電工及電子技術(shù)第14章

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1、第14章觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路第14章　觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路14.1　雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器14.2　寄存器14.3　計(jì)數(shù)器14.4　由555計(jì)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*14.5　舉例應(yīng)用第14章　觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路數(shù)字電路按照功能的不同分為兩類(lèi)：組合邏輯電路；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(mén)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)序邏輯電路的基本單元。14.1　雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)

2、器其有兩個(gè)穩(wěn)定的工作狀態(tài)分類(lèi):1．按邏輯功能2．按其結(jié)構(gòu)RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器主從型觸發(fā)器、維持阻塞型觸發(fā)器特點(diǎn)：具有記憶功能14.1.1RS觸發(fā)器1．基本RS觸發(fā)器Q&&邏輯圖G1G2SRQ圖形符號(hào)基本RS觸發(fā)器由兩個(gè)與非門(mén)交叉連接而成，使其具有記憶功能。它有兩個(gè)輸出端Q和　　，兩者的邏輯狀態(tài)應(yīng)相反。有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：(1)Q=0，Q=1，稱(chēng)為復(fù)位狀態(tài)(0態(tài))；(2)Q=1，Q=0，稱(chēng)為置位狀態(tài)(1態(tài))。有兩個(gè)直接輸入端RDSD平時(shí)固定接高電位，處于1態(tài)。加負(fù)脈沖后，觸發(fā)器的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。SD直接置位端(也稱(chēng)置1端)RD直接復(fù)位端(也稱(chēng)置0端)加觸發(fā)負(fù)脈沖時(shí)Q端的波形

3、圖為了分析方便，設(shè)：Qn為原來(lái)的狀態(tài)，稱(chēng)為原態(tài)；Qn+1為加觸發(fā)信號(hào)后的狀態(tài)，稱(chēng)為新態(tài)或次態(tài)。Q&&邏輯圖G1G2Q&&邏輯圖G1G2由邏輯圖可求出基本RS觸發(fā)器的邏輯式也可簡(jiǎn)記為以下分四種情況分析其狀態(tài)轉(zhuǎn)換和邏輯功能。當(dāng)端加負(fù)脈沖時(shí)，不論觸發(fā)器的初始狀態(tài)是1態(tài)，還是0態(tài)，均有即將觸發(fā)器置0或保持0態(tài)。當(dāng)負(fù)脈沖除去后觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變，實(shí)現(xiàn)記憶功能。即置0端有信號(hào)狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程圖解Q&&邏輯圖G1G201即置1端有信號(hào)即將觸發(fā)器置1或保持1態(tài)。當(dāng)負(fù)脈沖除去后觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變，實(shí)現(xiàn)記憶功能。當(dāng)　　端加負(fù)脈沖時(shí)，不論觸發(fā)器的初始狀態(tài)是1態(tài)，還是0態(tài)，均有狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程圖解G1G2

4、Q&&邏輯圖這種情況，即將觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。這種輸入狀態(tài)下，當(dāng)負(fù)脈沖除去后，將由各種偶然因素決定觸發(fā)器的最終狀態(tài)，因而禁止出現(xiàn)?；綬S觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)表Q01　　　010　　　111不變00禁用2．可控RS觸發(fā)器SRQ圖形符號(hào)S1SR1RC1CP&&Q&&RSCP邏輯電路增加了G3和G4組成的導(dǎo)引電路，時(shí)鐘脈沖CP是一種控制命令，通過(guò)導(dǎo)引電路實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入端R和S的控制，即當(dāng)CP=0時(shí)，不論R和S端的電平如何變化，G3門(mén)和G4門(mén)的輸出均為1，基本觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。S是置1信號(hào)輸入端，高電平有效R是置0信號(hào)輸入端，高電平有效增加了時(shí)鐘脈沖輸入端CPG1G2G4G3只有當(dāng)時(shí)鐘

5、脈沖來(lái)到后，即CP=1時(shí)，觸發(fā)器才按R、S端的輸入狀態(tài)來(lái)決定其輸出狀態(tài)。和　　是直接置0和直接置1端，就是不經(jīng)過(guò)時(shí)鐘脈沖的控制可以對(duì)基本觸發(fā)器置0或置1，一般用于強(qiáng)迫置位。在工作過(guò)程中它們處于1態(tài)?？煽豏S觸發(fā)器的邏輯式&&Q&&RSCP邏輯電路G1G2G3G4可分四種情況分析CP=1時(shí)觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和邏輯功能，見(jiàn)下表?？煽豏S觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)表Qn+100Qn01110011不定RS可見(jiàn)當(dāng)輸入信號(hào)R和S的狀態(tài)相反時(shí)，時(shí)鐘脈沖來(lái)到后，輸出Q端的狀態(tài)總是與S端相同。&&Q&&RSCP邏輯電路G1G2G3G4CPRS可控RS觸發(fā)器的工作波形圖(初態(tài)Q=0)Q不定因?yàn)镽S觸發(fā)器的輸

6、入信號(hào)組合存在著禁用組合，所以為了克服這種現(xiàn)象引出了JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器。14.1.2JK觸發(fā)器主觸發(fā)器的輸出端Q與從觸發(fā)器的S端相連，　端與從觸發(fā)器的R端相連。非門(mén)的作用是使兩個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖信號(hào)反相。它由兩個(gè)可控RS觸發(fā)器串聯(lián)組成，分別稱(chēng)為主觸發(fā)器和從觸發(fā)器。J和K是信號(hào)輸入端，它們分別與　　和Q構(gòu)成與邏輯關(guān)系，成為主觸發(fā)器的S端和R端，即SRQ圖形符號(hào)J1JK1KC1CPQ＇JKCPQSRCP主觸發(fā)器從觸發(fā)器1SR邏輯電路邏輯功能分析(1)J=1，K=1設(shè)時(shí)鐘脈沖來(lái)到之前(CP=0)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。這時(shí)主觸發(fā)器的當(dāng)時(shí)鐘脈沖來(lái)到后(CP=1)，Q?端由0?1，使從觸

7、發(fā)器的S=1，R=0，當(dāng)CP從1下跳為0時(shí)，非門(mén)輸出為1，從觸發(fā)器也翻轉(zhuǎn)為1態(tài)，從觸發(fā)器與主觸發(fā)器的狀態(tài)是一致的。反之，設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為1，同樣可分析出，主、從觸發(fā)器都翻轉(zhuǎn)為0。Q＇JKCPQSRCP主觸發(fā)器從觸發(fā)器1SR邏輯電路JK觸發(fā)器計(jì)數(shù)波形圖CPQJK觸發(fā)器在J=1，K=1的情況下，來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖，它就翻轉(zhuǎn)一次，即Qn+1=，此時(shí)觸發(fā)器具有計(jì)數(shù)功能。QnQ＇JKCPQSRCP主觸發(fā)器從觸發(fā)器1SR邏輯電路設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。當(dāng)CP=1時(shí)，由于主觸發(fā)器的S=0，R=0，Q?端的