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触发器及时序逻辑电路,第,11,章,11.1,触发器,11.2,寄存器,11.3,计数器,触发器及时序逻辑电路第 11 章11.1 触发器11.,11.1.1,基本,RS,触发器,11.1.2,同步,RS,触发器,11.1.3 JK,触发器,11.1.4 D,触发器,11.1.5,触发器的应用举例,11.1,触发器,11.1.1 基本RS触发器11.1.2 同步RS触,11.1.1,基本,RS,触发器,S,R,Q,图形符号,基本,RS,触发器由,两个与非门交叉耦合,而成，如下图：,这种,触发器有两个稳定状态：,(2),称为,复位,状态,(,0,态,);,(1),称为,置位,状态,(,1,态,);,它有两个输出端,Q,和 ，二者的逻辑状态应相反。,Q,&,&,G,A,逻辑图,G,B,11.1.1 基本RS 触发器SRQ图形符号基本RS 触发,当 端加负脉冲时，不论触发器的初始状态是,1,态，还是,0,态，均有,即将触发器置,0,或保持,0,态，称为,直接置,0,端,。,Q,&,&,G,A,逻辑图,G,B,输出与输入的逻辑关系：,所谓 ，即将 端保持高电位；,，即 在端加一负脉冲,当 端加负脉冲时，不论触发器的初始状态是,1,态，还是,0,态，均有 ，即将触发器置,1,或保持,1,态。称为,直接置,1,端,。,当 端加负脉冲时，不论触发器的初始状态是1态，还,即将触发器保持原状态不变。,这种输入状态下，当负脉冲除去后，将由各种偶然因素决定触发器的最终状态，因而,禁止出现,。,Q,&,&,G,A,逻辑图,G,B,这种情况，,注：,时，和,均为高电平,。,0,态,信号同时撤消：,状态不定,(,随机,),1,态,先撤消：,先撤消：,即将触发器保持原状态不变。这种输入状态下，当负脉冲除,由以上分析可知：基本,RS,触发器有两个状态，他可以直接置位或复位，并具有存储和记忆功。基本,RS,触发器的,逻辑状态表,如下：,Q,1 0 0 1,0 1 1 0,1 1,不变 不变,0 0,不定 不定,Q,Q,信号同时撤消,出现不确定状态,信号不同时撤消，状态确定,Q,Q,练,习,由以上分析可知：基本RS 触发器有两个状态，他可以直,11.1.2,同步,RS,触发器,&,G,C,&,G,D,Q,&,G,A,&,G,B,R,S,CP,逻辑电路,S,R,Q,图形符号,S,1S,R,1R,C1,CP,可控,RS,触发器的逻辑图和图形符号如下：,与,基本,RS,触发器,区别为：增加了由非门,G,C,和,G,D,组成的,导引电路,;,R,和,S,是,置,0,和,置,1,信号输入端，还有,时钟脉冲,CP,输入端。,时钟脉冲,CP,是一种,控制命令,，通过导引电路实现对输入端,R,和,S,的控制，故称为,可控,RS,触发器,11.1.2 同步RS 触发器&GC&GDQ&GA&GBR,当时钟脉冲,CP,来到之前，即,当,CP=,0,时,，不论,R,和,S,端的电平如何变化，,G,C,门和,G,D,门的输出均为,1,，基本触发器,保持原状态不变,。,&,G,C,&,G,D,Q,&,G,A,&,G,B,R,S,CP,逻辑电路,即,CP=,1,时,，触发器才,按,R,、,S,端的输入状态,来决定其输出状态。,和 是,直接置,0,和,直接置,1,端,，即,不受时钟脉冲,的控制，可以对基本触发器,置,0,或,置,1,，一般用于置初态，在工作过程中它们处于,1,态（高电平）。,现态,：指触发器输入信号,变化前,的状态。,Q,n,次态,：指触发器输入信号,变化后,的状态；,Q,n+,1,只有当时钟脉冲来到后，,当时钟脉冲CP来到之前，即当CP=0时，不论R 和,0,1,0,0,1,1,说 明,Q,n+,1,R S,保 持,置,1,置,0,不 定,0,1,0,1,0,1,0,1,0,0,0,0,1,1,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,Q,n,触发器次态与输入信号和电路原状态（现态）之间的关系如下表：,利用可控,RS,触发器可构成计数器，其连接图如下：,0说 明Q n+1 R S保 持置 1置 0不 定0,S,R,Q,1S,1R,C1,1,1,存在问题：产生,“空翻”,现象,为避免“空翻”，计数器一般采用,主从型,触发器和,维持阻塞型,触发器构成。