數(shù)學(xué)電子夾

品設(shè)計(jì)與制作1.基本RS

觸發(fā)器學(xué)習(xí)目標(biāo)了解基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)掌握基本RS觸發(fā)器的工作原理一、

觸發(fā)器觸發(fā)器是時(shí)序邏輯電路的單元電路，具有記憶功能，能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息

。RS

觸發(fā)器D

觸發(fā)器JK

觸發(fā)器T觸發(fā)器T'觸發(fā)器觸發(fā)器二、

基

本RS

觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)

基

本RS

觸發(fā)器是集成觸發(fā)器的單元電路，凡是具有非邏輯功能的門電路均可以交叉耦合構(gòu)成基本RS

觸發(fā)器。1.

兩個(gè)”與非門“構(gòu)成的RS電路QQSR&&二、

基

本RS

觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)2.兩個(gè)”或非門“構(gòu)成的RS電路設(shè)定初始狀態(tài)到達(dá)穩(wěn)定過程QS

R反饋遞推QS≥1≥1SRQQR輸入輸出SRQ"Q'+1000不定

不允許001010011100101110111三

、基

本RS

觸發(fā)器的工作原理1.

由兩個(gè)與非門組成的RS觸發(fā)器工作原理0&&真值表S0-R

0輸入輸出SRQ"Q"+1000不定

不允許0010101011100101110111真值表0

S1

R三、基

本RS

觸發(fā)器的工作原理&&置11

S0→

1-

11-

1

-

00

R真值表三

、基

本RS

觸發(fā)器的工作原理-

0Q輸入

R00100輸

出

Q"+1不

定10不

允

許置

1置

0Q"0000&&00001S1111111111三、基

本RS

觸發(fā)器的工作原理1

S

真值表

&0→

1

入

Q"

出0

0

0

不

定

不允許0

1

0

1

置

1011→

1

01

R

&

Q

1

0

Q#+1=Q"|

保持0→

0R輸10

0

0

置

000S11111111三、基

本RS

觸發(fā)器的工作原理特性表輸出不定0Q#+1=Q"不允許置1置0保持輸入

R00110011Q"01010101S00001111&

Q1→1

→0

→0&

Q0→

1

→

1→11

S0→1

→11→

1

→00

R數(shù)學(xué)電子夾

品設(shè)計(jì)與制作2.同步觸發(fā)器學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握同步RS

、D

、JK觸發(fā)器

的電路結(jié)構(gòu)能夠正確分析同步RS、D、JK觸發(fā)器的功能一、

同

步RS

觸發(fā)器Q1.

電路結(jié)構(gòu)分析基本RS

觸發(fā)器控

制

電

路&1&0LS&&01R輸入基本RS輸入現(xiàn)態(tài)輸出SRSRQ"Q"+100110Q"+1=Q"0011101100001101100011001111000不定11001Q&&1

CP

R特性表基

本RS

觸發(fā)器控制

電路一、

同

步RS

觸發(fā)器CP=1&&1

S一、

同

步RS

觸發(fā)器2.同步RS

觸發(fā)器功能分析CP

時(shí)鐘信號(hào)：在數(shù)字電路中通常是矩形脈沖，它是由一系列的高低電平組成。·

當(dāng)觸發(fā)器CP=0

時(shí)：輸出狀態(tài)保持不變。·當(dāng)觸發(fā)器CP=1時(shí)：觸發(fā)器的狀態(tài)隨RS的變化而變化。一、

同

步RS

觸發(fā)器3.RS

觸發(fā)器的邏輯符號(hào)Q&S&CP1DD觸發(fā)器特性表DQ"Qn+1說明000觸發(fā)器狀態(tài)

和D相同010101111特性方程：Qn+1=D輸出狀態(tài)保持不變二、

同步D

觸發(fā)器CP=1CP=0DRRS&&二

、

同

步D

觸發(fā)器同步JK觸發(fā)器特性表輸

入輸出說明JKQ"Q+10000保持00工l0100置00l10l001置1l01l1l01翻轉(zhuǎn)1ll0特性方程Qn+1=JQ"+KQ"邏輯符號(hào)JQCPK

