第16章触发器和时序逻辑电路

1、触发触发。组组合合逻逻辑辑电电路路. . .当时的当时的输出输出在前面所学习的组合逻辑电路中，在前面所学习的组合逻辑电路中，. . .当时的当时的 输入输入仅仅决仅仅决 定于定于构成组合逻辑电路的基本单元是构成组合逻辑电路的基本单元是门电路门电路触触 发发 器器 的的 引引 入入而在而在“时序逻辑电路时序逻辑电路”中，中，时时序序逻逻辑辑电电路路. . .当时的当时的输入输入. . .当时的当时的输出输出. . .过去的过去的状态状态这就要求时序逻辑电路必须具有这就要求时序逻辑电路必须具有记忆功能记忆功能 !实现记忆功能的逻辑部件就是实现记忆功能的逻辑部件就是触发器触发器。 形象地说，触发器具

2、有形象地说，触发器具有“一触即发一触即发”的功能的功能。在输入触发信号的作用下，它能够从一种状态在输入触发信号的作用下，它能够从一种状态 ( 0 或或 1 )转变成另一种状态转变成另一种状态 ( 1 或或 0 )。 触发器的输出状态不仅和当时的输入有关，触发器的输出状态不仅和当时的输入有关，还与它的历史状态有关。触发器具有还与它的历史状态有关。触发器具有记忆功能记忆功能!按按逻辑功能逻辑功能划分：划分：R - S 触发器触发器 ；D 触发器等。触发器等。J - K 触发器触发器;按按触发方式触发方式划分：划分：电平触发方式电平触发方式 ；边沿触发方式边沿触发方式 。触触 发发 器器 的的 分分

3、 类类“0”和和“1”态态； 2. ；“0”或或“1”&G1& G2两互补输出端两互补输出端两输入端两输入端反馈线反馈线正是由于正是由于引入反馈，引入反馈，才使电路具有才使电路具有记忆功能记忆功能 ! 触发器输出与输入的逻辑关系触发器输出与输入的逻辑关系101设触发器原态设触发器原态为为“1”态。态。翻转为翻转为“0”态态(1) SD=1，RD = 0&G1& G2设原态为设原态为“0”态态10触发器保持触发器保持“0”态不变态不变复位复位 结论结论: 不论不论 触发器原来触发器原来 为何种状态，为何种状态， 当当 SD=1， RD=0时时， 将使将使触发器触发器 置置“0”或称或称 为为复位

4、复位。&G1& G2设原态为设原态为“0”态态0翻转为翻转为“1”态态(2) SD=0，RD = 1&G1& G2设原态为设原态为“1”态态01触发器保持触发器保持“1”态不变态不变置位置位 结论结论: 不论不论 触发器原来触发器原来 为何种状态，为何种状态， 当当 SD=0， RD=1时时， 将使将使触发器触发器 置置“1”或称或称 为为置位置位。G1& G2设原态为设原态为“0”态态1保持为保持为“0”态态(3) SD=1，RD = 1&G1& G2设原态为设原态为“1”态态11触发器保持触发器保持“1”态不变态不变 当当 SD=1， RD=1时时， 触发器保持触发器保持 原来的状态，原来

5、的状态， 即即触发器具触发器具 有保持、记有保持、记 忆功能忆功能。&G1& G2&G1& G2110011(4) SD=0，RD = 0 当信号当信号SD= RD = 0同同时变为时变为1时，时，由于由于 与与 的状态应该的状态应该是相反的。是相反的。禁用禁用Q n ：输入信号到来输入信号到来前前触发器的状态，触发器的状态， 简称简称现态现态 ；Q n + 1 ：输入信号到来输入信号到来后后触发器的状态触发器的状态 ， 简称简称次态次态 。0 0 0 X0 0 1 X输出状输出状态不定态不定RD SD Q n Q n + 1 0 1 0 0 0 1 1 01 0 0 11 0 1 11 1

6、0 01 1 1 1基基 本本 R S 触触 发发 器器逻辑符号逻辑符号QQSDRDSDRDQ1 0 0 置置00 1 1 置置11 1 不变不变 保持保持0 0 同时变同时变 1后不确定后不确定功能功能基本基本R-S触发器触发器导引电路导引电路（控制电路）（控制电路）& G4SR& G3CP& G1& G2SDRDQQ当当CP=0时时01111& G1& G2SDRDQQ& G4SR& G3CP当当 CP = 1 时时1打开打开11& G1& G2SDRDQQ& G4SR& G3CP当当 CP = 1 时时1(1) S=0, R=00011触发器保持原态触发器保持原态触发器状态由触发器状态由

7、R，S 输入状态决定。输入状态决定。11& G1& G2SDRDQQ& G4SR& G3CP1101010(2) S = 0, R= 1触发器置触发器置“0”(3) S =1, R= 0触发器置触发器置“1”11& G1& G2SDRDQQ& G4SR& G3CP1110011110Q=1Q=011(4) S =1, R= 1 当时钟由当时钟由 1变变 0 后后触发器状态不定触发器状态不定11& G1& G2SDRDQQ& G4SR& G3CP0 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1QnQn+1时钟到来后触发器的状态时钟到来后触发器的状态逻辑符号逻辑符号QQSRCPSDRD不定

