电子技术第15讲触发器、寄存器

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第16讲,第14章 时序逻辑电路,14.1 触发器,R-S触发器,D触发器,14.2 寄存器,第14章 时序逻辑电路,14.1 触发器,14.1.1 R-S触发器,&,&,R,D,S,D,Q,Q,R,D,RESET,直接复位端,S,D,SET,直接置位端,Q,Q 输出端,1.基本的R-S触发器,组成：用2个与非门(或或非门)构成,R-S触发器真值表,R,D,S,D,Q,Q,0 1 0 1,(复位),1 0 1 0(,置位),1 1,保持原状,0 0,不确定,&,&,R,D,S,D,Q,Q,0,1,1,1,0,0,R,D,=0同时S,D,=1时,Q=0。故,R,D,称为,复位端,或称为,清0端,R-S触发器真值表,&,&,R,D,S,D,Q,Q,0,1,1,1,0,0,R,D,S,D,Q,Q,0 1 0 1,(复位),1 0 1 0(,置位),1 1,保持原状,0 0,不确定,S,D,=0同时R,D,=1时,Q=1。故,S,D,称为,置位端,或称为,置1端,&,&,R,D,S,D,Q,Q,R-S触发器真值表,R,D,S,D,Q,Q,0 1 0 1,(复位),1 0 1 0(,置位),1 1,保持原状,0 0,不确定,指R、S从01或10变成11时,输出端状态不变,1,1,1,1,0,0,&,&,R,D,S,D,Q,Q,R-S触发器真值表,R,D,S,D,Q,Q,0 1 0 1,(复位),1 0 1 0(,置位),1 1,保持原状,0 0,不确定,指R,D,、S,D,同时从00变成11时,输出端状态不定,0,0,1,1,1,1,R-S触发器真值表,R,D,S,D,Q,Q,0 1 0 1,(复位),1 0 1 0(,置位),1 1,保持原状,0 0,不确定,指R,D,、S,D,同时从00变成11时,输出端状态不定,&,&,R,D,S,D,Q,Q,0,0,1,1,1,1,1,1,&,&,R,D,S,D,Q,Q,0,0,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,即Q、Q也可能是01,也可能是10,设计电路时此种情况,应避免,R-S 触发器特点:,(1)具有两个稳态(Q=0,Q=1或Q=1,Q=0),称为,双稳态触发器.,(2)可触发使之翻转(使R,D,、S,D,之一为0时可翻转).,(3)具有记忆功能(R,D,、S,D,都为1时，保持原来状态).,R-S触发器应用举例:,单脉冲发生器,&,&,R,D,S,D,Q,Q,+5V,+5V,4.7k,4.7k,K,R-S触发器应用举例:,单脉冲发生器,&,&,R,D,S,D,Q,Q,+5V,+5V,4.7k,4.7k,K,R-S触发器应用举例:,单脉冲发生器,&,&,R,D,S,D,Q,Q,+5V,+5V,4.7k,4.7k,K,Q,Q,t,正脉冲,负脉冲,2.时钟控制电平触发的R-S触发器,触发器功能表,&,&,R,D,S,D,Q,Q,&,&,R,S,CP,CP:时钟脉冲,(Clock Pulse),R、S,控制端,CP R S Q,n+1,说明,1 0 0 Q,n,保持,1 0 1 1 置1,1 1 0 0 清0,1 1 1 不定 避免,0,Q,n,保持,时钟控制,电平触发,的R-S触发器(续),时钟控制,只有CP=1时,输出端状态才能改变,电平触发,在CP=1时,控制端R、S的电平(1或0)发生变化时,输出端状态才改变,CP R S Q,n+1,说明,1 0 0 Q,n,保持,1 0 1 1 置1,1 1 0 0 清0,1 1 1 不定 避免,0 Q,n,保持,用途:D触发器和J-K触发器的内部电路,14.1.2 D触发器,1.