模拟与数字电路课件：第21章 时序逻辑电路 (1)

1、触发触发。 原来的状态原来的状态 下面介绍下面介绍，“0”和和“1”态态；2、；“0”或或“1”两互补输出端两互补输出端两输入端两输入端&.G1&.G2反馈线反馈线 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: 不论触发器不论触发器原来为何种状态，原来为何种状态，当当 SD=1，RD=0时时，将使将使触发器置触发器置“0”或称为或称为复位复位。.G1&am

2、p;.&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: 不论触发器不论触发器原来为何种状态，原来为何种状态，当当 SD=0，RD=1时时，将使将使触发器置触发器置“1”或称为或称为置位置位。.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

3、器保持原来的触发器保持原来的状态，状态，即即触发器具触发器具有保持、记忆功能有保持、记忆功能。.G1&.&G2110011111110若若G1先翻转，则触发器为先翻转，则触发器为“0”态态“1”态态(4) SD=0，RD = 0 当信号当信号SD= RD = 0同时变为同时变为1时，由时，由于与非门的翻转于与非门的翻转时间不可能完全时间不可能完全相同，触发器状相同，触发器状态可能是态可能是“1”态，态，也可能是也可能是“0”态，态，不能根据输入信不能根据输入信号确定。号确定。.G1&.&G210逻辑符号逻辑符号QQSDRDSDRDQ1 0 0 置置00 1 1

4、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R SnQ1nQ功 能0 0 00 0 1不 用不 用不 允 许0 1 00 1 10001nQ置 01 0 01 0 11111nQ置 11 1 01 1 101nnQQ1保 持特性表（真值表）现态：触发器接收输入信号之前的状态，也就是触发器原来的稳定状态。次态：触发器接收输入信号之后所处的新的稳定状态。 Qn0001111000011011RS次态次态Qn+1的卡诺图的卡诺图约束条件 1)(1SRQRSQRSQnnn特性方程特性方程 触发器的特性方程就是触发器次态触发器的特性方程就是触发器次态Q Qn+1n+1

5、与输入及现态与输入及现态Q Qn n之间的逻辑关系式之间的逻辑关系式状态图状态图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011/1/10/01/当触发器处在0状态，即Qn=0时，若输入信号 01或11，触发器仍为0状态；RS当触发器处在1状态，即Qn=1时，若输入信号 10或11，触发器仍为1状态；RSRS若 10，触发器就会翻转成为1状态。RS若 01，触发器就会翻转成为0状态。波形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称为反映触发器输入信号取值和状态之间对应关系的图形称为波形图波形图RSQQ置置1置置0置置1置置1

6、置置1保持保持不允许不允许基本基本RS触发器的特点触发器的特点（1）触发器的次态不仅与输入信号状态有关，而且与触发器的现态有关。（2）电路具有两个稳定状态，在无外来触发信号作用时，电路将保持原状态不变。（3）在外加触发信号有效时，电路可以触发翻转，实现置0或置1。（4）在稳定状态下两个输出端的状态和必须是互补关系，即有约束条件。基本的RS触发器动作特点是当R、S端的置0信号或置1信号一出现，输出状态就可能随之发生变化。触发器的状态转换没有一个统一的节拍，这不仅使电路的抗干扰能力下降，也不便于多个触发器同步工作。在实际使用中，经常要求触发器按一定的节拍翻转，为此，需要加入一个时钟控制端CP，只有

7、在CP端出现时钟脉冲时，触发器的状态才能变化。具有时钟脉冲控制的触发器称为时钟触发器，又称为同步触发器，因为触发器状态的改变与时钟脉冲同步。基本基本R-S触发器触发器导引电路导引电路& G4SR& G3C.& G1& G2.SDRDQQ当当C=0时时01111.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C当当 C = 1 时时1打开打开11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C当当 C = 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

8、器状态由R，S 输入状态决定。输入状态决定。11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C1101010(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& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C1110011110Q=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& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C0 0 SR0 1 01 0 11 1 不

