第7章-触发器和时序逻辑电路课件

第 7 章触发器和时序逻辑电路第第7章章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 第第1节节 双稳态触发器双稳态触发器 第第2节节寄存器寄存器 第第3节节计数器计数器 第第4节节555定时器及其应用定时器及其应用 第第5节节时序逻辑电路的时序逻辑电路的Multisim仿真仿真第7章 重点各种触发器，包括符号、功能、触发方式数码寄存器、移位寄存器的电路组成和工作原理计数器的电路组成和工作原理（加法计数器、减法计数器、二进制、十进制、其它进制）555定时器的三种基本应用时序逻辑电路时序逻辑电路：电路的输出不仅与当时的输入有关，：电路的输出不仅与当时的输入有关，而且还与电路原来的输出有关即具有而且还与电路原来的输出有关即具有记忆记忆功能。功能。主要由主要由触发器触发器组成组成双稳态触发器双稳态触发器是数字电路的基本部件之一，它具有是数字电路的基本部件之一，它具有记记忆忆和和存储存储的功能。的功能。第第1 1节节 双稳态触发器双稳态触发器触发器触发器分为：双稳态触发器、单稳态触发器、无稳态分为：双稳态触发器、单稳态触发器、无稳态触发器触发器双稳态触发器双稳态触发器是由是由门电路门电路加上适当的加上适当的反馈反馈而构成而构成的逻辑部件。的逻辑部件。双稳态触发器有两个稳定的输出状态：双稳态触发器有两个稳定的输出状态：0、1一、一、RS 触发器触发器反馈反馈两个输入端两个输入端两个输出端两个输出端1、基本、基本 RS 触发器触发器&0011输出全是输出全是1，此，此时为不定状态时为不定状态输入输入&但当但当 同时变为同时变为1时，翻转时，翻转快的门输出变为快的门输出变为0，另一个不翻转，另一个不翻转11001010&输入输入若原状态若原状态输出仍保持：输出仍保持：01111010&若原状态若原状态输入输入输出变为：输出变为：10101011&输入输入若原状态若原状态输出变为输出变为00110101&输入输入若原状态若原状态输出保持：输出保持：10111001&输入输入若原状态若原状态输出保持原状态：输出保持原状态：01110110&输入输入若原状态若原状态输出保持原状态：输出保持原状态：基本基本RS触发器的功能触发器的功能表表 基本基本 RS RS 触发器的输出状态随输入状态的变化而变触发器的输出状态随输入状态的变化而变化，是由输入端直接以电平的方式触发改变触发器的化，是由输入端直接以电平的方式触发改变触发器的状态，是直接低电平触发方式，逻辑符号中输入端靠状态，是直接低电平触发方式，逻辑符号中输入端靠近矩形框处的非号近矩形框处的非号“”“”说明它是用低电平触发。说明它是用低电平触发。功能功能0011不定不定(不允不允许)0101置置01010置置111不不变（记忆）&G3&G4CP时钟信号时钟信号2、同步同步/钟控钟控RS触发器触发器&G1&G2直接置直接置0/置置1&G3&G4CP&G1&G2CP=0 时时011触发器保持原态触发器保持原态&G3&G4CP&G1&G2CP=1 时时1&G3&G4CP&G1&G2同步同步RS触发器的功能表触发器的功能表功能功能0保持（保持（记忆）100保持（保持（记忆）10110置置111001置置011111不定（不允不定（不允许）例：画出同步例：画出同步RS触发器触发器 的输出波形的输出波形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0 100101101100111111二、二、JK触发器触发器逻辑符号逻辑符号功能表功能表CQKJCQKJJKQN+1功能功能00QN记忆010置置0101置置111计数数时序图时序图CPKJQQ=1 保持保持翻转翻转CQKJJKQN+100QN01010111功能表功能表三、三、D触发器触发器逻辑符号逻辑符号CQDCQD例：画出例：画出D触发器的输出波形触发器的输出波形CPDQCQD功能表功能表四、四、T触发器触发器逻辑符号逻辑符号CQTCQT一、一、数码寄存器数码寄存器并行输入并行输入并行输出并行输出第第2 2节节 寄存器寄存器4位数码寄存器位数码寄存器存数存数Q3Q2Q1Q0&QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3CLR取数取数CP二、二、移位寄存器移位寄存器 所谓所谓“移位移位”，就是将寄存器所存各，就是将寄存器所存各位位 数据，在每个数据，在每个移位脉冲移位脉冲的作用下，向左的作用下，向左或向右移动一位。根据移位方向，常把它或向右移动一位。根据移位方向，常把它分成分成左移寄存器左移寄存器、右移寄存器右移寄存器 和和 双向移双向移位寄存器位寄存器三种：三种：寄存器寄存器左移左移(a)寄存器寄存器右移右移(b)寄存器寄存器双向双向移位移位(c)根据移位数根据移位数据的输入输据的输入输出方式，又可出方式，又可将它分为将它分为串串行行输输入入串串行输行输出出、串串行输行输入入并并行输行输出出、并并行输行输入入串串行输行输出出和和并并行行输输入入并并行输行输出出四种电路结四种电路结构：构：FFFF串入串出串入串出FFFF串入并出串入并出FFFF并入串出并入串出FFFF并入并出并入并出初始状态：设初始状态：设A3A2A1A0 1011在存数脉冲作用下在存数脉冲作用下 Q3Q2Q1Q0 1011D0 0 0D1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 2 下面将重下面将重点讨论点讨论 兰兰颜色颜色 部分部分电路电路的工作的工作原理。原理。