触发器和时序逻辑电路课件2

觸發器和時序邏輯電路時序邏輯電路的特點：組合邏輯電路的特點：由門電路組成，不具有記憶功能特點：輸出變數的狀態完全由當時的輸入變數的狀態決定，與電路原狀態無關。由觸發器組成，具有記憶功能特點：輸出變數的狀態由當時的輸入變數的狀態和電路原態共同決定。觸發器按穩定工作狀態可分：雙穩態觸發器單穩態觸發器無穩態觸發器RS觸發器JK觸發器D、T觸發器9.1雙穩態觸發器特點：1、有兩個穩定狀態“0”態和“1”態；2、能根據輸入信號將觸發器置成“0”或“1”態；3、輸入信號消失後，被置成的“0”或“1”態能保存下來，即具有記憶功能。雙穩態觸發器：是一種具有記憶功能的邏輯單元電路，它能儲存一位二進位碼。一、R－S

觸發器兩互補輸出端1.基本

R－S觸發器兩輸入端&QQ.G1&.G2SDRD回饋線(1)電路結構和工作原理一般所說的觸發器的狀態指Q的狀態101)SD=1，RD=0；1010QQ.G1&.&G2SDRDQ=0，

Q=1；Q=0，

Q=1稱為複位狀態對應的輸入端RD稱為置0端工作原理：011100QQ.G1&.&G2SDRD2)SD=0，RD=1；Q=1，

Q=0；Q=1，

Q=0稱為置位狀態對應的輸入端SD稱為置1端3)SD=1，RD=1；保持原態11設原態為“0”態010011QQ.G1&.&G2SDRD設原態為“1”態QQ.G1&.&G2SDRD11100011保持為“0”態保持為“1”態110011111110若G1先翻轉，則觸發器為“0”態“1”態當信號SD=RD

=0同時變為1時，由於與非門的翻轉時間不可能完全相同，觸發器狀態可能是“1”態，也可能是“0”態，不能根據輸入信號確定。QQ.G1&.&G2SDRD10若先翻轉4)SD=0，RD=0；基本

R－S

觸發器狀態表邏輯符號QQSDRD低電平有效SDRDQ100置0011置111不變保持00同時變1後不確定功能2.可控

RS

觸發器基本R-S觸發器控制電路&G4SR&G3C.&G1&G2.SDRDQQ時鐘脈衝當CP=0時011

R，S

輸入狀態不起作用。

觸發器狀態不變11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP

SD，RD為直接置位和直接複位端。不受CP控制。不用時接高電平。被封鎖被封鎖當CP=1時1打開觸發器狀態由R、S

輸入狀態決定。11打開.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP(1)S=0,R=00011觸發器保持原態1101010(2)S=0,R=1觸發器置“0”(3)S=1,R=0觸發器置“1”11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3C1110011110若先翻若先翻Q=1Q=011(4)S=1,R=1當時鐘由

1變0後觸發器狀態不定11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP可控RS狀態表00SR01010111不定Qn+1QnQn—時鐘到來前觸發器的狀態Qn+1—時鐘到來後觸發器的狀態邏輯符號QQSR

CPSDRDCP高電平時觸發器狀態由R、S確定例：畫出可控R－S

觸發器的輸出波形RSC不定不定可控R－S狀態表C高電平時觸發器狀態由R、S確定QQ0100SR01010111不定Qn+1Qn存在問題：時鐘脈衝不能過寬，否則出現空翻現象，即在一個時鐘脈衝期間觸發器翻轉一次以上。C克服辦法：採用JK觸發器或D

觸發器00SR01010

111

不定Qn+1QnQ=SQ=R二、主從JK觸發器1.電路結構從觸發器主觸發器回饋線C

C

CF主JKRS

CF從QQQSDRD1互補時鐘控制主、從觸發器不能同時翻轉2.工作原理01F主打開F主狀態由J、K決定，接收信號並暫存。F從封鎖F從狀態保持不變。01CRS

CF從QQQSDRD1

CF主JKC

C0110狀態保持不變。從觸發器的狀態取決於主觸發器，並保持主、從狀態一致，因此稱之為主從觸發器。F從打開F主封鎖0RS

CF從QQQSDRD1

CF主JKC

C01C01010010C高電平時觸發器接收信號並暫存（即F主狀態由J、K決定，F從狀態保持不變）。要求C高電平期間J、K的狀態保持不變。C下降沿()觸發器翻轉（F從狀態與F主狀態一致）。C低電平時,F主封鎖J、K不起作用CRS