9、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QQSR CSDRD跳转跳转不定不定不定不定QQ10 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1QnG3 G4G1 G2 S RDG1 G2CPQ Q(a) D 触发器的构成1D D CP 1D C1Q Q(c) 逻辑符号CPG3 G4&Q Q(b) D 触发器的简化电路SR&将S=D、R=D代入同步RS触发器的特性方程，得同步D触发器的特性方程：DQDDQRSQnnn1CP=1期间有效期间有效4、同步、同步JK触发器触发器G3 G4G1 G2J CP KJ CP KJ CP KQ

10、QJ CP KQ QQ Q(a) 逻辑电路(b) 曾用符号1J C1 1KQ Q(c) 国标符号&将S=JQn、R=KQn代入同步RS触发器的特性方程，得同步JK触发器的特性方程：nnnnnnnQKQJQKQQJQRSQ1CP=1期间有效期间有效CP J K QnQn+1功能0 QnnnQQ1保持1 0 0 01 0 0 101nnQQ1保持1 0 1 01 0 1 10001nQ 置 01 1 0 01 1 0 11111nQ 置 11 1 1 01 1 1 110nnQQ1翻转特性表特性表JK=00时不变时不变JK=01时置时置0JK=10时置时置1JK=11时翻转时翻转C0 0

11、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C CR CF主主QJKQSRS CF从从QQQQSDRD1互补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nSJQnRKQ0101RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C0110F主主封锁封锁0RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C01C01010010C高电平时触发器接高电平时触发器接收信号并暂存（即收信号并暂存（即F主主状态由状态由J、K决定，决定，F从从状态保持不变）。状态保持不变）。要求要求C高电平期间高电平期间J、K

12、的状态保持不变。的状态保持不变。C下降沿下降沿( )触发器翻触发器翻转转（ F从从状态与状态与F主主状状态一致）。态一致）。C低电平时低电平时,F主主封锁封锁J、K不起作用不起作用CRS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC 电路特点电路特点逻辑符号逻辑符号主从JK触发器采用主从控制结构，从根本上解决了输入信号直接控制的问题，具有CP1期间接收输入信号，CP下降沿到来时触发翻转的特点。输入信号J、K之间没有约束。存在一次变化问题。1、边沿触发器的逻辑符号在每一个CP上升沿时刻，触发器均根据当时输入信号D的状态进行翻转，其他时刻触发器维持原态不变。 D Qn+1 0101J K Q

13、n+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 QnD1 CQJKSDRDQ仍为下降沿仍为下降沿触发翻转触发翻转T CQJKSDRDQ(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 QnTCQD=QD Qn+1 0101 CQQD 时序逻辑电路又称时序电路，它主要由存储电路和组合逻辑电路两部分组成。 根据电路状态转换情况的不同，时序逻辑电路分为: 同步时序逻辑电路：触发器的时钟输入端CP都连在一起。 异步时序逻辑电路：时钟脉冲只触发部分触发器，其余触发器则是由电路内信号触发的。 基本分析步骤如下:1写方程式：输出方程 、驱动方程 、

14、状态方程;2列状态转换真值表;3逻辑功能的说明;4画状态转换图和时序图20nnYQ Q00120120210201,1;,;,;nnnnnnnJKJQ QKQ QJQ QKQ100000011111 121020112222221020;nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQJ QK QQQJ QK QQ Q QQ Q QQJ QK QQ Q QQ Q 驱动方程： 状态方程： 输出方程：该电路在输入第6个计数脉冲CP后，返回原来的状态，同时输出端Y输出一个进位脉冲。因此，该电路为同步6进制加法计数器（有自启动功能）。 按功能分按功能分清零清零寄存指令寄存指令RD.QDF0d0Q0.Q.D

15、F1d1Q1.d2Q.DF2Q2QDF3d3Q3000011011101触发器状态不变触发器状态不变动画动画清零清零D1移位脉冲移位脉冲23410111QQ3Q1Q2RD000000010011101110111 1QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3QQQ从高位向低从高位向低位依次输入位依次输入动画动画111010110011000输出输出清零清零D10111QQ3Q1Q2RD10111 1QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3QQQ5移位脉冲移位脉冲786动画动画0001123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