QQ DQQ DQQ DQQ D&A0A1A2A3CLRLOAD移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出数数 据据 预预 置置 3210存数存数脉冲脉冲清零清零脉冲脉冲4位并入位并入-串出的左移寄存器串出的左移寄存器QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出3210D0 0 0D1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 2串行串行输出输出QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CP03210设初态设初态 Q3Q2Q1Q0 10111 11 10 01 10 00 01 11 10 00 01 11 10 00 00 01 10 00 00 00 00 00 00 00 0Q0 Q1 Q2Q3CPCP状态表状态表0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 CPQ3Q2Q1Q00 0 1 1 2 2 3 34 4 1 0 1 11 0 1 1QQ DQQ DQQ DQQ D移位移位脉冲脉冲CPL串行串行输出输出32104位串入位串入-串出的串出的左移左移寄存器：寄存器：D0 L LD1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 2RQDQQ3DQDQD移位移位脉冲脉冲CP串行串行输出输出Q1Q2Q04位串入位串入-串出的串出的右移右移寄存器：寄存器：D1 Q Q2 2D2 Q Q3 3D3 R RD0 Q Q1 1循环右移循环右移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；用于定时、分；用于定时、分频、产生节拍脉冲及进行数字运算等等。频、产生节拍脉冲及进行数字运算等等。计数器的计数器的分类分类同步同步计数器和计数器和异步异步计数器。计数器。加法加法计数器、计数器、减法减法计数器和计数器和可逆可逆计数器。计数器。根据计数器的根据计数器的计数容量计数容量(或称模数或称模数)分分为各种不同的计数器，如为各种不同的计数器，如二进制二进制计数计数器、器、十进制十进制计数器、计数器、二十进制二十进制计数计数器等。器等。第第3 3节节 计数器计数器一、二进制加法计数器一、二进制加法计数器优点优点：电路简单、可靠：电路简单、可靠缺点缺点：速度慢：速度慢1.三位二进制异步加法计数器三位二进制异步加法计数器CP计数计数脉冲脉冲Q2D2Q2Q1D1Q1Q0D0Q0Q2Q1Q0CPCP计数计数脉冲脉冲Q2D2Q2Q1D1Q1Q0D0Q0Q2Q1Q08进制（三位二进制）进制（三位二进制）异步加法计数器异步加法计数器Q2 Q1 Q0 Q0Q1Q22.三位二进制同步加法计数器三位二进制同步加法计数器驱动方程驱动方程CPQ2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数脉冲计数脉冲CPQ0Q1Q2状态转换表状态转换表原状原状态控制端控制端CPQ2Q1Q0J2=Q1Q0K2=Q1Q0J1=Q0K1=Q0J0=1 K0=10000000011100100111120100000113011111111410000001151010011116110000011711111111180008进制（三位二进制）同步加法计数器进制（三位二进制）同步加法计数器二、十进制加法计数器二、十进制加法计数器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0计数计数脉冲脉冲CPQ3Q3K3J3十进制异步加法计数器十进制异步加法计数器CPQ0Q110234567891Q2Q3CPQ3Q2Q1Q000000100012001030011401005010160110701118100091001100000三、任意进制加法计数器三、任意进制加法计数器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0计数计数脉冲脉冲CP5进制异步进制异步加法计数器加法计数器自行画出波形图驱动方程驱动方程CPQ2Q1Q0000010012010301141005000 555定时定时器是将器是将模拟模拟电路电路和和数字数字电路电路集成在集成在一起的电子一起的电子器件。它使器件。它使用方便用方便,带带负载能力较负载能力较强强,目前得目前得到了非常广到了非常广泛的应用。泛的应用。一、一、555定时器定时器第第4 4节节 555555定时器及其应用定时器及其应用RSQQ+-A1+UCCTRD876453215k5k5k+-A2+9RSQQ+-A1+UCCTRD876453215k5k5k+-A2+96:高触发输入端，高触发输入端，比较电压为比较电压为2:低触发输入端，低触发输入端，比较电压为比较电压为5:电压控制端电压控制端7:放电端放电端8:电源端，电源端，4.518V1:接地端接地端4:直接复位端直接复位端3:输出端输出端输入状态输入状态中间状态中间状态622/3UCC2/3UCC1/3UCC012/3UCC1/3UCC101/3UCC11中间状态中间状态输出状态输出状态输出端输出端3 3三极管三极管T T001导通导通010导通导通101截止截止11不变不变不变不变+UCC+-A1816525k5k5k+-A2+QQT431二、二、单稳态触发器单稳态触发器uouiucRCRSQQ+-A1+UCCTRD876453215k5k5k+-A2+0t0t0tuiucuo2UCC/3Tp三、三、无稳态触发器无稳态触发器/多谐振荡器多谐振荡器周期周期ucR1CR2uoRSQQ+-A1+UCCTRD876453215k5k5k+-A2+0tuouc0tUCC/32UCC/3T1T2占空比占空比四、四、施密特触发器施密特触发器/迟滞电压比较器迟滞电压比较器uiuouiuouoHuoLVTHVTLuiuo2R+UDDuo1RSQQ+-A1+UCCTRD876453215k5k5k+-A2+2/3Ucc1/3Uccuo1uitttuo2上限触发电平上限触发电平下限触发电平下限触发电平回差电压回差电压作业作业P207：7-2 7-57-6 7-15 7-22