Q三、

同

步K

觸發(fā)器數(shù)學(xué)電子夾

品設(shè)計(jì)與制作3.鐘控觸發(fā)器了解鐘控觸發(fā)器的概念了解觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖掌握鐘控觸發(fā)器的種類、三

、學(xué)習(xí)目標(biāo)上升邊沿

高電平狀態(tài)電平觸發(fā)高電平觸發(fā)低電平觸發(fā)下降邊沿邊沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)脈沖觸發(fā)正脈沖觸發(fā)負(fù)脈沖觸發(fā)低電平狀態(tài)一、

鐘控觸發(fā)器的概念在數(shù)字系統(tǒng)中，為協(xié)調(diào)各個(gè)部分的動(dòng)作，常常要求某些觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻要受一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)控制，這樣的觸發(fā)器就叫做鐘控觸發(fā)器。鐘控信號(hào)：一般情況下都會(huì)采用矩形脈沖波形作為鐘控信號(hào)。二、鐘控觸發(fā)器的動(dòng)作過程1.

電平觸發(fā)&S&S22CP-R&CPCbRRQ&43SQ5二、

鐘控觸發(fā)器的動(dòng)作過程2.邊沿觸發(fā)CP-DQ二、鐘控觸發(fā)器的動(dòng)作過程3.脈沖觸發(fā)D

Cb糧字他子夾

品設(shè)計(jì)與制作4.觸發(fā)器邏輯功能描述方法掌握各種觸發(fā)器的邏輯功能能夠正確寫出各種觸發(fā)器的

特性方程能夠畫出觸發(fā)器的特性轉(zhuǎn)換圖、三

、學(xué)習(xí)目標(biāo)RS觸發(fā)器功能表SRQn+1說明00Q"保持010置0101置111X不允許

X業(yè)5J一

、RS

觸發(fā)器1.功能表RS觸發(fā)器真值表輸

入輸

出SRQ"Qn+100000011010001101001工011工10X111X一

、RS

觸發(fā)器2.真值表XRS觸發(fā)器真值表輸

入輸

出SRQ"Qn+1000000110100011010011011110XXIIIX010011XX特性方程：Q"+1=S+RQ"約束條件：RS=0一

、RS

觸發(fā)器00

01

11

103.特性方程RQ"S0X14.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖S=0R=X一

、RS

觸發(fā)器S=XR=0RS觸發(fā)器激勵(lì)表Q"一Qn+1RS00X0010l1010110X0

X一

、RS

觸發(fā)器5.激勵(lì)表S=0

R=XS=XR=0二、D

觸發(fā)器1.

功能表

2.特性方程0011D

觸發(fā)器功能表

特性方程

Qn+1=DD

Qn+1D=10

1D=0二、D

觸發(fā)器3.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖D=0D=1D觸發(fā)器激勵(lì)表Q"→Qn+1D000011100111二、D

觸發(fā)器4.激勵(lì)表IIJK觸發(fā)器功能表JKQn+1說明00Q”保持010置0101置1l1Q"翻轉(zhuǎn)三、JK

觸發(fā)器1.功能表JK觸發(fā)器真值表輸

入輸

出JKQ"Qn+10000001l010001101001l01lll011l10三、JK

觸發(fā)器2.真值表JK觸發(fā)器真值表輸

入輸

出JKQ"Qn+1000000110l000l101001101111011ll0III00三、JK

觸發(fā)器3.特性方程特性方程：Q#+1=JQ"+KQ"KQ"

J0011110000010011114.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖J=0K=X三、JK

觸發(fā)器K=0J=KJK觸發(fā)器激勵(lì)表Q"Qn+1JK000X011X10X1110X三、JK

觸發(fā)器I

0X5.激勵(lì)表I四

、T

觸發(fā)器1.功能表

2.真值表

3.特性方程T觸發(fā)器真值表輸

入輸

出TQ"Qn+1000011101110T觸發(fā)器功能表TQ"+10Q"1Q"Q?1=TQ"+Tg"=T

田0”I

J

0四

、T

觸發(fā)器4.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖T=1T=0

0

1

T=0T=1五

、T‘

觸發(fā)器1.

