第21章触发器和时序逻辑电路

1、 数字电路按照功能的不同分为两类数字电路按照功能的不同分为两类： 时序逻辑电路的特点：时序逻辑电路的特点： 组合逻辑电路的特点：组合逻辑电路的特点： “0”和和“1”态态； 2、； “0”或或“1” 两互补输出端两互补输出端 两输入端两输入端 & . G1& . G2 反馈线反馈线 触发器输出与输入的逻辑关系触发器输出与输入的逻辑关系 10 1 设触发器原态设触发器原态 为为“1”态。态。 翻转为翻转为“0”态态 (1) SD=1，RD = 0 . G1& . &G2 设原态为设原态为“0” 态态 1 0 触发器保持触发器保持 “0”态不变态不变 复位复位 . G1& . &G2 设原态为设原

2、态为“0” 态态 0 翻转为翻转为“1” 态态 (2) SD=0，RD = 1 . G1& . &G2 设原态为设原态为“1” 态态 0 1 触发器保持触发器保持 “1”态不变态不变 置位置位 . G1& . &G2 设原态为设原态为“0” 态态 1 保持为保持为“0” 态态 (3) SD=1，RD = 1 . G1& . &G2 设原态为设原态为“1” 态态 1 1 触发器保持触发器保持 “1”态不变态不变 . G1& . &G2 11 1 1111 0 若若G1先翻转，则触发器为先翻转，则触发器为“0”态态 “1”态态 (4) SD=0，RD = 0 . G1& . &G2 10 逻辑符号

3、逻辑符号 QQ SDRD SDRDQ 1 0 0 置置0 0 1 1 置置1 1 1 不变不变 保持保持 0 0 同时变同时变 1后不确定后不确定 功能功能 由或非门构成的R-S触发器见书299页 基本基本R-S触发器触发器 导引电路导引电路 & G4 SR & G3 C . & G1& G2 . SD RD QQ 当当C=0时时 0 11 11 . & G1& G2 . SD RD QQ & G4 SR & G3 C 当当 C = 1 时时 1 打开打开 11 . & G1& G2 . SD RD QQ & G4 SR & G3 C 当当 C = 1 时时 1 (1) S=0, R=0 00

4、 11 触发器保持原态触发器保持原态 触发器状态由触发器状态由R，S 输入状态决定。输入状态决定。 11 . & G1& G2 . SD RD QQ & G4 SR & G3 C 1 10 10 10 (2) S = 0, R= 1 触发器置触发器置“0” (3) S =1, R= 0 触发器置触发器置“1” 11 . & G1& G2 . SD RD QQ & G4 SR & G3 C 1 11 00 11 11 0 Q=1Q=0 11 (4) S =1, R= 1 当时钟由当时钟由 1变变 0 后后 触发器状态不定触发器状态不定 1 1 . & G1& G2 . SD RD QQ & G4

5、 SR & G3 C 0 0 SR 0 1 0 1 0 1 1 1 不定不定 Qn+1 Qn Qn+1时钟到来后触发器的状态时钟到来后触发器的状态 逻辑符号逻辑符号 QQ SR CSD RD 不定不定 不定不定 Q Q 1 0 0 SR 0 1 0 1 0 1 1 1 不定不定 Qn+1 Qn 从触发器从触发器 主触发器主触发器 C C KQR QJS R C F主 主 Q JK Q S RS C F从 从 Q Q QQ SDRD 1 互补时互补时 钟控制钟控制 主、从主、从 触发器触发器 不能同不能同 时翻转时翻转 0 1 0 1 RS C F从 从 Q Q QQ SDRD 1 R C F主

6、 主 Q JK Q S C C 0 1 1 0 F主 主封锁 封锁 0 RS C F从 从 Q Q QQ SDRD 1 R C F主 主 Q JK Q S C C0 1 C 0 1 0 1 0 0 1 0 C高电平时触发器接高电平时触发器接 收信号并暂存（即收信号并暂存（即F 主主状态由 状态由J、K决定，决定， F从 从状态保持不变）。 状态保持不变）。 要求要求C高电平期间高电平期间J、K 的状态保持不变。的状态保持不变。 C下降沿下降沿( )触发器触触发器触 发发（ F从 从状态与 状态与F主 主状 状 态一致）。态一致）。 C低电平时低电平时,F主 主封锁 封锁 J、K不起作用不起作用

7、 C RS C F从 从 Q Q QQ SDRD 1 R C F主 主 Q JK Q S C 0 1 RS C F从 从 Q Q QQ SDRD 1 R C F主 主 Q JK Q S C C 0 1 0 (1)J=1, K=1 设触发器原设触发器原 态为态为“0”态态 翻转为翻转为“1”态态 11 01 10 10 10 01 0 1 0 1 RS C F从 从 Q Q QQ SDRD 1 R C F主 主 Q JK Q S C C 0 1 0 (1)J=1, K=1 设触发器原设触发器原 态为态为“1”态态 翻转为翻转为“0”态态 11 10 01 01 01 10 0 1 RS C F从

