ0Q1Q2Q3CPS0GNDDSLDSRCrD0D3D2D1S1例例:使八个灯从左至右依次变亮使八个灯从左至右依次变亮,再从左至右依再从左至右依次熄灭，应如何连线次熄灭，应如何连线?.右移右移 8 个个 1，再右移，再右移 8 个个 0移位脉冲移位脉冲5V5V1115VSB清零清零 14.3.1 计数器的功能和分类计数器的功能和分类1.计数器的计数器的功能功能 记忆输入脉冲的个数。记忆输入脉冲的个数。2.计数器的计数器的分类分类同步计数器和异步计数器。同步计数器和异步计数器。加法计数器、减法计数器。加法计数器、减法计数器。二进制计数器、十进制计数器等。二进制计数器、十进制计数器等。14.3 计数器计数器C Q2 Q1 Q0 000011100 0111101001011 0 1012345678 0 0 0计数器状态表计数器状态表若计数器有若计数器有N个触发器，计数容量是个触发器，计数容量是（2N-1）1010 当当当当J J、K K=1=1时，具有计数功能，每来时，具有计数功能，每来时，具有计数功能，每来时，具有计数功能，每来一个脉冲触发器就翻转一次一个脉冲触发器就翻转一次一个脉冲触发器就翻转一次一个脉冲触发器就翻转一次.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下降沿下降沿下降沿下降沿触发翻转触发翻转触发翻转触发翻转每来一个每来一个每来一个每来一个C C翻转一次翻转一次翻转一次翻转一次 当相邻低位触发器由当相邻低位触发器由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2 2分频分频分频分频4 4分频分频分频分频8 8分频分频分频分频C12345678Q0Q1Q2SDRDCQQ DSDRDCQQ DSDRDCQQ D用用D触发器构成的触发器构成的异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器计数输入计数输入CP清零清零Q0Q1Q2CPQ0Q1Q2F0F1F2D触发器构成的触发器构成的异步二进制异步二进制减减法计数器法计数器CPQ0Q1Q2SDRDCQQ DSDRDCQQ DSDRDCQQ D计数输入计数输入CP清清零零Q0Q1Q2F0F1F2C Q2 Q1 Q0 000012345678 0 0 0减法计数器状态表减法计数器状态表1 1 11 1 01 0 11 0 00 1 10 1 00 0 1中规模集成计数器中规模集成计数器74LS161引脚输出端符号：RCO：进位输出端CLK：时钟输入端（上升沿有效）CLR：异步清零（低电平有效）EP：计数控制端ET：计数控制端LD：同步并行置入控制端（低电平有效）D0D3：并行数据输入端Q0Q3：输出端74x161 74x161 功功 能能 表表 输出输出时钟时钟CP预置数据输入预置数据输入D3 D2 D1 D0Q3 Q2 Q1 Q0异步清零异步清零CLRL L L L计计 数数(M=16)使能使能CEP CET预置预置PEX X X XD3 D2 D1 D0X X X XX X X XX X X XD3 D2 D1 D0保保 持持保保 持持XXXX XX XL XX LH HXLHHHLHHHH74HC/HCT161,74161,74LS161,74LVC161 CEPTC D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3CP 74x161 PECLRCET二、用二、用MSIMSI构成任意进制计数器构成任意进制计数器(一一)用用N进制集成计数器构成进制集成计数器构成N以内以内 任意进制计数器任意进制计数器反馈清零法反馈清零法：利用集成计数器的清零端实现归零，利用集成计数器的清零端实现归零，从而构成按自然态序进行计数的从而构成按自然态序进行计数的N进制进制计数器的方法。计数器的方法。0011010001010110011110001001001000010000&1 0 0 111CP不占用不占用CP占用占用CP74x161为为4位同位同步二进制计数器，步二进制计数器，最多可实现最多可实现16进进制进数器制进数器 CEPTC D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3CP 74x161 PECRCET令令CR=Q Q3 3Q Q0 00 0 0 0例例用用74x161构成构成九进制九进制计数器计数器方法：用方法：用N N清零清零,将将N N中取中取“1 1”的项的项与非与非后接后接异步异步 清零端清零端CRCR。256进制计数器进制计数器TOTO（二）用（二）用N进制集成计数器构进制集成计数器构 成成L进制计数器进制计数器（LN）L=MNQ2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数脉冲计数脉冲CP分析步骤分析步骤:1.写出各触发器输入端的逻辑表达式写出各触发器输入端的逻辑表达式（驱动方程驱动方程）J2=K2=Q1 Q0J1=K1=Q0J0=K0=1例例.画出画出Q0、Q1、Q2的波形，并说明电路逻辑功能的波形，并说明电路逻辑功能 CP确定各触发器输入端的时钟脉冲确定各触发器输入端的时钟脉冲时序电路的分析时序电路的分析时序电路的分析时序电路的分析CP J2 K2 J1 K1 J01 K01 Q2 Q1 Q0 Q1Q0Q1Q0Q0Q00 0 0 0 1 1012345678910.0 0 00 0 1 1 1 10 0 10 1 00 0 0 0 1 10 1 11 1 1 1 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 00 0 0 0 1 10 0 1 1 1 10 0 0 0 1 11 1 1 1 1 10 0 0 0 1 12.列状态转换表列状态转换表,分析其状态转换过程。分析其状态转换过程。CPQ0Q1Q23.波形图波形图例例Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0计数计数脉冲脉冲CPJ2=Q1 Q0 ，K2 1 J1=K1 1 J0=Q2 ，K0 1 画出画出Q0、Q1、Q2的波形，并说明电路逻辑功能的波形，并说明电路逻辑功能 1.写出各触发器输入端的逻辑表达式写出各触发器输入端的逻辑表达式(驱动方程驱动方程)：确定各触发器输入端的时钟脉冲确定各触发器输入端的时钟脉冲Q0:CPQ1:Q0Q2:CPCP J2 K21 J11 K11 J0 K01 Q2 Q1 Q0 Q1Q00 1 1 1 1 1012345678.0 0 00 1 1 1 1 10 0 10 00 1 1 1 1 10 1 11 1 1 1 1 11 00 0 00 1 1 1 0 12.列状态转换表列状态转换表,分析其状态转换过程。分析其状态转换过程。Q2Q0:CPQ1:Q0Q2:CP0 1 1 1 1 1 1 0由由000到到100，五进制加法计数器，五进制加法计数器各 触 发 器 的 初 始 状 态 为“0”，若 已 知C 和A 的 波 形。试 画 出 的 波 形。本章课后作业：本章课后作业：P429P429435435页页A A选择题：选择题：14.1.114.1.114.3.114.3.1B B基本题：基本题：14.1.714.1.7、14.1.814.1.8、14.1.1114.1.1114.3.4考试安排考试安排5月月29日日 （14周周 周日）周日）10：00-12：00地点：地点：化工化工09-1、2、3、4班班,石工石工09-1班班石工石工09-10班、材料班、材料07-1班班,海工海工07-1班、班、海工海工09-2班班,化工化工07-4班班,化工化工08-1、3、4、6班班,环工环工08班班,应化应化08储运储运08-5石工石工07-9、08-9、09-9留学生留学生3-1043-105答疑安排答疑安排周四周四 下午下午 2：30-5：00 耿老师耿老师 新新-424周五周五 上午上午 8：40-11：40 下午下午2：30-5：00徐老师徐老师 新新-424 周六周六 下午下午 2：30-5：00 薛老师薛老师 新新-420