16、 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101并并 行行 输输 出出1 清零清零0DQ2SDRDd2&F2Q1SDRDd1&F1Q0SDRDd0&F0DDQ3SDRDd3&F3DDCF3F2F1F0d0d1d2d3Q0Q1Q2Q3F3F2F1F0dQ0Q1Q2Q3F3F2F1F0d0d1d2d3Q3Q3F3F2F1F0d既能左移也能右移。既能左移也能右移。DQ2DQ1DQ01&111&1&.RDCS左移输入左移输入 待输数据由待输数据由 低位至高低位至高 位依次输入位依次

17、输入待输数据由待输数据由高位至低位高位至低位依次输入依次输入101右移输入右移输入移位控制端移位控制端000000&010动画动画右移右移串行串行输入输入左移左移串行串行输入输入UCCQ0Q1Q2Q3M1M0 CP16151413121110913456782D0D1D2D3DSRDSL CRGNDCT74LS194并行输入并行输入1010清零清零RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C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

18、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，每个触发器翻转的时间有先后，与计数脉冲不同步与计数脉冲不同步C12345678Q0Q1Q2？思考思考1、各触发器、各触发器C应如何连接？应如何连接？CRDQDQQ0F0QDQQ0F0QDQQ3F3nnnnQQQQCO0123nnnnnnQQQKJQQKJQKJKJ0123301220110011000000111111010112222210210213333321032103nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQJ QK QQQJ QK QQ QQ QQJ QK QQ Q QQ Q QQJ QK QQ

19、 Q Q QQ Q Q Q电路在输入第十六个计数脉冲CP后返回到初始的0000状态，同时进位输出端CO输出一个进位信号。因此，该电路为十六进制计数器。68二进制数二进制数Q3Q2Q1Q0脉冲数脉冲数(C)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 001234567890RDQJKQF0QJKQF1C计数脉冲计数脉冲QJKQF2QJKQQ3F3Q2Q1Q0Q0Q1Q2Q3C12345678910ROA和ROB为置0输入端，R9A和R9B为置9输入端

20、 用集成计数器实现任意模值计数器：用集成计数器实现任意模值计数器：MM为要为要设计的计数值，设计的计数值，N N为集成计数器的计数值，为集成计数器的计数值，则存在两种情况：则存在两种情况：1 1MM N N的情况的情况利用计数器的级联获得大容量利用计数器的级联获得大容量MM进制计数器；进制计数器；例采用CT74LS161构成13进制计数器 写出SM-1的二进制代码为：SM-1=S13-1=S12=1100 写出反馈置数函数。由于计数器从0开始计数，因此，反馈置数函数为： 画出连线图。32LDQ Q 写出S13的二进制代码，S13=1101； 写出反馈置零函数。由于异步置0信号为低电平0，因此：

21、 ； 画连线图。320CRQ Q Q 例例 为由两片为由两片CT74LS290CT74LS290级联组成的一百进制级联组成的一百进制异步计数器。（异步计数器。（290290进行模进行模1010计数，两片组合计数，两片组合可以进行模可以进行模100100计数）计数）由两片由两片CT74LS290CT74LS290构成的二十三进制计数器构成的二十三进制计数器（290290进行模进行模1010计数，两片组合可以进行模计数，两片组合可以进行模100100计数，计数，若要实现若要实现模模2323计数计数，需要通过置数，需要通过置数法和置零法。法和置零法。 ）VAVBUCC调转调转地地+C1+C2QQRD

22、SD5K5K5KT52/3 UCC2/3 UCC1/3 UCC011/3 UCC112/3 UCC2/3 UCCRD=1SD=0.uCR1R2.+C充电充电C放电放电12/3 UCC01101Q=0导通导通1(地地)uCR1ui+C1+C2QQRDSD5K5K5KVAVB T1348(复位端复位端)uO65271101Q=1截止截止02/3 UCC1010Q=1010 110Q=0+UCC48562713.0.01FuCCuiuoRuituCtuOt(1/3UCC)Q=0Q=1T导通，导通，C通过通过T放放电电,uC 0接通电源接通电源RD=0SD=1保持保持“0”态态RD=1SD=1上升到上升到2/3 UCCuituCtuOt暂稳态暂稳态tptp=RC ln3=1.1RC+UCC48562713.0.01FuCCuiuO2/