8、 从 Q Q QQ SDRD 1 R C F主 主 Q JK Q S C C 0 1 0 J=1, K=1时，每来时，每来 一个时钟脉冲，状一个时钟脉冲，状 态翻转一次，态翻转一次，即具即具 有计数功能。有计数功能。 (1)J=1, K=1 0 1 RS C F从 从 Q Q QQ SDRD 1 R C F主 主 Q JK Q S C C 0 1 0 (2)J=0，K=1 设触发器原设触发器原 态为态为“1”态态 翻转为翻转为“0”态态 01 10 01 01 01 10 0 1 设触发器原设触发器原 态为态为“0”态态 为为“？”态态 0 1 RS C F从 从 Q Q QQ SDRD 1

9、R C F主 主 Q JK Q S C C 0 1 0 (2)J=0，K=1 01 01 00 01 01 01 0 1 设触发器原设触发器原 态为态为“0”态态 保持保持“0”态不变态不变 0 1 RS C F从 从 Q Q QQ SDRD 1 R C F主 主 Q JK Q S C C 0 1 0 (3)J=1，K=0 设触发器原设触发器原 态为态为“0”态态 翻转为翻转为“1”态态 10 01 10 10 10 01 0 1 设触发器原设触发器原 态为态为“1”态态 为为“？”态态 0 1 RS C F从 从 Q Q QQ SDRD 1 R C F主 主 Q JK Q S C C 0 1

10、 0 (3)J=1，K=0 10 10 00 10 10 10 0 1 设触发器原设触发器原 态为态为“1”态态 保持保持“1”态不变态不变 RS C F从 从 Q Q QQ SDRD 1 R C F主 主 Q JK Q S C C 0 1 0 (4)J=0，K=0 设触发器原设触发器原 态为态为“0”态态 保持原态保持原态 00 01 00 01 RS C F从 从 Q Q QQ SDRD 1 R C F主 主 Q JK Q S C C 0 1 0 (4)J=0，K=0 设触发器原设触发器原 态为态为“1”态态 保持原态保持原态 00 10 00 10 RS C F从 从 Q Q QQ SD

11、RD 1 R C F主 主 Q JK Q S C C 0 1 0 01 n QJS n KQR C高电平时高电平时F主 主状态 状态 由由J、K决定，决定，F从 从状 状 态不变。态不变。 C下降沿下降沿( )触发器触发器 触发触发（ F从 从状态与 状态与F主 主 状态一致）。状态一致）。 n QJS n KQR Qn 1 0 0 1 1 1 0 0 Qn 0 0 0 1 1 0 0 1 C高电平时高电平时F主 主状态 状态 由由J、K决定，决定，F从 从状 状 态不变。态不变。 C下降沿下降沿( )触发器触发器 触发触发（ F从 从状态与 状态与F主 主 状态一致）。状态一致）。 0 1

12、0 1 0 1 0 1 J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn () 触发器工作时触发器工作时SD 、 RD应接高电平。应接高电平。 C Q JK SDRD Q 例：例：JK 触发器工作波形触发器工作波形 C J K Q 下降沿触发翻转下降沿触发翻转 基本基本R-S触发器触发器 导引电路导引电路 & G2& G1 QQ SD RD & G3& G4 & G5& G6 C D 反反 馈馈 线线 & G2& G1 QQ SD RD & G3& G4 & G5& G6 C D 0 1 1 0 11 0 0 1 01 & G2& G1 QQ SD RD & G3& G4

13、& G5& G6 C D 0 1 0 1 11 1 0 1 10 D Qn+1 0 1 0 1 逻辑符号逻辑符号 D C QQ RDSD C D Q CP D Q Q SDRD D C QQ Dn Qn+1 0 1 0 1 J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn D 1 C Q JK SDRD Q 仍为下降沿仍为下降沿 触发翻转触发翻转 T C Q JK SDRD Q (保持功能保持功能) (计数功能计数功能) J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn T C Q D=Q Dn Qn+1 0 1 0 1 C QQ D 1、在应用触发器时

14、，要特别注意触发、在应用触发器时，要特别注意触发 形式，否则很容易造成整个数字系形式，否则很容易造成整个数字系 统工作不正常。统工作不正常。 2、边沿触发抗干扰能力强，且不存在、边沿触发抗干扰能力强，且不存在 空翻，应用较广泛。空翻，应用较广泛。 按功能分按功能分 清零清零 寄存指令寄存指令 RD . . QD F0 d0 Q0 . Q . D F1 d1 Q1 . d2 Q . D F2 Q2 QD F3 d3 Q3 0000 1101 1101 触发器状态不变触发器状态不变 RDSD d3 RDSD d2 RDSD d1 RDSD d0 1 0 清零清零 1100 & Q0 & Q1 &

15、Q2 & Q3 1100 & QQQQ 0000 0011 1010 1111 所谓所谓“移位移位”，就是将寄存器所存各，就是将寄存器所存各 位位 数据，在每个移位脉冲的作用下，向左数据，在每个移位脉冲的作用下，向左 或向右移动一位。根据移位方向，常把它或向右移动一位。根据移位方向，常把它 分成分成左移寄存器左移寄存器、右移寄存器右移寄存器 和和 双向移双向移 位寄存器位寄存器三种：三种： 寄存器寄存器 左移左移 (a) 寄存器寄存器 右移右移 (b) 寄存器寄存器 双向双向 移位移位 (c) 清零清零 D 1 移位脉冲移位脉冲 234 1011 1 Q Q3Q1Q2 RD 0000 0001