CF從QQQSDRD1

CF主JKC

01RS

CF從QQQSDRD1

CF主JKC

C010分析JK觸發器的邏輯功能(1)J=1,K=1

設觸發器原態為“0”態翻轉為“1”態110110101001狀態不變主從狀態一致狀態不變01RS

CF從QQQSDRD1

CF主JKC

C010(1)J=1,K=110設觸發器原態為“1”態為“？”狀態J=1,K=1時，每來一個時鐘脈衝，狀態翻轉一次，即具有計數功能。(1)J=1,K=1跳轉01RS

CF從QQQSDRD1

CF主JKC

C010(2)J=0，K=1

設觸發器原態為“1”態翻轉為“0”態01100101011001設觸發器原態為“0”態為“？”態01RS

CF從QQQSDRD1

CF主JKC

C010(3)J=1，K=0

設觸發器原態為“0”態翻轉為“1”態10011010100101設觸發器原態為“1”態為“？”態RS

CF從QQQSDRD1

CF主JKC

C010(4)J=0，K=0

設觸發器原態為“0”態保持原態00010001保持原態保持原態RS

CF從QQQSDRD1

CF主JKC

C01001結論：C高電平時F主狀態由J、K決定，F從狀態不變。C下降沿()觸發器翻轉（F從狀態與F主狀態一致）。3.JK觸發器的邏輯功能Qn10011100Qn00010101Qn+1QnS'R'01C高電平時F主狀態由J、K決定，F從狀態不變。C下降沿()觸發器翻轉（F從狀態與F主狀態一致）。J

K

Qn

Qn+100011011JK觸發器狀態表01010101J

K

Qn+100Qn

01010111QnJK觸發器狀態表(保持功能)

(置“0”功能)

(置“1”功能)(計數功能)C下降沿觸發翻轉SD

、RD為直接置1、置0端，不受時鐘控制，低電平有效，觸發器工作時SD

、RD應接高電平。邏輯符號

CQJKSDRDQ特徵方程：Qn+1=JQn+KQn例：JK

觸發器工作波形CJKQ下降沿觸發翻轉基本R-S觸發器導引電路&G2&G1QQSDRD&G3&G4&G5&G6CD三、維持阻塞D

觸發器1.電路結構回饋線&G2&G1QQSDRD&G3&G4&G5&G6CD2.邏輯功能01（1）D

=01觸發器狀態不變0當C

=0時110當C

=1時0101觸發器置“0”封鎖在C

=1期間，觸發器保持“0”不變&G2&G1QQSDRD&G3&G4&G5&G6CD2.邏輯功能01（1）D

=10觸發器狀態不變1當C

=0時111當C

=1時0110觸發器置“1”封鎖在C

=1期間，觸發器保持“1”不變封鎖D觸發器狀態表D

Qn+1

0101上升沿觸發翻轉邏輯符號DCQQRDSDC上升沿前接收信號，上升沿時觸發器翻轉，（其Q的狀態與D狀態一致；但Q的狀態總比D的狀態變化晚一步，即Qn+1=Dn；上升沿後輸入D不再起作用，觸發器狀態保持。即(不會空翻)結論：例：D

觸發器工作波形圖CDQ上升沿觸發翻轉四、觸發器邏輯功能的轉換1.將JK觸發器轉換為D

觸發器

當J=D，K=D時，兩觸發器狀態相同D1

CQJKSDRDQ仍為下降沿觸發翻轉D：Qn+1=JQn+KQnJK：

Qn+1=D

當D=1即J=1，K=0時Qn+1=1當D=0即J=0，K=1時Qn+1=02.將JK觸發器轉換為

T

觸發器T

CQJKSDRDQT：當J=K時，兩觸發器狀態相同Qn+1=JQn+KQnJK：

Qn+1=TQn+TQn

3.將D

觸發器轉換為T´觸發器

CQQDD：Qn+1=QnT′：

Qn+1=D

9.2寄存器一個觸發器只能存放一位二進位數，存放n

位二進位時，要n個觸發器。按功能分數碼寄存器移位寄存器寄存器：暫時存放參與運算的數據和運算結果組成：由觸發器和門電路組成存入數碼方式取出數碼方式並行串行並行串行四種組合寄存器分類：並行輸入/並行輸出串行輸入/並行輸出並行輸入/串行輸出串行輸入/串行輸出F3F2F1F0d0d1d2d3Q0Q1Q2Q3F3F2F1F0dQ0Q1Q2Q3F3F2F1F0d0d1d2d3Q3Q3F3F2F1F0d一、數碼寄存器僅有寄存數碼的功能。