8、不定不定不定QQ10 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1Qn 可控可控 R-S R-S 触发器的小结触发器的小结 1.当当CP = 0 时时,无论无论R、S 为何为何种取值组合，输出端均种取值组合，输出端均“保持原保持原态态”； 2.只有当只有当CP=1时时,将将c门和门和d门门打开，控制端打开，控制端R、S的取值组合的取值组合才会在输出端有所反映，即有所才会在输出端有所反映，即有所谓谓“功能表功能表”。 QQRDSDabcdRSCPCP0 0 SR 0 1 0 1 0 1 1 1 不定不定Qn+1QnQ=SQ=R从触发器从触发器主触发器主触发器CP CPKQRQJS 1互补

9、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翻转时翻转RS C从触发器从触发器QQQQSDRDR C主触发器主触发器QJKQS主触发器主触发器 主触发器主触发器01CP011RS C从触发器从触发器QQQQSDRDR C主触发器主触发器QJKQS10主触发器封锁主触发器封锁0C01CP0101RS 从触发器从触发器QQQQSDRDR QJKQSCP 主触发器主触发器010 CP高电平时触发高电平时触发器接收信号并暂存器接收信号并暂存 (即主触发器状态由即主触发器状态由 J、K决定，从触发器状决定，从触发器状态保持不变）。态保持不变）。 要求要求CP高电平期间高电平期间J、K的状态

10、保持不变。的状态保持不变。CP下降沿下降沿( )触发器触发器翻转翻转(主、从触发器状主、从触发器状态一致态一致)。 CP低电平时低电平时, 主主触发器触发器封锁封锁, J、K不起作用不起作用1RS 从触发器从触发器QQQQSDRDR QJKQSCP 主触发器主触发器01CPnQJS nKQR Qn10 0 1 1 1 0 0Qn 0 10 1 0 1 0 1 0 1 CP高电平时，主高电平时，主触发器状态由触发器状态由J、K决定，从触发器状决定，从触发器状态不变。态不变。 CP下降沿下降沿( )触触发器翻转发器翻转(主、从触主、从触发器状态一致）。发器状态一致）。0 0 0 1 1 0 J K

11、 Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn ()触发器工作时触发器工作时SD 、 RD应接高电平。应接高电平。CPQJKSDRDQ例：例：JK 触发器工作波形触发器工作波形CPJKQ下降沿触发翻转下降沿触发翻转基本基本R-S触发器触发器导引电路导引电路& G2& G1QQSDRD& G3& G4& G5& G6CPD反反馈馈线线& G2& G1QQSDRD& G3& G4& G5& G6CPD01101100101& G2& G1QQSDRD& G3& G4& G5& G6CD01011110110D Qn+1 0101逻辑符号逻辑符号D CPQQRDSDQn+1 =Dn；

12、 CPDQ 当当J=D，K=D时，时，两触发器状态相同两触发器状态相同D Qn+1 0101J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 QnD1CPQJKSDRDQ仍为下降沿仍为下降沿触发翻转触发翻转T CPQJ KSDRDQ(保持功能保持功能)(计数功能计数功能)J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 QnT 即要求来一个即要求来一个CP， 触发器就翻转一次。触发器就翻转一次。 CPQD=QD Qn+1 0101CPQQD 按功能分按功能分RDQDFF0d0Q0QDFF1d1Q1d2QDFF2Q2QDFF3d3Q3清零清零寄存指令寄存指令00001

13、1011101触发器状态不变触发器状态不变清零清零D1移位脉冲移位脉冲23410111QQ3Q1Q2RD000000010011101110111 1QJKFF0Q1QJKFF2QJKFF1QJKFF3QQQ从高位向低从高位向低位依次输入位依次输入数码输入数码输入左移寄存器波形图左移寄存器波形图12345678CP111111DQ0Q3Q2Q1111待存待存数据数据01110001123移位脉冲移位脉冲Q2 Q1 Q0移位过程移位过程Q3寄寄 存存 数数 码码 D001110000清清 零零110左移一位左移一位001011左移二位左移二位01011左移三位左移三位10114左移四位左移四位1

14、01并并 行行 输输 出出F3F2F1F0d0d1d2d3Q0Q1Q2Q3F3F2F1F0dQ0Q1Q2Q3F3F2F1F0d0d1d2d3Q3Q3F3F2F1F0d1. 异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器异步计数器：计数脉冲异步计数器：计数脉冲C不是同时加到各位触发器不是同时加到各位触发器。最低位触发器最低位触发器由计数脉冲触发翻转，其他各位触发由计数脉冲触发翻转，其他各位触发器由器由相邻低位触发器输出的进位脉冲相邻低位触发器输出的进位脉冲来触发，来触发，因此因此各位触发器状态变换的时间先后不一，只有在前级各位触发器状态变换的时间先后不一，只有在前级触发器翻转后触发器翻转后, ,后级触

