1、14.1 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第 14 章 觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路14.2 寄存器14.4 由 555 定時(shí)器組成的單穩(wěn) 態(tài)觸發(fā)器和無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 14.3 計(jì)數(shù)器14.5 應(yīng)用舉例14.1 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第 14 章 觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路14數(shù)字電路按照功能的不同分為兩類：組合邏輯電路；時(shí)序邏輯電路。第 14 章 觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)：它的輸出狀態(tài)不僅決定于當(dāng)時(shí)的輸入狀態(tài)，而且還與電路的原來(lái)狀態(tài)有關(guān)，也就是時(shí)序邏輯電路具有記憶功能。組合邏輯電路的特點(diǎn)：只由邏輯門電路組成，它的輸出變量狀態(tài)完全由當(dāng)時(shí)的輸入變量的組合狀態(tài)來(lái)決定，而與電路的原來(lái)狀態(tài)無(wú)關(guān)，它不具有記憶功能。觸發(fā)器是時(shí)序邏輯電路的

2、基本單元。數(shù)字電路按照功能的不同分為兩類：組合邏輯電路；時(shí)序邏輯電14.1 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器14.1.1 RS 觸發(fā)器兩互補(bǔ)輸出端一 基本 RS 觸發(fā)器&QQ.G1&.G2SDRD反饋線1、觸發(fā)器結(jié)構(gòu)：3、兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：復(fù)位狀態(tài)(0 態(tài));置位狀態(tài)(1 態(tài));置位輸入端復(fù)位輸入端SRQ邏輯符號(hào)2、邏輯符號(hào)：14.1 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器14.1.1 RS 觸發(fā)器兩互補(bǔ)輸4、觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系1001設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)。翻轉(zhuǎn)為“0”態(tài)(1) SD=1，RD = 01010QQ.G1&.&G2SDRD4、觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系1001設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)1001110觸發(fā)器保

3、持“0”態(tài)不變復(fù)位0QQ.G1&.&G2SDRD結(jié)論: 當(dāng) SD =1，RD = 0 時(shí)， 不論觸發(fā)器原為何態(tài)， 將使觸發(fā)器置“0”或稱 為復(fù)位。1 0 0 置 0SDRDQ功能設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)1001110觸發(fā)器保持“0”態(tài)不變復(fù)位0Q01設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)011100翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)(2) SD=0，RD = 1QQ.G1&.&G2SDRD01設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)011100翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)(2) SD=設(shè)原態(tài)為“1”態(tài)0110001觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變置位1QQ.G1&.&G2SDRD結(jié)論: 當(dāng) SD =0，RD = 1 時(shí)， 不論觸發(fā)器原為何態(tài)， 將使觸發(fā)器置“1”或稱 為置位。0 1 1 置

4、 11 0 0 置 0SDRDQ功能設(shè)原態(tài)為“1”態(tài)0110001觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變置位1Q11設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)010011保持為“0”態(tài)(3) SD=1，RD = 1QQ.G1&.&G2SDRD11設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)010011保持為“0”態(tài)(3) SD=設(shè)原態(tài)為“1”態(tài)1110001觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變1QQ.G1&.&G2SDRD結(jié)論: 當(dāng) SD =1，RD = 1 時(shí)， 不論觸發(fā)器原為何態(tài)， 觸發(fā)器將保持原態(tài)不變 或稱為保持。1 1 Q 保持0 1 1 置 11 0 0 置 0SDRDQ功能設(shè)原態(tài)為“1”態(tài)1110001觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變1QQ.總結(jié)：當(dāng)復(fù)位信號(hào)有效時(shí)：清零當(dāng)復(fù)

5、位信號(hào)消失時(shí)：保持復(fù)位操作：當(dāng)復(fù)位信號(hào)有效時(shí)：置1當(dāng)復(fù)位信號(hào)消失時(shí)：保持置位操作：總結(jié)：當(dāng)復(fù)位信號(hào)有效時(shí)：清零當(dāng)復(fù)位信號(hào)消失時(shí)：保持復(fù)位操作：110011111110(4) SD=0，RD = 0QQ.G1&.&G2SDRD10若先翻轉(zhuǎn)復(fù)位信號(hào)和置位信號(hào)同時(shí)有效時(shí)復(fù)位信號(hào)和置位信號(hào)消失時(shí)若G2先翻轉(zhuǎn)：則觸發(fā)器為“1”態(tài)若G1先翻轉(zhuǎn)：則觸發(fā)器為“0”態(tài)記憶狀態(tài)不定110011111110(4) SD=0，RD = 0QQ.5、基本 RS 觸發(fā)器狀態(tài)表邏輯符號(hào)RD(Reset Direct)-直接置“0”端(復(fù)位端)SD(Set Direct)-直接置“1”端(置位端)QQSDRDSDRDQ1 0

