電工電子技術(shù)教學(xué)課件作者謝國(guó)民12.ppt

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1、第12章時(shí)序邏輯電路12.1概述12.2觸發(fā)器12.3時(shí)序邏輯電路的分析方法返回１２.１　概　述在數(shù)字電子技術(shù)中,有兩大類(lèi)型的數(shù)字電路:一種是前面講過(guò)的組合邏輯電路,另一種是本章將要介紹的時(shí)序邏輯電路.在數(shù)字系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)中,為了能實(shí)現(xiàn)按一定程序進(jìn)行運(yùn)算的功能,常常需要一種能夠存儲(chǔ)(記憶)數(shù)據(jù)或信息的邏輯部件.門(mén)電路及其組合邏輯電路不具備存儲(chǔ)(記憶)功能,它們的狀態(tài)完全由當(dāng)時(shí)的輸入變量的組合狀態(tài)來(lái)決定,而與電路原來(lái)的狀態(tài)無(wú)關(guān),也就是組合邏輯電路不具有記憶功能,組成組合邏輯電路的基本單元是門(mén)電路.而本章將討論的時(shí)序邏輯電

2、路中,它的輸出狀態(tài)不僅決定于當(dāng)時(shí)的輸入狀態(tài),而且還與電路原來(lái)的狀態(tài)有關(guān),也就是時(shí)序邏輯電路具有記憶功能.要實(shí)現(xiàn)這種記憶功能,必須要有具有記憶功能的元件———觸發(fā)器.觸發(fā)器是組成時(shí)序邏輯電路的基本單元.返回１２.２　觸　發(fā)　器１２.２.１　基本RS觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器是各種觸發(fā)器中電路結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種,同時(shí)它也是構(gòu)成其他觸發(fā)器的基礎(chǔ).如圖１２-１(a)所示,是由兩個(gè)“與非”門(mén)交叉連接而組成的基本RS觸發(fā)器的電路圖.Q與是基本觸發(fā)器的輸出端,兩者的邏輯狀態(tài)在正常條件下能保持相反.這種觸發(fā)器有兩種穩(wěn)定狀態(tài):一個(gè)狀態(tài)是Q＝１

3、,＝０,稱(chēng)為“１”態(tài);另一個(gè)狀態(tài)是Q＝０,＝１,稱(chēng)為“０”態(tài).相應(yīng)的輸入端分別稱(chēng)為直接置位端或直接置“１”端(SD)和直接復(fù)位端或直接置“０”端().下面分四種情況來(lái)分析基本RS觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系.下一頁(yè)返回１２.２　觸　發(fā)　器１.＝１,＝０＝１,就是將端保持高電位;而＝０,即在RD端加一負(fù)脈沖.設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為“１”態(tài),即Q＝１,＝０.這時(shí)“與非”門(mén)G２有一個(gè)輸入端為“０”,其輸出端Q變?yōu)椤埃薄?而“與非”門(mén)G１的兩個(gè)輸入端全為“１”,其輸出端變?yōu)椤埃啊?因此,在端加負(fù)脈沖后,觸發(fā)器就由“１”態(tài)翻轉(zhuǎn)為“

4、０”態(tài).如果它的初始狀態(tài)為“０”態(tài),觸發(fā)器仍保持“０”態(tài)不變.２.?＝０,＝１設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為“０”態(tài),即Q＝０,＝１.這時(shí)“與非”門(mén)G１有一個(gè)輸入端為“０”,其輸出端Q變?yōu)椤埃薄?而“與非”門(mén)G２的兩個(gè)輸入端全為“１”,其輸出端為變?yōu)椤埃啊?因此,在端加負(fù)脈沖后,觸發(fā)器就由“０”態(tài)翻轉(zhuǎn)為“１”態(tài).如果它的初始狀態(tài)為“１”態(tài),觸發(fā)器仍將保持“１”態(tài)不變.上一頁(yè)下一頁(yè)返回１２.２　觸　發(fā)　器３.＝１,＝１假如在第１種情況中由“０”變?yōu)椤埃薄?即除去負(fù)脈沖),或在第２種情況中由“０”變?yōu)椤埃薄?這樣,＝＝１,則觸發(fā)器