15、发器才能翻转。后级触发器才能翻转。（书（书117页）页） 二二 进进 制制 数数 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 12 0 1 0 3 0 1 14 1 0 0 5 1 0 16 1 1 0 7 1 1 18 0 0 0 脉冲数脉冲数(CP)1010清零清零RDQJKQQ0FF0QJKQQ1FF1QJKQQ2FF2CP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 当相邻低位触发当相邻低位触发器由器由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 每个触发器翻转的时间有先后，每个触发器翻

16、转的时间有先后，与计数脉冲不同步与计数脉冲不同步 CP12345678 Q0Q1Q2？思考思考1、各触发器、各触发器CP应如何连接？应如何连接？CPRDQDQQ0F0QDQQ1FF1QDQQ2FF2 二二 进进 制制 数数 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 12 0 1 0 3 0 1 14 1 0 0 5 1 0 16 1 1 0 7 1 1 18 0 0 0 脉冲数脉冲数(CP) 从状态表可看出：从状态表可看出：最低位触发器最低位触发器FF0每来一个脉冲就翻每来一个脉冲就翻转一次；转一次；FF1：当：当Q0=1时，时，再来一个脉冲则翻再来一个脉冲则翻转一次；转一次；FF2：当：

17、当Q0=Q1= 1时，时，再来一个脉冲则翻再来一个脉冲则翻转一次。转一次。计数计数脉冲数脉冲数二进制数二进制数十进十进制数制数Q3 Q2 Q1 Q0012345678 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 00 12345678计数计数脉冲数脉冲数二进制数二进制数十进十进制数制数Q3 Q2 Q1 Q0 9 10 11 12 13 14 15 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 19 101112131415 16 0 0

18、0 0 0 四位二进制加法计数器的状态表四位二进制加法计数器的状态表四位二进制同步加法计数器级间连接的逻辑关系四位二进制同步加法计数器级间连接的逻辑关系FF0每输入一每输入一C翻一次翻一次FF1FF2FF3J0 =K0 =1Q0 =1J1 =K1 = Q0Q1 = Q0 = 1J2 =K2 = Q1 Q0Q2 = Q1 = Q0 = 1J3 =K3= Q2 Q1 Q0J0 =K0 =1J1 =K1 = Q0J2 =K2 = Q1 Q0J3 =K3 = Q2 Q1 Q0 计数脉冲同时加到各位触发器上，计数脉冲同时加到各位触发器上，当每个到来后当每个到来后触发器状态是否改变要看触发器状态是否改变要

19、看J、K的状态。的状态。QQFF3QQFF2QQFF1QQFF0Q3Q2Q0Q1DRCPJKJKJKJK由主从型由主从型 JK 触发器组成的同步四位二进制加法计数器触发器组成的同步四位二进制加法计数器当当Q2=Q1 = Q0=1 时再来一时再来一个时钟个时钟翻转。翻转。 74LS161型四位同步二进制计数器型四位同步二进制计数器(a) 外引线排列图；外引线排列图； (b) 逻辑符号逻辑符号A0A1A3A2UCC:16 GND:8EPETCPLDRD34561112131415Q0Q3Q1Q2RCO74LS161710291A01CP234RCO5A36EP7GND891110121314151

20、6+UCC74LS161LDA1A2ETQ0Q3Q1Q2RD(a)(b)01111 1 10 0 RD CPEP ET 同步二进制计数器的同步二进制计数器的 0111LDQ3Q2Q1Q0A3A2A1A0 d3d2d1d0 d3d2d1d0计计 数数保保 持持 保保 持持 0 0 0 0二进制数二进制数Q3Q2Q1Q0脉冲数脉冲数(CP)十进制数十进制数0123456789100 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 0012345678901.同步同步RDQJKQFF0QJKQFF1

21、CP计数脉冲计数脉冲QJKQFF2QJKQQ3FF3Q2Q1Q0Q0Q1Q2Q3CP12345678910 常用常用74LS160型同步十进制加法计数器型同步十进制加法计数器, 其外引脚排其外引脚排列及功能表与列及功能表与74LS161型计数器相同。型计数器相同。Q1RD CP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSD CP1Q0QJKQFF0110 10清零清零0000Q1RD CP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSD CP1Q0QJKQFF00置置“9”1100 1 1

22、 Q1RD CP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSD CP1Q0QJKQFF0 0 011Q1RD CP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSD CP1Q0QJKQFF0 0 011输入脉冲输入脉冲输出二进制输出二进制输入脉冲输入脉冲输出五进制输出五进制Q1RD CP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSD CP1Q0QJKQFF0 0 011输入脉冲输入脉冲输出十进制输出十进制Q1RD CP0&R02R01S9

23、1S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSD CP1Q0QJKQFF0输输 入入输输 出出Q2Q3R01S92S91R02Q1Q011011011000000001010R01S92S91R02有任一为有任一为“0”有任一为有任一为“0” 输入计输入计数脉冲数脉冲十分频输出十分频输出(进位输出进位输出)计数状态计数状态计数器输出计数器输出S91N74LS290S92Q2Q1NUCCR01R02CP0CP1Q0Q3地地17814S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02CP1CP0Q3Q2Q1Q00123456789100 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 001234567890例：六进制计数器例：六进制计数