6、 0 置00 1 1 置11 1 Q 保持0 0 同時(shí)變 1后不確定功能低電平有效5、基本 RS 觸發(fā)器狀態(tài)表邏輯符號(hào)RD(Reset DRDSDQQ置1置0不定例：根據(jù)輸入波形畫出輸出波形，設(shè)觸發(fā)器初態(tài)為0。保持不合理輸入保持RDSDQQ置1置0不定例：根據(jù)輸入波形畫出輸出波形，設(shè)觸發(fā)基本R-S觸發(fā)器導(dǎo)引電路&G4SR&G3CP.&G1&G2.SDRDQQ時(shí)鐘脈沖二、 可控 RS 觸發(fā)器基本R-S觸發(fā)器導(dǎo)引電路&G4SR&G3CP.&G1&G2.當(dāng)CP=0時(shí)011 R，S 輸入狀態(tài) 不起作用。 觸發(fā)器狀態(tài)不變11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP SD，RD 用于預(yù)置觸發(fā)器的初

7、始狀態(tài)， 工作過(guò)程中應(yīng)處于高電平1，對(duì)電路工作狀態(tài)無(wú)影響。被封鎖被封鎖當(dāng)CP=0時(shí)011 R，S 輸入狀態(tài)11.&G1&G2.S111.&G1&G2.QQ&G4SR&G3CP當(dāng) CP = 1 時(shí)門 G3 的輸出為門 G4 的輸出為基本R-S觸發(fā)器的兩個(gè)輸入為：根據(jù)基本 RS 觸發(fā)器狀態(tài)表：保持不定置0置1功能S置位端R復(fù)位端“1”有效111.&G1&G2.QQ&G4SR&G3CP當(dāng) CP = RSCP不定不定CP1時(shí)觸發(fā)器狀態(tài)由R、S確定QQ01例：畫出可控 RS 觸發(fā)器的輸出波形同步 RS狀態(tài)表0 0 SR0 1 01 0 11 1 不定Qn+1Qn保持CP0時(shí)觸發(fā)器狀態(tài)不變置1置0不定封鎖

8、封鎖封鎖RSCP不定不定CP1時(shí)QQ01例：畫出可控 RS 觸發(fā)器14.1.2 JK 觸發(fā)器1.電路結(jié)構(gòu)從觸發(fā)器主觸發(fā)器反饋線CPCP CF主JKRS CF從QQQSDRD1互補(bǔ)時(shí)鐘控制主、從觸發(fā)器不能同時(shí)翻轉(zhuǎn)14.1.2 JK 觸發(fā)器1.電路結(jié)構(gòu)從觸發(fā)器主觸發(fā)器反饋2. 工作原理01F主打開F主狀態(tài)由J、K決定，接收信號(hào)并暫存。F從封鎖F從狀態(tài)保持不變。01CPRS CF從QQQSDRD1 CF主JKCP CP012. 工作原理01F主打開F主狀態(tài)由J、K決定，接收信號(hào)并暫10狀態(tài)保持不變。從觸發(fā)器的狀態(tài)取決于主觸發(fā)器，并保持主、從狀態(tài)一致，因此稱之為主從觸發(fā)器。F從打開F主封鎖0RS CF

9、從QQQSDRD1 CF主JKCP CP01CP01010狀態(tài)保持不變。從觸發(fā)器的狀態(tài)取決于主觸發(fā)器，并保持主、從10010CP高電平時(shí)觸發(fā)器接收信號(hào)并暫存（即F主狀態(tài)由J、K決定，F(xiàn)從狀態(tài)保持不變）。要求CP高電平期間J、K的狀態(tài)保持不變。CP下降沿( )觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)（ F從狀態(tài)與F主狀態(tài)一致）。CP低電平時(shí),F主封鎖J、K不起作用CRS CF從QQQSDRD1 CF主JKC 10010CP高電平時(shí)觸發(fā)器接收信號(hào)并暫存（即F主狀態(tài)由J、JK觸發(fā)器的邏輯功能Qn10 0 1 1 1 0 0Qn 0 10 0 0 1 01 0 1Qn+1 SRQn由可控RS-FF狀態(tài)表 J K Qn S R Qn

10、+1 0 0 0 1 1 0 1 1 JK觸發(fā)器特性表0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 J=0, K=0 時(shí)0 0 J=0, K=1 時(shí)0 0 0 1 J=1, K=0 時(shí)1 0 0 0 J=1, K=1 時(shí)1 0 0 1 JK觸發(fā)器的邏輯功能Qn10 1 J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn JK觸發(fā)器特性表(保持功能) (置“0”功能) (置“1”功能) (計(jì)數(shù)功能)C下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)SD 、 RD為直接置 1、置 0 端，不受時(shí)鐘控制，低電平有效，邏輯符號(hào) CQJKSDRDQCP高電平時(shí)F主狀態(tài)由J、K決定，F(xiàn)從狀態(tài)不變。C下降沿( )觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)（ F