5、保持原狀態(tài)不變.這就是它具有存儲(chǔ)或記憶的功能.為什么能保持原有狀態(tài)不變呢?例如在第１種情況下,觸發(fā)器處于“０”態(tài),即Q＝０,＝１,這時(shí)G２門(mén)的兩個(gè)輸入端均為“０”,其輸出端為“１”,將此“１”電平反饋到G１門(mén)的輸入端,使它的兩個(gè)輸入端均為“１”,因此保證了G１門(mén)的輸出端Q為“０”.當(dāng)輸出端RD由“０”變?yōu)椤埃薄睍r(shí),G２門(mén)的另一輸入端仍為“０”,所以觸發(fā)器能保持“０”態(tài)不變.上一頁(yè)下一頁(yè)返回１２.２　觸　發(fā)　器４.＝０,＝０當(dāng)端和端同時(shí)加負(fù)脈沖時(shí),兩個(gè)“與非”門(mén)輸出端都為“１”,這就達(dá)不到Q與的狀態(tài)應(yīng)該相反的邏輯要求.

6、但當(dāng)負(fù)脈沖除去后,觸發(fā)器將由各種偶然因素決定其最終狀態(tài).因此這種情況在使用中應(yīng)禁止出現(xiàn).從上述可知,基本RS觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),它可以直接置位或復(fù)位,并具有存儲(chǔ)或記憶的功能.在直接置位端加負(fù)脈沖(＝０)即可置位,在直接復(fù)位端加負(fù)脈沖(＝０)即可復(fù)位.負(fù)脈沖除去以后,直接置位端和復(fù)位端都處于“１”態(tài)高電平(平時(shí)固定接高電平),此時(shí)觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變,實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)或記憶功能.但是,負(fù)脈沖不可同時(shí)加在直接置位端和直接復(fù)位端.基本RS觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)表見(jiàn)表１２-１.圖１２-１(b)是基本RS觸發(fā)器的圖形符號(hào),圖中輸入端引線(xiàn)上

7、靠近方框的小圓圈是表示觸發(fā)器用負(fù)脈沖(“０”電平)來(lái)置位或復(fù)位,即低電平有效,故用和表示.上一頁(yè)下一頁(yè)返回１２.２　觸　發(fā)　器１２.２.２　同步RS觸發(fā)器上面介紹的基本RS觸發(fā)器是各種雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的共同部分.除此之外,一般觸發(fā)器還有導(dǎo)引電路(或稱(chēng)控制電路)部分,通過(guò)它把輸入信號(hào)引導(dǎo)到基本RS觸發(fā)器.圖１２-２(a)是同步RS觸發(fā)器的邏輯圖,其中,“與非”門(mén)G１和G２構(gòu)成基本觸發(fā)器,“與非”門(mén)G３和G４構(gòu)成導(dǎo)引電路.R和S是置“０”和置“１”信號(hào)輸入端.CP是時(shí)鐘脈沖輸入端.在脈沖數(shù)字電路中所使用的觸發(fā)器,往往用一種正

8、脈沖來(lái)控制觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻,這種正脈沖就稱(chēng)為時(shí)鐘脈沖CP,它也是一種控制命令.通過(guò)引導(dǎo)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘脈沖對(duì)輸入端R和S的控制,使觸發(fā)器狀態(tài)的改變與時(shí)鐘同步,故稱(chēng)為同步RS觸發(fā)器.上一頁(yè)下一頁(yè)返回１２.２　觸　發(fā)　器當(dāng)時(shí)鐘脈沖來(lái)到之前,即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.只有當(dāng)時(shí)鐘脈