功能表

2.特性方程0110T'觸發(fā)器功能表特性方程Qn

Qn+1Qn+1=Qn糧字他子夾

品設(shè)計(jì)與制作5.觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握不同類型觸發(fā)器之間的

轉(zhuǎn)換方法能夠按照要求完成觸發(fā)器之

間的轉(zhuǎn)換0

1觸發(fā)器按照邏輯功能的不同可以分為RS

觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、

D

觸發(fā)器、T觸發(fā)器和T′

觸發(fā)器。03在數(shù)字電路中，常常用到

各種不同功能的觸發(fā)器。>>>>>

>02現(xiàn)在市售的觸發(fā)器多為JK觸發(fā)器和D

觸發(fā)器，沒有T觸發(fā)器和T′觸發(fā)器。一

、觸發(fā)器之間轉(zhuǎn)換的必要性03結(jié)合兩個(gè)特性方程，求出轉(zhuǎn)換邏輯關(guān)系，得到已有觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方

程

。01寫出已有觸發(fā)器的特性方程。02寫出代求觸發(fā)器的特性方程。04繪制代求觸發(fā)器的邏輯圖。二、觸發(fā)器之間相互轉(zhuǎn)換的方法1.D

觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成JK觸發(fā)器·D

觸發(fā)器的特性方程：Qn+1=D?！K

觸發(fā)器的特性方程：Qn+1=JQn+

KQn?！⒂|發(fā)器的特性方程進(jìn)行比較得到驅(qū)動(dòng)

方程：D=jQn+KQn?！じ鶕?jù)驅(qū)動(dòng)方程，就可以得到邏輯電路圖：三、D

觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他類型的觸發(fā)器1DC1CPJK1QQ&&≥12.D

觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T

觸發(fā)器·D

觸發(fā)器的特性方程：Qn+1=D。·T觸發(fā)器的特性方程：

Qn+1=TQn+

TQn=T田Qn。·將觸發(fā)器的特性方程進(jìn)行比較得到驅(qū)動(dòng)

方程：D=T

田Qn?！じ鶕?jù)驅(qū)動(dòng)方程，就可以得到邏輯電路圖：三、D

觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他類型的觸發(fā)器1DC1CP=1TQ一Q3.D

觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T’觸發(fā)器·D

觸發(fā)器的特性方程：Qn+1=D。·T觸發(fā)器的特性方程：Qn+1=Qn。·將觸發(fā)器的特性方程進(jìn)行比較得到驅(qū)動(dòng)

方程：D=Qn。·根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程，就可以得到邏輯電路圖：三

、D

觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他類型的觸發(fā)器1DC1QCP1.JK

觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成D

觸發(fā)器·

JK

觸發(fā)器的特性方程：Qn+1=JQn+

KQn?！觸

發(fā)

器的

特

性

方

程

：Qn+1=D=

DQn+DQn。·將觸發(fā)器的特性方程進(jìn)行比較得到驅(qū)動(dòng)方程：J=D

K=D。·根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程，就可以得到邏輯電路圖：四、JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他類型的觸發(fā)器D2.JK

觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器·JK觸發(fā)器的特性方程：

Qn+1=JQn+KQn?！觸發(fā)器的特性方程：

Qn+1=T田Qn=

TQn+TQn?！⒂|發(fā)器的特性方程進(jìn)行比較得到驅(qū)動(dòng)

方程：J=T

K=T?！じ鶕?jù)驅(qū)動(dòng)方程，就可以得到邏輯電路圖：四

、JK

觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他類型的觸發(fā)器四

、JK

觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他類型的觸發(fā)器3.JK

觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T‘觸發(fā)器糧字他子夾品設(shè)計(jì)與制作6.寄存器與移位寄存器·

寄存器是用來存放數(shù)據(jù)、運(yùn)算結(jié)果或指令等

數(shù)字信號(hào)的時(shí)序邏輯電路?！?/p>

它由具有存儲(chǔ)功能的觸發(fā)器構(gòu)成，具有記憶

功

能

。·

一個(gè)觸發(fā)器能夠存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息，N

個(gè)