11、從狀態(tài)與F主狀態(tài)一致）。觸發(fā)器工作時(shí)，SD 、RD應(yīng)接高電平。J K Qn+1 0 例：JK 觸發(fā)器工作波形CPJKQ下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)CP時(shí)的JK決定Q該輸出什么，CP時(shí)輸出來(lái)。例：JK 觸發(fā)器工作波形CPJKQ下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)CP時(shí)的J14.1.3 D 觸發(fā)器1、由JK 觸發(fā)器構(gòu)成 D 觸發(fā)器：SRQJ1JK1KC1CP1D邏輯圖J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn JK觸發(fā)器狀態(tài)表 由JK 觸發(fā)器狀態(tài)表可知，當(dāng) J K 時(shí)，在 CP 的下降沿觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為(或保持)與J的狀態(tài)一致。 令D=J, 則： 成為D觸發(fā)器14.1.3 D 觸發(fā)器1、由JK 觸發(fā)器構(gòu)成 D

12、觸發(fā)器D 觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)表圖形符號(hào)SRQD1DC1CPD 觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)表 Dn Qn+1 0 0 1 1注意：由JK 觸發(fā)器構(gòu)成 D 觸發(fā)器，CP脈沖的下降沿翻轉(zhuǎn)。2、維持阻塞型D 觸發(fā)器：上升沿 D 觸發(fā)器圖形符號(hào)SRQD1DC1CP注意：維持阻塞型D 觸發(fā)器，CP脈沖的上升沿翻轉(zhuǎn)。 觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)狀態(tài)，取決與CP脈沖的上升時(shí)D的狀態(tài)。D 觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)表圖形符號(hào)SRQD1DC1CPD 觸發(fā)器Q1DC1CPD 觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為 T 觸發(fā)器 3、由 D 觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為 T 觸發(fā)器則：每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖，翻轉(zhuǎn)一次，具有計(jì)數(shù)功能。CP1 2 3 4 5 6 7 8Q0Q1DC1CPD 觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為

13、T 觸發(fā)器 3、由 D 觸計(jì)數(shù)脈沖數(shù)二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)Q3 Q2 Q1 Q0012345678 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 00 12345678計(jì)數(shù)脈沖數(shù)二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)Q3 Q2 Q1 Q0 9 10 11 12 13 14 15 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 19 101112131415 16 0 0 0 0 0 四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表14.3.1 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器低位由1變0時(shí)，高位翻轉(zhuǎn)1次計(jì)數(shù)規(guī)

14、律：最低位，每一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖翻轉(zhuǎn)1次計(jì)數(shù)二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)Q3 Q2 Q1 Q00 0 QJKFF3QJKFF2QJKFF1QJKFF0清零可用四個(gè)主從型 JK 觸發(fā)器來(lái)組成異步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。Q3Q2Q0Q1CPCPCPCP計(jì)數(shù)脈沖由于計(jì)數(shù)脈沖不是同時(shí)加到各觸發(fā)器，它們狀態(tài)的變換有先有后，因而是異步計(jì)數(shù)器。1. 異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖從最低位送入。每個(gè)觸發(fā)器 J、K 端懸空，相當(dāng)于 1，故具有計(jì)數(shù)功能。低位的輸出作為高位的計(jì)數(shù)脈沖。QJKFF3QJKFF2QJKFF1QJKFF0清零可用四個(gè)以三位為例Q0Q1Q2CP1 2 3 4 5 6 7 8二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的工作波形圖以三位為例Q0

15、Q1Q2CP1 2 3 脈沖數(shù)(CP)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 二 進(jìn) 制 數(shù) Q2 Q1 Q0 2. 同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)脈沖同時(shí)接到各位觸發(fā)器，各觸發(fā)器同時(shí)翻轉(zhuǎn)。 最低位觸發(fā)器F0每來(lái)一個(gè)脈沖就翻轉(zhuǎn)一次； F1：當(dāng)Q0=1時(shí)，再來(lái)一個(gè)脈沖則翻轉(zhuǎn)一次； F2：當(dāng)Q0=Q1= 1時(shí)，再來(lái)一個(gè)脈沖則翻轉(zhuǎn)一次。 分析計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表可以看出；令：J2 = K2 = Q1Q0令：J1 = K1 = Q0令：J0 = K0 =1脈沖數(shù)0 0 0 0 第四位觸發(fā)器 F3 ，在 Q2