,SRQ1S1RC111存在问题：产生“空翻”现象为避免“空翻,11.1.3,JK,触发器,S,R,Q,J,1S,K,1R,C1,S,R,Q,1S,1R,C1,1,1,1,S,R,Q,J,1J,K,1K,C1,CP,它由两个可控,RS,触发器串联组成，两者分别为主触发器和从触发器。,主从型,JK,触发器的逻辑图和图形符号如下：,主触发器的输出端,Q,与从触发器的,S,端相连，端与从触发器的,R,端相连。,11.1.3 JK 触发器SRQJ1SK1RC1SRQ1S,非门的作用是使两个触发器的时钟脉冲信号反相。,主从触发器的特性见真值表：,Q,n+,1,0 0,Q,n,0 1 0,1 0 1,1 1,Q,n,J,K,S,R,Q,J,1S,K,1R,C1,S,R,Q,1S,1R,C1,1,1,1,逻辑功能分析：,(1),J,=1,K,=1,设时钟脉冲来到之前,(,CP,=0),触发器的初始状态为,0,。这时主触发器的,非门的作用是使两个触发器的时钟脉冲信号反相。主从触发器的特性,当时钟脉冲来到后,(,CP=,1),Q,端由,0,1,，使从,触发器,的,S,=1,，,R,=0,，当,CP,从,1,下跳为,0,时，非门输出为,1,，,从,触发器,也翻转为,1,态,。,反之，,设触发器的初始状态为,1,，同样可分析出，主、从触发器都,翻转为,0,。,JK,触发器在,J,=1,K,=1,的情况下，来,一个时钟脉冲,，它就,翻转一次,，此时触发器具有,计数功能,。,(2),J,=0,K,=0,设触发器的初始状态为,0,。当,CP=,1,时，由于主触发器的,J,=0,K,=0,，,Q,端的状态仍为,0,，保持不变,;,当,CP,跳变为,0,时，,由于从触发器的,S,=0,R,=0,，也,保持,0,态不变,。,如果初始状态为,1,，也有同样的结果。,当时钟脉冲来到后(CP=1),Q 端由01，使,(3),J,=1,K,=0,可分析出不管触发器原来处于什么状态，一个时钟脉冲来到后，,输出一定是,1,态,。,(4),J,=0,K,=1,可分析出不管触发器原来处于什么状态，一个时钟脉冲来到后，,输出一定是,0,态,。,主从型触发器具有在,CP,从,1,下跳为,0,时翻转的特点，也就是具有在时钟脉冲,下降沿触发,的特点。,主从触发器,避免,了“,空翻,”。,(3)J=1,K=0 可分析出不管触发器原来,11.1.4,D,触发器,维持,-,阻塞型,D,触发器的逻辑符号如下图示：,S,R,Q,D,1D,C1,CP,输出与输入之间的关系见真值表：,1,1,0,0,Q,n+,1,D,逻辑功能为：触发器的输出状态仅决定于到达前输,入端的状态，而与触发器现态无关，即：,就构成了计数器，其连接图如下：,当把,D,触发器的输入端与 输出端连接到一起时，,11.1.4 D 触发器维持-阻塞型D 触发器的逻辑符号如,S,R,Q,1D,C1,CP,工作波形如下：,CP,Q,Q,SRQ1DC1CP工作波形如下：CPQQ,11.1.5,触发器的应用举例,例：,走廊节电灯电路如图所示，该走廊节电灯可以在灯点亮后经一定时间的延迟自动切断路灯电源，起到节电的作用。,触发器常态时为,0,状态，三极管,T,截止，继电器失电触点释放，灯灭。按下后，触发器的时钟信号有效，将输入端高电平传至输出端，使,T,饱和导通，继电器得电触点吸合，灯亮。,同时，端的高电位经向充电，当两端电压升高为高电平时，经复位端使触发器复位极管截止，灯灭，电路回到初始状态，等待新的起动。灯亮的延迟时间主要由和决定。,11.1.5 触发器的应用举例 例：走廊节电灯电路如图所示，,例,:,4,人抢答电路智力竞赛中的,4,人抢答电路如图所示。其中心元件为集成四,D,触发器。其内部有,4,个独立的触发器。,比赛前各触发器清,0,，各指示灯均不亮。门的输出为,1,使门打开，时钟脉冲可以送至触发器的端。