时钟控制电平触发的D触发器,CP R S Q,n+1,说明,1 0 0 Q,n,保持,1 0 1 1 置1,1 1 0 0 清0,1 1 1 不定 避免,0 Q,n,保持,1,D,&,&,R,D,S,D,Q,Q,&,&,R,S,CP,其他两种情况不会出现,时钟控制电平触发的D触发器,功能表,CP D Q,n+1,1 0 0,1 1 1,0 Q,n,CP=1时,Q,n+1,=D,CP=0时,保持原状,1,D,CP,&,&,R,D,S,D,Q,Q,&,&,D触发器具有,数据记忆功能,时钟控制电平触发的D触发器,1,D,CP,&,&,R,D,S,D,Q,Q,&,&,R,D,S,D,符号,R,D,S,D,D,CP,Q,Q,2.维持阻塞型D触发器,&,&,R,D,S,D,Q,Q,&,&,&,&,D,CP,符号,R,D,S,D,D,CP,Q,Q,维持阻塞型D触发器,的引脚功能,符号,R,D,直接清0端(复位端),R=0,S=1时,Q=0,S,D,直接置1端(置位端),R=1,S=0时,Q=1,小圈 表示低电平有效,D数据输入端,CP时钟脉冲,Q、Q 输出端，,Q的小圈,表示是反相输出端,即Q总是与Q相反,R,D,S,D,D,CP,Q,Q,维持阻塞型D触发器,的引脚功能(续),功能表,CP Q,n+1,D,触发方式:边沿触发,(时钟上升沿触发),功能表说明：,在CP上升沿时，Q等于D；,在CP高电平、低电平和下降沿,时，Q保持不变,R,D,S,D,D,CP,Q,Q,时钟下降沿触发的,维持阻塞型D触发器,R,D,S,D,D,CP,Q,Q,功能表,CP Q,n+1,D,功能表说明：,在CP下降沿时，Q等于D；,在CP高电平、低电平和上升沿,时，Q保持不变,3.集成D触发器介绍,(1)集成双D触发器74LS74,R,D,S,D,D,CP,Q,Q,R,D,S,D,D,CP,Q,Q,Vcc(+5V),GND(地),D,触发器应用举例:,用D触发器 将一个时钟进行2分频.,D,CP,Q,Q,CP,CP,Q,Q,0,1,R,D,、S,D,不用时,甩空,或通过4.7k,的电,阻吊高电平,频率F,Q,=F,CP,/2,D触发器功能,CP 时，Q=D,用2个2分频器级联组成一个4分频器,D,CP,Q,Q,D,CP,Q,Q,CP,1Q,2Q,F,2Q,=F,1Q,/2=F,CP,/4,(2)集成4D触发器74LS175,特点:一个集成电路中有4个D触发器,时钟CP公共,清0端R,D,公共,R,D,Q,Q,R,D,Q,Q,R,D,Q,Q,R,D,Q,Q,CP,1D,2D,3D,4D,R,D,2Q,1Q,3Q,4Q,1Q,2Q,3Q,4Q,Vcc(+5V),GND,集成4D触发器,74LS175,的应用举例,抢答电路,1Q 1Q 2Q 2Q 3Q 3Q 4Q 4Q,Vcc,GND,1D 2D 3D 4D,CP,R,500,4,+5V,1,1,1,&,&,1,+5V,4.7k,风鸣器,CP,1kHz,主持人清0,甲,乙,丙,丁,74LS175,参赛人,抢答按键,1,(3)集成8D触发器,内部有8个D触发器,Q输出 R公共 CP公共,Q,D,R,Q,D,R,内部有8个D触发器,CP,1D,8D,R,D,GND,Vcc,1Q,2D,3D,4D,5D,6D,7D,2Q,3Q,4Q,5Q,6Q,7Q,8Q,课堂练习,题目:时钟CP及输入信号D 的波形如图所示,试画,出各触发器输出端Q的波形,设各输出端Q的,初始状态=0.,D,Q,D,CP,Q1,Q2,D,Q,D,CP,D,Q,D,CP,Q1,课堂练习(续),CP,D,Q1,课堂练习(续),Q2,D,Q,D,CP,CP,D,Q1,14.2寄存器,14.2.1 