清零寄存指令通常由D觸發器或R-S觸發器組成並行輸入方式RD..QDF0d0Q0.Q.DF1d1Q1.d2Q.DF2Q2QDF3d3Q300001101寄存數碼1101觸發器狀態不變RDSDd3RDSDd2RDSDd1RDSDd010清零1100寄存指令&Q0&Q1&Q2&Q3取數指令1100並行輸出方式&&&&QQQQ00000011狀態保持不變10101111二、移位寄存器不僅能寄存數碼，還有移位的功能。

所謂移位，就是每來一個移位脈衝，寄存器中所寄存的數據就向左或向右順序移動一位。左移：右移：d3d2d1d0高位先進d3d2d1d0低位先進d3d2d3d2d3d1d2d3d1d0d0d0d1d0d1d2d3d0d1d2寄存數碼左移寄存器清零D1移位脈衝23410111QQ3Q1Q2RD0000000100101011010110111011QJKF0Q0QJKF2QJKF1QJKF3數據依次向左移動，稱左移寄存器，輸入方式為串行輸入。QQQ從高位向低位依次輸入1110010110011000輸出串行輸出方式清零D10111QQ3Q1Q2RD10111011QJKF0Q0QJKF2QJKF1QJKF3QQQ5移位脈衝786再輸入四個移位脈衝，1011由高位至低位依次從Q3端輸出。左移寄存器波形圖12345678C1111011DQ0Q3Q2Q11110待存數據1011存入寄存器0111從Q3取出四位左移移位寄存器狀態表0001123移位脈衝Q2Q1Q0移位過程Q3寄存數碼D001110000清零110左移一位001011左移二位01011左移三位10114左移四位101串行輸出再繼續輸入四個移位脈衝,從Q3端串行輸出1011數碼環形移位寄存器Q1DF1Q2DF2Q3DF3Q0DF0CSDRDRDRD環形移位寄存器波形9.3計數器功能：統計時鐘脈衝的個數。分類加法計數器減法計數器可逆計數器(按計數功能)非同步計數器同步計數器(按計數脈衝引入方式)

二進制計數器十進制計數器

N

進制計數器(按計數制)要構成n位二進位計數器，需用n個具有計數功能的觸發器。特點：各位觸發器狀態變換的時間先後不一，只有在前級觸發器翻轉後,後級觸發器才能翻轉。連線簡單，但速度慢。非同步計數器：計數脈衝C不是同時加到各位觸發器。最低位觸發器由計數脈衝觸發翻轉，其他各位觸發器需由相鄰低位觸發器輸出的進位脈衝來觸發。同步計數器：計數脈衝同時接到各位觸發器，特點：工作速度快。但接線較複雜。各觸發器狀態的變換與計數脈衝同步。三位同步計數器

計數脈衝同時加到各位觸發器上。RDQ0J0K0Q0Q0F0Q1J1K1Q1Q1F1Q2J2K2Q2Q2F2C計數脈衝一、同步計數器解題步驟：(1)分析電路組成：JK觸發器，下跳沿觸發，同步(2)寫出各輸入端驅動方程：F0：J0=K0=1F1：J1=K1=Q0F2：J2=K2=Q0Q1(3)列狀態表：12010301141008000001000011111111000011110000001111000051011111006110110000CJ1=K1=Q0Q2Q1Q0J2=K2=Q0Q1J0=K012345678Q0Q1Q2(4)分析邏輯功能：八進制同步加法計數器(5)畫波形圖：RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C計數脈衝二、非同步計數器

計數脈衝不是同時加到各位觸發器上。

C0=C

K0=1

J0=Q2K1=1

J1=1C1=Q0J2=Q0Q1K2=1C2=C

RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C計數脈衝(1)分析電路組成：JK，下沿觸發，非同步(2)寫出各輸入端驅動方程：CJ2=Q0Q1K2=1J1=K1=1K0=1

J0=Q2Q2Q1Q0011111011111111111011101011111000010012010301141005000五進制非同步加法計數器。(3)列狀態表：(4)分析邏輯功能：（5）波形圖：C12345Q0Q1Q2三、中規模數字積體電路計數器CT74LS290(T1290)二-五-十進位集成計數器Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0邏輯功能及外引線排列110