觸發(fā)器構(gòu)成的寄存器能夠存儲(chǔ)N

位二進(jìn)制信

息?！?/p>

寄存器按功能分類，可分為基本寄存器和移

位寄存器。寄存器基本概念由D觸發(fā)器構(gòu)成

的寄存器由邊沿D

觸發(fā)器組成的四位數(shù)據(jù)寄存器邏輯圖如下圖所示。由D觸發(fā)器構(gòu)成的寄存器當(dāng)CR=0時(shí)，觸發(fā)器輸出端Q?Q?Q?Qo=0000。當(dāng)CR=1時(shí)，時(shí)鐘脈沖CP

的上升沿到來時(shí)，D?~D?被并行送到四個(gè)觸發(fā)器中，這時(shí)觸發(fā)器輸出

端Q?Q?Q?Qo=D?D?D?D?。由于接收數(shù)據(jù)時(shí)所有觸發(fā)器都是同時(shí)輸入和輸出的，稱為并行輸入、并行輸出方式。常用的由4個(gè)D

觸發(fā)器組成的集成芯片有74LS173、74LS175

和74HC175

等。74LS175外形與引腳分布圖74LS175Do~D?數(shù)據(jù)輸入CP時(shí)鐘信號(hào)輸入(上升沿有效)MR復(fù)位輸入(低電平有效)Qo~Q?輸出端Qo~Q?互補(bǔ)輸出端名稱

功能引腳功能與邏輯符號(hào)74LS175Vcc=PIN

16GND=PIN8內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Vcc=PIN

16

GND=PIN8

)=PINNUMBERS74LS175

移位寄存器移位寄存器不但具有存儲(chǔ)代碼的功能，而且還具有移位功能。移位功能就是使寄存器里存儲(chǔ)的代碼在移位指令脈沖的作用下逐位左移或右移。移位寄存器不僅可以用于存儲(chǔ)代碼，還可以用于數(shù)據(jù)的串行-并行轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)的處理等。按照移位情況的不同，移位寄存器可分為單向移位寄存器和雙向移位寄存器兩大類。移位寄存器(1)單向移位寄存器單向移位寄存器根據(jù)數(shù)據(jù)移位方向可分為左移、右移兩種。Q3Q2Q1Q01D

1D

1D

1D輸

出

輸

入C1<

C1<

C1<

C1<CP四個(gè)邊沿D

觸發(fā)器組成的四位左移位寄存器·

設(shè)串行輸入數(shù)據(jù)D=1011,

在每次有效的移位脈

沖

CP到來后，寄存器中的數(shù)據(jù)向左移動(dòng)一位。·

經(jīng)過四個(gè)有效移位脈沖后，1011全部移入寄存器，

再經(jīng)過四個(gè)有效移位脈沖后，數(shù)據(jù)全部由Q3依次

串行輸出?！?/p>

設(shè)1011后的數(shù)據(jù)全為0,其時(shí)序波形圖如圖所示。移位寄存器四位左移位寄存器四位左移位寄存器波形圖移位寄存器(2)雙向移位寄存器由前面討論單向移位寄存器工作原理時(shí)可知，右移位寄存器和左移位寄存器的電路

結(jié)構(gòu)基本上是相同的，如果適當(dāng)加入一些控

制電路和控制信號(hào)，就可以將右移位寄存器和左移位寄存器結(jié)合在一起，構(gòu)成雙向移位

寄存器。以74LS194為例介紹移位寄存器74LS194是一個(gè)4位雙向移位寄存器最高時(shí)鐘脈沖為36MHZ?？梢杂迷跀?shù)據(jù)左移、數(shù)據(jù)右移和串行并行轉(zhuǎn)換電路中74LS194外形與引腳分布圖74LS194So,S?模式選擇輸入端P?~P?并行數(shù)據(jù)輸入端DsR右移串行數(shù)據(jù)輸入DsL左移串行數(shù)據(jù)輸入CP時(shí)鐘信號(hào)輸入(上升沿有效)MR復(fù)位輸入(低電平有效)Qo~Q?并行輸出端名稱