数码寄存器(并行寄存器),D,CP,一个D触发器组成1位的数码寄存器,CP上升沿,Q=D,CP高电平、低电平、,下降沿，Q不变,由D触发器组成，用于存放数码,R,D,S,D,D,CP,Q,Q,由4D集成电路74LS175,组成4位二进制数寄存器,R,D,Q,Q,R,D,Q,Q,R,D,Q,Q,R,D,Q,Q,CP,1D,2D,3D,4D,R,2Q,1Q,3Q,4Q,1Q,2Q,3Q,4Q,Vcc(+5V),GND,吊高电平,D,3,D,2,D,1,D,0,CP,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,R,GND,Vcc,+5V,+5V,74LS175,（电源,CP,1D,2D,3D,4D,1Q,2Q,3Q,4Q,4D锁存器,数码寄存器(续),4位二进制数,数码寄存器(续),由8D集成电路74LS273组成,8位二进制数寄存器,D,3,D,2,D,1,D,0,CP,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,R,+5V,74LS273,1D,8D,1Q,8Q,8D锁存器,Q,4,Q,5,Q,6,Q,7,D,4,D,5,D,6,D,7,CP,8位二进制数D,7,D,0,数码寄存器用于计算机,并行输入/输出接口,外部设备,(打印机),8D锁存器,1D8D,1Q8Q,CP,D,7,D,0,计算机CPU控制信号,计算机CPU数据总线,输出接口,计算机总线画法:,一条粗线代表8条线,14.2.2 串行移位寄存器,1.用D触发器组成的移位寄存器,Q,S,R,D,Q,S,R,D,Q,S,R,D,Q,S,R,D,Di,C,Q1,Q2,Q3,Q4,CP,串行输入,13.6 寄存器,13.6.2 串行移位寄存器,1.用D触发器组成的移位寄存器,经4个CP脉冲,Di 出现在Q4上,Q1 Q2 Q3 Q4,CP Di Di Di Di,CP Di Di Di 0,CP Di Di 0 0,CP Di 0 0 0,C 0 0 0 0,由D触发器组成的,串行移位寄存器,功能表,Q,S,R,D,Q,S,R,D,Q,S,R,D,Q,S,R,D,Di,C,Q1,Q2,Q3,Q4,CP,串行输入,循环移位寄存器,C,Q,S,R,D,Q,S,R,D,Q,S,R,D,Q,S,R,D,Q1,Q2,Q3,Q4,CP,经4个CP脉冲,循环一周,CP Q1 Q2 Q3 Q4,0 1 0 0 0,1 0 1 0 0,2 0 0 1 0,3 0 0 0 1,4 1 0 0 0,既具有串行输入又具有并行输入的移位寄存器,CP,Q4,C,Q,S,R,D,Q,S,R,D,Q,S,R,D,Q,S,R,D,Q1,Q2,Q3,串行输入数据,Di,清0脉冲,&,&,&,&,D1,D2,D3,D4,L,并行输入脉冲,并行输入数据,0,0,0,0,1 0 1 0,0,1,1,1,0,1,R=1,S=0,Q1=1,R=1,S=0,Q3=1,R=1,S=1,Q2不变,R=1,S=1,Q4不变,1,14.2.3 集成电路双向移位寄存器(74LS194),并行输入数据,右移串入数据,控制端,输出,清0端,时钟,左移串入数据,Q0 Q1 Q2 Q3,D,SR,D0 D1 D2 D3 D,SL,C,R,M,B,M,A,CP,74LS194,Q0 Q1 Q2 Q3,D,SR,D0 D1 D2 D3 D,SL,C,R,M,B,M,A,CP,74LS194,双向移位寄存器,74LS194的功能,C,R,CP M,B,M,A,Q0 Q1 Q2 Q3,0 0 0 0 0,1 0 0 保持,1 0 1 D,SR,右移一位,1 1 0 左移一位 D,SL,1 1 1 D0 D1 D2 D3,(并行输入),用双向移位寄存器74LS194组成,节日彩灯,控制电路,Q0 Q1 Q2 Q3,D,SR,D0 D1 D2 D3 D,SL,C,R,M,B,M,A,CP,74LS194,+5V,+5V,M,B,=0,M,A,=1,右移控制,Q0 Q1 Q2 Q3,D,SR,D0 D1 D2 D3 D,SL,C,R,M,B,M,A,CP,74LS194,+5V,1,CP,1秒,Q=0时,LED亮,清0按键,1k,二极管,发光,LED,&,&,R,D,S,D,Q,Q,本课小结,1.触发器类型,(1)基本R-S触发器,(2)时钟控制电平触发R-S触发器,&,&,R,D,S,D,Q,Q,&,&,R,S,CP,(3)CP电平触发D触发器,(4)CP上升沿触发,维持 阻塞型,D触发器,触发器类型(续),R,D,S,D,D,CP,Q,Q,R,D,S,D,