第八章触发器和时序逻辑电路

1、 原来的状态原来的状态下面介绍下面介绍触发器按其稳定输出状态可分为双稳态触触发器按其稳定输出状态可分为双稳态触发器、单稳态触发器、无稳态触发器等发器、单稳态触发器、无稳态触发器等 “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反馈线反馈线设原态为设原态为“0”态态0翻转为翻转为“1”态态1. 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，

2、将使将使触发器触发器 置置“1”或称或称 为为置位置位。.G1&.&G2DS称为直接置位端或直接置称为直接置位端或直接置1端端 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 2. 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 为为复位复位。.G1&.&G2称为直接复位端或直接置称为直接复位端或直接置0端端 D

3、R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&.&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，

4、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QQSDRDSDRDQn+11 0 0 置置00 1 1 置置11 1 Qn 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由真值表得出特性方程由真值表得出特性方程 nDDnQRS 1Q)( 1RD约束条件DSnQ触发器原来的状态触发器原来的状态1Qn时钟到来后时钟到来后触发器触发器接收信号后新状态接收信号后新状态基本基本R-S触发器触发器导引电路导引电路& G4SR& G3CP.&

5、G1& G2.SDRDQQ当当CP=0时时01111.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3CP当当 CP = 1 时时1打开打开11.& G1& G2.SDRDQQ& 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R，S 输入状态决定。输入状态决定。11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3CP11010102. S = 0, R= 1触发器置触发器置“0”3. S =1, R=

6、0触发器置触发器置“1”11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3CP1110011110Q=1Q=0114. 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& G3CP0 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1Qn逻辑符号逻辑符号QQSR CPSDRDnnQRS 1Q)(0 约束条件SR特性方程特性方程:不定不定不定不定QQ10 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1QnCPQ=RQ=S0 0 SR0

7、1 01 0 11 1 不定不定Qn+1QnQ Q QQ 1S CP1RQQCP从从1变变0为下降沿为下降沿CP从从0变变1为上降沿为上降沿 真值表、状态方程真值表、状态方程 与同步与同步RS触发器完全相同触发器完全相同 从触发器从触发器主触发器主触发器CP CPKQRQJS R CPF主主QJKQSRS CPF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0101RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP0110F主主封锁封锁0RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP01CP01010010

8、CP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从从保持原状态不变）。保持原状态不变）。要求要求CP高电平期间高电平期间J、K的状态保持不变。的状态保持不变。CP下降沿下降沿( )触发器触发器翻转翻转（ F从从状态与状态与F主主状态一致）。状态一致）。CP低电平时低电平时,F主主封封锁锁J、K不起作用不起作用CPRS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP 01RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP0101、J=1, K=1 设触发器原设触发器原态为态为“0”态态翻转为翻转为“1”态态11

9、 011010100101RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP010(1)J=1,K=110设触发器原设触发器原态为态为“1”态态为为“？”状态状态J=1, K=1时，每来时，每来一个时钟脉冲，状一个时钟脉冲，状态翻转一次，态翻转一次，即具即具有计数功能。有计数功能。1、J=1, K=101RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP0102、J=0，K=1 设触发器原设触发器原态为态为“1”态态翻转为翻转为“0”态态01 100101011001设触发器原设触发器原态为态为“0”态态为为“？”态态01RS CPF从从QQQQSDRD1R

10、 CPF主主QJKQSCP CP0103、J=1，K=0 设触发器原设触发器原态为态为“0”态态翻转为翻转为“1”态态10 011010100101设触发器原设触发器原态为态为“1”态态为为“？”态态RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP0104、J=0，K=0 设触发器原设触发器原态为态为“0”态态保持原态保持原态00 010001RS CPF从从QQQQSDRD1R CPF主主QJKQSCP CP01001nQJS nKQR CP高电平时高电平时F主主状态状态由由J、K决定，决定，F从从状状态不变。态不变。CP下降沿下降沿( )触发触发器翻转器翻转（ F从从状

11、态与状态与F主主状态一致）。状态一致）。nQJS nKQR Qn10 0 1 1 1 0 0Qn0 0 0 1 1 0 0 1CP高电平时高电平时F主主状态状态由由J、K决定，决定，F从从状状态不变。态不变。CP下降沿下降沿( )触发触发器翻转器翻转（ F从从状态与状态与F主主状态一致）。状态一致）。0 1 0 1 0 1 0 1 J K 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。 CPQJKSDRDQnnnQKQJ1Q特性方程特性方程: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