功能引腳功能與邏輯符號(hào)74LS194OPERATING

MODEINPUTSOUTPUTSMRS1SoDsRDsLPnQoQ?Q?Q?ResetLXXXXXLLLLHoldHIIXXXq0q1q2q3Shift

Left工

工hhI1XXIhXXq1q192q29393LHShift

RightHIIhh1hXXXXLHq0q0q1q19292ParallelLoadHhhXXPnPoP1P2P?74LS194

真值表MODESELECT-TRUTH

TABLEH74LS194

功能簡(jiǎn)介(1)異步清零功能(2)保持功能(3)右移串行送數(shù)功能(4)左移串行送數(shù)功能(5)同步并行置數(shù)功能糧字他子夾品設(shè)計(jì)與制作7.集成移位寄存器集成移位寄存器說明輸入輸出MRS?S?CPDsLDsRD?D?D?D?Q8+1Qr+1Qz+1Q3+1清零0XXXXXXXXX0000保持1XX0XXXXXX保持并行置數(shù)111↑XXd?d?d?d?d?d?d?d?右移輸入11011X1XXXX1Q8Q1Q2右移輸入0101↑X0XXXX0Q8QiQ2左移輸入1110↑1XXXXXQiQ2Q31左移輸入011010XXXXXQiQ2Q30保持100XXXXXXX保

持集成移位寄存器74HC194

功能表Qo

Q?

Q?

Q?MR

S?CLKCP

74HC194

SoDsR

DsLDo

D?

D?1

0

0

0環(huán)形計(jì)數(shù)器例1:分析圖示電路的功能。集成移位寄存

器的應(yīng)用集成移位寄存器的應(yīng)用Z序列檢測(cè)器例2:分析圖示電路的功能。實(shí)現(xiàn)了1101序列檢測(cè)器Q?

Q?74HC194D?

D?0Q?S?

SoDsLD?0QoMRCPDsRDo1

CLK

X0小結(jié)集成移位寄存器環(huán)形計(jì)數(shù)器三

、

序列檢測(cè)器糧字他子夾品設(shè)計(jì)與制作8.移位寄存器的應(yīng)用用寄存器可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的串并行轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)的處理等。移位寄存器還可構(gòu)成環(huán)形計(jì)數(shù)器、扭環(huán)計(jì)數(shù)器和序列脈沖發(fā)生器。移位寄存器的應(yīng)用環(huán)形計(jì)數(shù)器每當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)上升沿到來時(shí)，會(huì)將其中的元素循環(huán)移位，即將最

后一個(gè)元素移動(dòng)到第一個(gè)位置，其他元

素依次移動(dòng)一位。如圖所示為使用雙向移位寄存器74LS194構(gòu)成的4位環(huán)形計(jì)數(shù)器。Q1

Q274LS194PI

P2一

、構(gòu)成環(huán)形計(jì)數(shù)器Q3SIs0Dst.P3Q0PO~MRCPDsRCP一X一

、構(gòu)成環(huán)形計(jì)數(shù)器波形圖計(jì)數(shù)脈沖順序Q?Q?Q?Qo0100010100200103000141000狀態(tài)轉(zhuǎn)換表一

、構(gòu)成環(huán)形計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器狀態(tài)一

、構(gòu)成環(huán)形計(jì)數(shù)器0001100000100100Q?Q?Q1Qo一

、構(gòu)成環(huán)形計(jì)數(shù)器環(huán)形計(jì)數(shù)器特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以直接由各觸發(fā)器的輸出端Q輸出，不需要譯碼器，不存在競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象。電路狀態(tài)利用率低，計(jì)N

個(gè)狀態(tài)，需要N

個(gè)觸發(fā)器。

N

個(gè)觸發(fā)器可以構(gòu)成2N個(gè)狀態(tài)組合，電路只利用N個(gè)。示例中的計(jì)數(shù)器由4個(gè)觸發(fā)器組成，共有16中狀態(tài)組合，只利用了其中4