电工学（第六版）课件：时序逻辑电路

时序逻辑电路触摸式电子开关如图所示是一种触摸式电子开关，用户摸一下接触点，开关接通，等亮；再摸一下接触点，开关断开，灯灭。挡手摸接触点时，灯的状态发生变化；而当手离开接触点后，灯的状态不会改变，可见该控制电路具有记忆功能。具有记忆功能的逻辑电路称为时序逻辑电路，简称时序电路。时序逻辑电路以触发器为基本单元构成，常见的有寄存器、计数器等。如图所示为时序逻辑电路框图。从图中可以看出，由于时序逻辑电路中接有存储单元，所以电路的输出状态不仅与当时的输入状态有关，还与电路原先状态（存储单元中的信息）有关。时序逻辑框图

一、触发器

具有记忆一位二进制数码功能的逻辑电路统称为触发器，它是构成时序逻辑电路的基本单元。常用触发器按逻辑功能分有RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器等。其中RS触发器结构最为简单，它也是构成各种结构复杂触发器的基础。1．基本RS触发器

a）逻辑图

b）逻辑符号在正常工作情况下，基本RS触发器的两个输出端Q和

的状态相反，通常规定Q端的状态为触发器的状态。Q=1、

=0，称为1态；Q=0、

=1，称为0态。

端为置1端或置位端，

端为置0端或复位端。基本RS触发器真值表如下。

基本RS触发器真值表输入信号输出状态功能说明00×禁止010置0101置111保持2．

JK触发器

RS触发器在

==0时会出现不确定的输出状态，即R、S之间存在着约束关系，为了克服RS触发器的缺陷，提高触发器的使用性能，在RS触发器的基础上又发展了几种不同逻辑功能的触发器。其中JK触发器是一种功能最全、实用性最强的触发器，也是构成其他数字电路的基础之一，例如计数器等。JK触发器的逻辑符号如图所示。其中J、K为信号输入端，又称激励端；C是时钟脉冲CP的输入端。C旁的小三角表示边沿触发，小三角外无小圆圈，如图a所示，表示上升沿触发；小三角外有小圆圈，如图b所示，表示下降沿触发。

a）上升沿触发b）下降沿触发JK触发器真值表输入输出功能说明JKQn+100Qn保持010置0101置111取反

由真值表可知，这是一种下降沿触发的JK触发器，当CP脉冲下降沿来到时，有：（1）若J=0、K=0，则Qn+1=Qn，触发器保持原态不变。（2）若J=0、K=1，则Qn+1=0，触发器置0。（3）若J=1、K=0，则Qn+1=1，触发器置1。（4）若J=1、K=1，则Qn+1=，触发器状态发生翻转即“取反”。

可见JK触发器不仅可以避免输出的不确定状态，而且除了保持、置0、置1功能外，还增加了“取反”功能。3．D触发器

D触发器通常是由JK触发器演变而来的，D触发器也是触发器的主要类型之一。其逻辑符号如图所示。a）由JK触发器组成

b）上升沿触发

c）下降沿触发D触发器有四个控制端，其中

、

、CP端的功能与JK触发器一样，端和

端也称为异步操作端，用于异步直接置1和置0（也称直接置位复位端），平时都应处于高电平。D端的控制功能如下：当D=1时，触发后输出为“1”；当D=0时，触发后输出为“0”。D触发器真值表DQn+11100

二、寄存器如图所示，在使用计算器进行“3+5”的运算时，当通过按键把数字“3”输入后，显示屏显示“3”，然后输入“+”，“3”仍然存在，输入数字“5”后，“3”便消失了，此时前面输入的“3”的信息并未被删除，而是被存放到“寄存器”中，以便做加法运算时使用。计算器做加法运算数码寄存器是一种最简单的寄存器，它只具有接收数码和清除原有数码的功能。如图所示为由4个D触发器组成的四位数码寄存器。在该电路中，D0~D3为4位被存数码，分别介入各触发器的D端，当CP信号上升沿时，。1．数码寄存器

四位数码寄存器

2．移位寄存器

移位寄存器除了具有寄存数码的功能外，还具有数码移位的功能。常用的移位寄存器有单向移位寄存器和双向移位寄存器。单向移位寄存器可以实现存储数码的单向右移；双向移位寄存器在移位控制信号的作用下，既可以实现右移，又可以实现左移。。四位右移寄存器四位右移寄存器状态表四位右移寄存器工作波形图

三、计数器在数字系统中，把用来统计和存储输入脉冲个数的电路称为计数器，它不仅用于计数，也可用于定时、分频等，是数字电路中基本逻辑部件之一。

a）里程表

b）点钞机

c）可逆计数器

d）测速仪1.二进制计数器

计数器种类很多，按数制不同可以分为二进制计数器、十进制计数器；按功能不同可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；按工作方式不同可分为同步计数器和异步计数器。在时钟脉冲作用下，各触发器的状态翻转按二进制数码规律计数的逻辑电路称为二进制计数器。

各个应翻转的触发器状态更新有先有后，故称异步计数器，也称串行计数器。4个JK触发器构成的四位二进制异步加法计数器（1）异步加法计数器

每输入一个脉冲，就进行一次加1运算的计数器称为加法计数器，也称递增计数器。四位二进制异步加法计数器状态表四位二进制异步加法计数器状态图四位二进制异步加法计数器波形图（2）异步减法计数器

4个JK触发器构成的四位二进制异步减法计数器四位二进制异步减法计数器状态表四位二进制异步减法计数器状态表（续表）2.十进制计数器

十进制是人们熟悉和习惯使用的计数方式，所以十进制计数器