10清零0000Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0（1）R01、

R02：置“0”輸入端邏輯功能邏輯功能及外引線排列0置“9”1100Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0（1）S91、

S92：置“9”輸入端邏輯功能

1

1

邏輯功能及外引線排列Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0計數功能

0

011Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0

0

011輸入脈衝輸出二進位輸入脈衝輸出五進制Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0

0

011輸入脈衝輸出十進位CT74LS290功能表輸入輸出Q2Q3R01S92S91R02Q1Q011011011000000001010R01S92S91R02有任一為“0”有任一為“0”計數清零置9

四、任意進制計數器例：用一片CT74LS290可構成十進位計數器，如將十進位計數器適當改接，利用其清零端進行回饋清零，則可得出十以內的任意進制計數器。利用回饋置“0”法可用已有的計數器得出小於原進制的計數器。回饋置“0”法：當滿足一定的條件時，利用計數器的複位端強迫計數器清零，重新開始新一輪計數。用一片CT74LS290構成十以內的任意進制計數器例：六進制計數器二進位數Q3Q2Q1Q0脈衝數(C)十進位數0123456789100000000100100011010001010110011110001001000001234567890六種狀態例：六進制計數器Q3Q2Q1Q000000001001000110100010101100111100010010000六種狀態

當狀態0110（6）出現時，將Q2=1，Q1=1送到複位端R01和R02，使計數器立即清零。狀態0110僅瞬間存在。CT74LS290為非同步清零的計數器回饋置“0”實現方法:1111六進制計數器：S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0計數脈衝計數器清零七進制計數器：S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0計數脈衝計數器清零&.二片CT74LS290可構成100以內的計數器例：六十進位計數器S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0計數脈衝十位個位六進制十進位S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0計數脈衝21.4555定時器及其應用

555定時器是一種將模擬電路和數字電路相結合的中規模積體電路。一、555定時器的結構及工作原理(1)分壓器：由三個等值電阻構成(2)比較器：由兩個運放C1和C2構成(3)R-S觸發器(4)放電開關管T555定時器在工業控制、定時、檢測、報警等方面有廣泛應用。按外部連接不同，可構成單穩態觸發器、多諧振蕩器等電路。結構構成：當u+>u-時，輸出“1”當u+<u-時，輸出“0”VAVB輸出端

電壓控制端高電平觸發端低電平觸發端放電端複位端UCC分壓器比較器R-S觸發器放電管地++C1++C2QQRDSD5K5K5KT24567831<2/3UCC<1/3UCC10>2/3UCC>1/3UCC01<2/3UCC>1/3UCC11>2/3UCC<1/3UCC00RDSDV6V2比較結果1/3UCC不允許2/3UCC++C1++C2..5K5K5KVAVBUCCRDSD562V6V2<2/3UCC<1/3UCC>2/3UCC>1/3UCC<2/3UCC>1/3UCCQT10保持導通截止保持綜上所述，555功能表為：QQRDSDT輸出RDSD101011QT10保持導通截止保持二、由555定時器組成的多諧振蕩器

多諧振蕩器是一種無穩態觸發器，接通電源後，不需外加觸發信號，就能產生矩形波輸出。由於矩形波中含有豐富的諧波，故稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器是一種常用的脈衝波形發生器。UCC++C1++C2QQRDSD...5K5K5KVAVBT13245678(複位端)(地)uO由555定時器組成的多諧振蕩器接通電源通電前uC=0011100>2/3UCCRD=1SD=0..uCR1R2.+–C充電C放電1<1/3UCC多諧振蕩器工作原理：接通電源，電容C兩端電壓不能突變，uC=0;VA=VB<1/3UCC，故C1=1，C2=0，所以Q=1，Q=0T截止，C、E之間相當於斷開，電源經R1R2對C充電。(2)當C充電至uC>2/3UCC時，VA=VB>2/3UCC，故C1=0，

C2=1，所以Q=0，Q=1。T飽和，uC經R2、T放電。(3)當uC放電到<1/3UCC時，回到步驟(1)，依次迴圈。48562713+UCCuO.uC..CR1R2tp1tp22/3UCC1/3UCCRD=1SD=0Q=1Q=0T截止Q=0Q=1T導通RD=0SD=1tp1=(R1+R2)Cln2=0.7(R1+R2)Ctp2=R2Cln2=0.7R2CT=tp1+tp2=0.7(R1+2R2)C接通電源C充電C放電uCtOuOtO.uC.+UCC4876213CR1R25.例：多諧振蕩器構成水位監控報警電路