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第三章时序逻辑基础,2013年3月,第三章时序逻辑基础,本章内容,1.触发器的类型、基本特性和作用,3.各类触发器的特征方程和功能描述方法,本章重点：,2.各类触发器的工作原理,3.1RS触发器触发器基本概念,数字电路按照功能的不同分为：组合逻辑电路时序逻辑电路,时序逻辑电路的特点：具有记忆功能触发器是它的记忆元件,组合逻辑电路的特点：不具有记忆功能由门电路组成。,能够储存一位二进制信息的单元电路称为触发器触发器是在门电路的基础上引入适当的反馈构成的。触发器与门电路的最大区别门电路的输出仅取决于它的输入信号，不具有记忆性；触发器的输出不仅取决于它的输入信号，还与它原来输出状态有关，因此触发器具有记忆性。,触发器特点1、有两个稳定状态“0”态和“1”态；2、能根据输入信号将触发器置成“0”或“1”态；3、输入信号消失后，被置成的“0”或“1”态能保存下来，即具有记忆功能。,触发器的现态和次态现态Qn：触发器接收输入信号之前的状态次态Qn+1：触发器接收输入信号之后的状态,触发信号：使触发器状态改变的输入信号触发器状态改变翻转，触发器的状态不变称为保持,触发器分类按触发方式分：电位触发方式、主从触发方式及边沿触发方式。按逻辑功能分：RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器。,3.1.1RS触发器的工作原理和逻辑功能,信号输入端低电平有效,1.电路组成和逻辑符号,用两个与非门交叉连接构成,电路组成,逻辑符号,1,0,0,1,10,0,2.工作原理,0,1,1,0,01,1,11,不变,0,0,1,1,？,00,不定,Qn+1=Qn,“保持”,Q=0,0态,“置0”或“复位”(Reset),Q=1,1态,“置1”或“置位”(Set),1态,0态,信号同时撤消：,状态不定(随机),总结：,1、,2、,3、,4、,特性表：触发器的次态Qn+1与现态Qn以及输入信号之间的关系表。,3.逻辑功能描述,RS触发器的特性表,次态Qn+1的卡诺图,特性方程,触发器的特性方程就是触发器次态Qn+1与输入及现态Qn之间的逻辑关系式,Q,n,00,01,11,10,0,0,1,1,0,1,特性方程,1,0,描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图,0,1,1/,1/,10/,01/,状态转换图,波形图,反映触发器输入信号取值和状态之间对应关系的图形,置1,置0,置1,置1,置1,保持,不允许,不定,1、R=S=0是不允许的，这时Q端和Q端都为高电平，这是一种未定义的状态。2、当R=S=0的信号同时撤销时状态不定。3、当R=S=0的信号分时撤销时，状态决定于后撤销的信号。,【上节知识复习】,2、根据给出的输入信号画出各输出端波形。,1、描述RS触发器逻辑功能的方法有几种？分别如何表示？,3.1.2集成RS触发器74LS279,3.1.3RS触发器应用举例,机械开关直接驱动逻辑门，由于合闸时的抖动，逻辑门输出出错。,机械开关接触发器，合闸时的抖动相当于触发器两输入端都接高电平，触发器状态不变，可以消除抖动产生的影响。,3.2D触发器,3.2.1逻辑电路与逻辑符号,CP端有小圆圈表示下降沿触发，若无小圆圈表示上升沿触发。,G5、G6、G7和G8组成的电路受时钟信号CP的控制；G1、G2、G3和G4组成的电路受的控制。,逻辑符号,1CP=0时的情况G7OUT=G8OUT=1,所以无论数据输入端D怎样变化，G5和G6组成的RS触发器的输出状态保持不变。G3和G4两个门被打开，G3OUT=、G4OUT=，即G1和G2组成的RS触发器的=、=。,3.2.2工作原理,2CP=1时的情况G3OUT=G4OUT=1,所以无论G5OUT的输出怎样变化，G1和G2组成的RS触发器的输出状态保持不变。G7和G8两个门被打开，G7OUT=、G8OUT=D，即G5和G6组成的RS触发器的=、=D。,3.2.2工作原理,只是随着D的变化而变化，并不锁存。,3CP下降沿时的情况G7和G8两个逻辑门被封锁，G3和G4两个逻辑门被打开；Q=D。4.CP下降沿过后的情况CP下降沿过后G7和G8两个逻辑门被封锁，锁存的CP下降沿时刻的D值保持不变，G3和G4两个逻辑门被打开，D触发器的状态Q保持,当然也不变。,3.2.2工作原理,3.2.3逻辑功能描述1.D触发器的特性方程：综上所述可得D触发器的特性方程：Qn+1=D,3.2.3逻辑功能描述1.D触发器的特性方程：综上所述可得D触发器的特性方程：Qn+1=D2.D触发器的特性表根据D触发器的特性方程可以列出D触发器的特性表。3.D触发器的状态转换图根据D触发器的特性表可以画出D触发器的状态转换图，如右图所示。,4.D触发器的时序图D触发器的时序图如下图所示。时钟脉冲CP和激励输入D的波形是给定的，触发器的起始状态为0。根据CP上升沿触发和D触发器的特性方程或特性表或者状态转换图即可画出Q和的波形。,常用的集成D触发器有双D触发器74LS74、四D触发器74LS75和六D触发器74LS176等。下图所示为74LS74的管脚排列图：,3.2.4集成D触发器74LS74,3.3JK触发器3.3.1逻辑电路与逻辑符号JK触发器的逻辑电路是在D触发器的基础上增加3个逻辑门，并将输出Q反馈回两个与逻辑，同激励输入J、K相与后再相或组成的。JK触发器与D触发器一样，CP也是下降沿有效。,3.3.2逻辑功能描述1.JK触发器的特性方程2.JK触发器的特性表根据JK触发器的特性方程可以列出JK触发器的特性表。,根据JK触发器的特性表可以总结出JK触发器的特性是：J=K=0、Qn+1=Qn，J=K=1、Qn+1=，J、K相异、Qn+1=J。3.JK触发器的状态转换图根据JK触发器的特性表可以画出JK触发器的状态转换图，如右图所示。,4.JK触发器的时序图,利用特性：J=K=0、Qn+1=Qn，J=K=1、Qn+1=，J、K相异、Qn+1=J。,3.4T触发器3.4.1逻辑电路与逻辑符号,3.4.2逻辑功能描述1特性方程T=0是保持状态不变，T=1时