比赛开始后，哪一个按钮最先按下，其对应的触发器输出电平变高，对应的指示灯亮，同时对应的端变成低电平，将门封锁。而后其他按钮按下，会因无时钟脉冲而无法触发，不起作用。,例:4人抢答电路智力竞赛中的4人抢答电路如图所示。其中心元,学习与探讨,晶体管的发射极,和集电极能否互,换使用？为什么,?,晶体管在输出特性曲线的饱和区工作时，其电流放大系数是否也等于,？,为什么晶体管基区掺杂质浓度小？而且还要做得很薄？,检 验 学 习 结 果,练习,学习与探讨晶体管的发射极晶体管在输出特性曲线的饱和区工作时，,11.2,寄存器,11.2.1,数码寄存器,11.2 2,移位寄存器,11.2 寄存器11.2.1 数码寄存器11.2 2 移位,11.2,寄存器,寄存器用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。,一个触发器可以存储,1,位二进制信号；寄存,n,位二进制数码，需要,n,个触发器。,按,功能,分,数码寄存器,移位寄存器,(,并入并出,),(,并入并出、并入串出、,串入并出、串入串出,),分类：,按,存放数码,的方式,并行,串行,11.2.1,数码寄存器,功能,：寄存数码和清除原有数码。,采用基本触发器构成的,4,位数码寄存器原理图如下：,11.2 寄存器寄存器用来暂时存放参与运算的数据和运算结果,Q,Q,0,Q,Q,1,Q,Q,3,Q,Q,2,清零指令,取出指令,FF,3,FF,0,FF,1,FF,2,&,&,&,&,&,&,&,&,1,1,1,1,D,3,D,2,D,0,D,1,G,1,G,2,G,3,G,4,G,5,G,6,G,7,G,8,寄存指令,注意：,工作之初要先,清零,QQ0QQ1QQ3QQ2清零指令取出指令FF3FF0FF1F,用构成的,4,位数码寄存器，原理图如下：,Q,Q,3,Q,Q,2,Q,Q,0,Q,Q,1,取出,脉冲,D,0,&,&,&,&,1,1,1,1,.,.,.,D,1,D,2,D,3,1D,C1,1D,C1,1D,C1,1D,C1,.,.,.,寄存,脉冲,用构成的4位数码寄存器，原理图如下：QQ3QQ2QQ0QQ1,移位寄存器,不仅有存放数码的功能，而且有移位功能。所谓,移位,，就是每当来一个,移位正脉冲,，触发器的状态便,向右或向左,移一位。,CP,清零,移位脉冲,D,数码输入,Q,1J,FF,0,1K,C,1,Q,1J,FF,1,1K,C,1,Q,1J,FF,2,1K,C,1,Q,1J,FF,3,1K,C,1,1,&,&,&,&,并行输出脉冲,并行数码输出,移,位,数,码,输,出,Q,3,Q,2,Q,0,Q,1,11.2.2,移位寄存器,移位寄存器不仅有存放数码的功能，而且有移位功能。所谓,FF,0,接成,D,触发器，数码由,D,端输入,。设寄存的二进制为,1011,，按移位脉冲（即时钟脉冲）从高位到低位依次串行送到,D,端；,上图是由,JK,触发器组成的四位,移位寄存器,。,移位寄存器的状态表,清 零 右移一位右移二位右移三位右移四位,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 1 0 1,1 0 1 1,0,1,2,3,4,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,移位过程,寄存器中的数码,移位脉,冲数,工作之前要先,清零，经过四,个时钟脉冲，,数码依此存入,各触发器。,移位寄存器的,状态表如右图,所示：,FF0 接成D 触发器，数码由D 端输入。设寄存的二,数码寄存器和移位寄存器有什么区别？,分析已学过的各种类型触发器中，哪些能用作移位寄存器？哪些不能？为什么？,数码寄存器和移位寄存器有什么区别？分析已学过的各种类型触发器,11.3,计数器,11.3.1,二进制加法计数器,11.3.2,同步十进制加法计数器,11.3 计数器11.3.1 二进制加法计数器11.3.2,11.3,二进制加法计数器,CP,清
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