12、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反反馈馈线线跳转跳转& G2& G1QQSDRD& G3& G4& G5& G6CPD01101100101& G2& G1QQSDRD& G3& G4& G5& G6CPD01011110110D Qn+1 0101逻辑符号逻辑符号D CPQQRDSDQn+1 =DnCPDQD Qn+1 0101J K Qn+1 0 0 Qn 0 1

13、0 1 0 1 1 1 QnD1 CPQJKSDRDQ仍为下降沿仍为下降沿触发翻转触发翻转T CPQJKSDRDQ(保持保持)(计数计数)J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 QnnnnQQTTQ1特性方程特性方程:nnnQKQJ1Q特性方程特性方程:TCPQD=QD Qn+1 0101 CPQQDnnQ1Q特性方程特性方程:按功能分为：按功能分为：并行方式并行方式是在一个时钟脉冲作用下，数码各位同是在一个时钟脉冲作用下，数码各位同时存入或取出；时存入或取出；串行方式串行方式是在一个时钟脉冲作用是在一个时钟脉冲作用下，数码从某一端只存入或取出下，数码从某一端只存入或取

14、出1位数码，位数码，n位数位数需要需要n个时钟脉冲作用才能全部存入或取出。个时钟脉冲作用才能全部存入或取出。寄存器存取数码方式有寄存器存取数码方式有并行和串行两种并行和串行两种清零清零寄存指令寄存指令RD.QDF0d0Q0.Q.DF1d1Q1.d2Q.DF2Q2QDF3d3Q3000011011101触发器状态不变触发器状态不变RDSDd3RDSDd2RDSDd1RDSDd010清零清零1100&Q0&Q1&Q2&Q31100&QQQQ0000001110101111清零清零D1移位脉冲移位脉冲23410111QQ3Q1Q2RD0000000100111

15、01110111 1QJKFF0Q1QJKFF2QJKFF1QJKFF3QQQ从高位向低从高位向低位依次输入位依次输入111010110011000输出输出清零清零D10111QQ3Q1Q2RD10111 1QJKFF0Q1QJKFF2QJKFF1QJKFF3QQQ5移位脉冲移位脉冲786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1

16、0114左移四位左移四位101并并 行行 输输 出出1 清零清零0DQ2SDRDd2&FF2Q1SDRDd1&FF1Q0SDRDd0&FF0DDQ3SDRDd3&FF3DDCP既能左移也能右移。既能左移也能右移。DQ2DQ1DQ01&111&1&.RDCPS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右移右移串行串行输入输入左移左移串行串行输入输入并行输入并行输入UCCQ0Q1Q2

17、Q3S1S0 CP16151413121110913456782D0D1D2D3DSRDSLGNDCT74LS194DRUCCQ0Q1Q2Q3S1S0 CP161514131211109CT74LS19413456782D0D1D2D3DSRDSL GNDDR011110 00 11 01 1直接清零直接清零(异步异步)保保 持持右移右移(从从Q0向右移动向右移动)左移左移(从从Q3向左移动向左移动)并行输入并行输入 CPS1 S0功功 能能 DRDR 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

18、 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，每个触发器翻转的时间有先后，与计数脉冲不同步与计数脉冲不同步CP12345678Q0Q1Q2？思考思考1、各触发器、各触发器CP应如何连接？应如何连接？CPRDQDQQ0FF0QDQQ0FF0QDQQ3FF3 二

19、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) J0 = K0 =1 J1 = K1 = Q0J2= K2 =Q0Q1FF0 每输入一每输入一CP翻一次翻一次FF1FF2FF3J0 =K0 =1Q0 =1J1 =K1 = Q0Q0 = Q1 = 1J2 =K2 = Q1 Q0Q0 = Q1 = Q2 = 1J3 =K3= Q1 Q1 Q0J0 =K0 =1J1 =K1 = Q0J2 =K2 = Q1 Q0J3 =K3 = Q2 Q1 Q0三位同步

20、二进制加法计数器三位同步二进制加法计数器 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，当每个到当每个到 来后触发器状态是否改变要看来后触发器状态是否改变要看J、K的状态。的状态。RDQJKQQ0FF0QJKQQ1FF1QJKQQ2FF2CP计数脉冲计数脉冲CP12345678Q0Q1Q2RDQJKQQ0FF0QJKQQ1FF1QJKQQ2FF2CP计数脉冲计数脉冲 CP0= CP K0 =1 J0 =Q2K1 =1 J1 =1CP1= Q0J2=Q0Q1K2 =1CP2= CP RDQJKQQ0FF0QJKQQ1FF1QJKQQ2FF2CP计数脉冲计数脉冲 CP0= CP=0