16、 = Q1 = Q0 = 1 時(shí)再來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖才翻轉(zhuǎn)，故 J3 = K3 = Q2Q1Q0 。由上述邏輯關(guān)系可得出同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的邏輯圖QFF3QFF2QFF1QFF0Q3Q2Q0Q1CPJKJKJKJK由主從型 JK 觸發(fā)器組成的同步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 第四位觸發(fā)器 F3 ，在 Q2 = Q1 = Q0C12345678Q0Q1Q2 各觸發(fā)器狀態(tài)的變換和計(jì)數(shù)脈沖同步C12345678Q0Q1Q2 各觸發(fā)器狀態(tài)的變換和計(jì)14.3.2 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器8421 碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表 計(jì)數(shù) 脈沖數(shù) 二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)Q3 Q2 Q1 Q0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0

17、 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9進(jìn)位1. 同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 與二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器比較，來(lái)第十個(gè)脈沖不是由 1001 變?yōu)?1010，而是恢復(fù) 0000。如果仍由四個(gè)主從型 JK 觸發(fā)器組成。J、K 端的邏輯關(guān)系式應(yīng)作如下修改： (1)第一位觸發(fā)器 FF0 ，每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次，故 J0 = 1， K0 = 1 ； (2)第二位觸發(fā)器 FF1 ，在Q0= 1 時(shí)再來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖才翻轉(zhuǎn)，但在 Q3 = 1 時(shí)不

18、得翻轉(zhuǎn)，故 ，K1 = Q0 ；14.3.2 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器8421 碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的狀 (3) 第三位觸發(fā)器 FF2 ，在 Q1 = Q0 = 1 時(shí)再來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖翻轉(zhuǎn)，故 J2 = Q1Q0 ，K2 = Q1Q0 ； (4) 第四位觸發(fā)器 FF3 ，在 Q2 = Q1= Q0 = 1 時(shí)再來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖才翻轉(zhuǎn)，當(dāng)來(lái)第十個(gè)脈沖時(shí)應(yīng)由 1 翻轉(zhuǎn)為 0，故 J3 = Q2 Q1Q0 ，K3 = Q0 。由上述邏輯關(guān)系可得出同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的邏輯圖QFF3QFF2QFF1QFF0Q3Q2Q0Q1CPJKJKJKJK由主從型 JK 觸發(fā)器組成的同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器清零計(jì)數(shù)脈沖 (3) 第三位

19、觸發(fā)器 FF2 ，在 Q1 = Q0 十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的工作波形圖CP1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Q0Q1Q2Q3十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的工作波形圖CP1 2 2. 二 五 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器R0(1) 和 R0(2) 是清零輸入端； 1 2 3 4 5 6 714 13 12 11 10 9 8CT74LS290UCC R0(1) R0(2) CP1 CP0 Q0 Q3Q2 Q1S9(1)S9(2)GNDCT74LS290 型計(jì)數(shù)器外引線排列圖S9(1) 和 S9(2) 是置“9”輸入端。用于清零 0000 兩個(gè)時(shí)鐘脈沖輸入端 CP0 和 CP1 。用于預(yù)置 9 1001用于輸入計(jì)數(shù)脈沖 。

20、數(shù)據(jù)輸出端2. 二 五 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器R0(1) 和 R0(2 R0(1) R0(2) S9(1) S9(2) Q3 Q2 Q1 Q0 1 10 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 00 00 計(jì) 數(shù)計(jì) 數(shù)計(jì) 數(shù)計(jì) 數(shù)CT74LS290 型計(jì)數(shù)器的功能表 R0(1) R0(2) S9(1) S9CT74LS290 型計(jì)數(shù)器的邏輯圖 FF0構(gòu)成一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖輸入CP0數(shù)據(jù)輸出Q0 FF1、 FF2、 FF3構(gòu)成五進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖輸入CP1數(shù)據(jù)輸出Q3 Q2 Q1將Q0端與CP1端聯(lián)接，即構(gòu)成8421碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)脈沖輸入CP0數(shù)據(jù)輸出 Q3 Q2 Q1 Q0CT74LS290 型計(jì)數(shù)器的邏輯圖 FF0構(gòu)成一位二進(jìn)制例如實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器利用復(fù)位法實(shí)現(xiàn)多種進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。 計(jì)數(shù) 脈沖數(shù) 二進(jìn)制數(shù)六進(jìn)制數(shù)Q3 Q2 Q1 Q0 0 1 2 3 4 5 6 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 進(jìn)位 它從 0000 開始計(jì)數(shù)，來(lái)五個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后，變?yōu)?0101，當(dāng)?shù)诹鶄€(gè)脈沖來(lái)得到后，出現(xiàn) 0110，由于 Q2 和 Q1 端分別接到 R0