21、K0 =1 J0 =Q2=1 K1 =1 J1 =1 CP1= Q0=0J2=Q0Q1=0K2 =1CP2= CP=0 RDQJKQQ0FF0QJKQQ1FF1QJKQQ2FF2CP计数脉冲计数脉冲011111 011111011111111111011101011111000010012010301141005000CP1= Q0CP12345Q0Q1Q2二进制数二进制数Q3Q2Q1Q0脉冲数脉冲数(CP)十进制十进制数数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

22、0 001234567890301QQJ 0122QJQK 1J00 K0123QJQQ01QK 03QK RDQJKQFF0QJKQFF1CP计数脉冲计数脉冲QJKQFF2QJKQQ3FF3Q2Q1Q001QK 301QQJ 0122QJQK 1J00 K0123QJQQ01QK 03QK Q0Q1Q2Q3CP12345678910301QQJ 0122QJQK 1J00 K01QK 0123QJQQ03QK Q1RDCP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSDCP1Q0QJKQFF0110 10清零清零0000Q1

23、RDCP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSDCP1Q0QJKQFF00置置“9”1100Q1RDCP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSDCP1Q0QJKQFF0 1 1 Q1RDCP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSDCP1Q0QJKQFF0 0 011Q1RDCP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q

24、3RDRDRDSDSDCP1Q0QJKQFF0 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Q1RDCP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSDCP1Q0QJKQFF0 0 011输入脉冲输入脉冲输出十进制输出十进制输输 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

25、S91NCT74LS290S92Q2Q1NUCCR01R02CP0CP1Q0Q3地地17814S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02CP1CP0Q1Q2Q3Q0CP1 2 3 4 5 6 7 8 9 10工作波形工作波形S92S91Q0Q3Q1Q2R01R02CP1CP0S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02CP1CP0五进制输出五进制输出计数脉冲输入计数脉冲输入CP12345Q1Q2Q3工作波形工作波形Q3Q2Q1Q00123456789100 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

26、0 001234567890例：六进制计数器例：六进制计数器Q3Q2Q1Q00 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 0六六种种状状态态1111S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02CP1CP0计数器清零计数器清零S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02CP1CP0计数器清零计数器清零&.0100(4)S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02CP1CP0计数计数脉冲脉冲S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02CP1CP0十位十位个位个位适用于具有并行预置数的计数器适用于具有并

27、行预置数的计数器例例:用置数法将用置数法将74LSl61构构成一个十进制加法计数器成一个十进制加法计数器 计数器计数器Q3 Q2 Q2Q0变化范围为变化范围为00001001。 将将D3D0预置为预置为0000，当第当第9个计数脉冲来到后个计数脉冲来到后,即即Q3 Q2 Q2 Q0 1001， 当第当第10个计数脉冲来到后个计数脉冲来到后, D3D0 预置的预置的0000将送到将送到Q3 Q2 Q2 Q0 ，计数器清零。计数器清零。0LD Q3 Q2 Q1 Q0变为变为0110，跳过，跳过00000101的的6个状态，实现十进制计数。个状态，实现十进制计数。0LD 当计数到当计数到1111状态

28、时，进位输出状态时，进位输出CO使使准备好了置数条件，当下一个脉冲到来后，准备好了置数条件，当下一个脉冲到来后，用后用后10个状态构成十进制计数器个状态构成十进制计数器 VAVBUCC调转调转地地+C1+C2QQRDSD5K5K5KV52/3 UCC2/3 UCC1/3 UCC011/3 UCC112/3 UCC2/3 UCC01101Q=0导通导通1(地地)uCR1ui+C1+C2QQRDSD5K5K5KVAVB V1348(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=1V导通，导通，C通过通过V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+UCC48562713.0.01FuCCuiuO2/3UCCRD=1SD=0Q=1Q=0V截止截止C充电充电RD=0SD=1Q=0Q=1因此暂稳态的长短因此暂稳态的长短取决于取决于RC时间常数时间常数R&uiuBuAuouituBtuotuAt短时用照明灯短时用照明灯4816