16、 001 11 011 10111 1 Q J K F0 Q0 Q J K F2 Q J K F1 Q J K F3 QQ Q 从高位向低从高位向低 位依次输入位依次输入 111 0101 1001 1000 输出输出 清零清零 D 1011 1 Q Q3Q1Q2 RD 10111 1 Q J K F0 Q0 Q J K F2 Q J K F1 Q J K F3 QQ Q 5 移位脉冲移位脉冲 7 8 6 0000 左移寄存器波形图左移寄存器波形图 12345678 C 111 1 1 1 D Q0 Q3 Q2 Q1 111 待存待存 数据数据 0 11 1 00011 2 3 移位脉冲移位脉

17、冲 Q2 Q1 Q0 移位过程移位过程 Q3 寄寄 存存 数数 码码 D 001110000 清清 零零 110 左移一位左移一位 001011 左移二位左移二位 01011 左移三位左移三位 10114 左移四位左移四位 1 0 1 1 清零清零 0 D Q2 SD RD d2 & F2 Q1 SD RD d1 & F1 Q0 SD RD d0 & F0 DD Q3 SD RD d3 & F3 DD C F3F2F1F0 d0d1d2d3 Q0Q1Q2Q3 F3F2F1F0 d Q0Q1Q2Q3 F3F2F1F0 d0d1d2d3 Q3 Q3 F3F2F1F0 d 既能左移也能右移。既能左移

18、也能右移。 D Q2 D Q1 D Q0 1 & 11 1 & 1 & . RD C S 左移输入左移输入 待输数据由待输数据由 低位至高低位至高 位依次输入位依次输入 待输数据由待输数据由 高位至低位高位至低位 依次输入依次输入 101 右移输入右移输入 移位控制端移位控制端 000 000 & 0 10 右移右移 串行串行 输入输入 左移左移 串行串行 输入输入 并行输入并行输入 UCCQ0Q1Q2Q3S1S0 C 161514131211109 13456782 D0D1D2D3DSRDSL RDGND CT74LS194 UCCQ3Q2Q1Q0S1S0 C 16151413121110

19、9 CT74LS194 13456782 D3D2D1D0DSRDSL RDGND 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 直接清零直接清零(异步异步) 保保 持持 右移右移(从从Q0向右移动向右移动) 左移左移(从从Q3向左移动向左移动) 并行输入并行输入 RD CS1 S0功功 能能 二二 进进 制制 数数 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 1 6 1 1 0 7 1 1 1 8 0 0 0 脉冲数脉冲数 (C) 1 0 1 0 清零清零 RD Q J K Q Q0 F0 Q J K Q Q1 F1 Q

20、 J K Q Q2 F2 C 计数脉冲计数脉冲 三位异步二进制加法计数器三位异步二进制加法计数器 在电路图中在电路图中J、悬空表示悬空表示J、K=1 当相邻低位触发当相邻低位触发 器由器由1变变 0 时翻转时翻转 异步二进制加法器工作波形异步二进制加法器工作波形 每个触发器翻转的时间有先后，每个触发器翻转的时间有先后， 与计数脉冲不同步与计数脉冲不同步 C 12345678 Q0 Q1 Q2 二二 进进 制制 数数 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 1 6 1 1 0 7 1 1 1 8 0 0 0 脉冲数脉冲数 (C

21、) F0每输入一每输入一C翻一次翻一次 F1 F2 F3 J0 =K0 =1 Q0 =1J1 =K1 = Q0 Q0 = Q1 = 1J2 =K2 = Q1 Q0 Q0 = Q1 = Q2 = 1J3 =K3= Q2 Q1 Q0 J0 =K0 =1 J1 =K1 = Q0 J2 =K2 = Q1 Q0 J3 =K3 = Q2 Q1 Q0 三位同步二进制加法计数器三位同步二进制加法计数器 计数脉冲同时加到各位触发器上，计数脉冲同时加到各位触发器上，当每个到当每个到 来后触发器状态是否改变要看来后触发器状态是否改变要看J、K的状态。的状态。 RD Q J K Q Q0 F0 Q J K Q Q1

22、F1 Q J K Q Q2 F2 C 计数脉冲计数脉冲 C 12345678 Q0 Q1 Q2 RD Q J K Q Q0 F0 Q J K Q Q1 F1 Q J K Q Q2 F2 C 计数脉冲计数脉冲 C0= C K0 =1 J0 =Q2 K1 =1 J1 =1C1= Q0 J2=Q0Q1 K2 =1C2= C RD Q J K Q Q0 F0 Q J K Q Q1 F1 Q J K Q Q2 F2 C 计数脉冲计数脉冲 C0= C=0 K0 =1 J0 =Q2=1 K1 =1 J1 =1 C1= Q0=0 J2=Q0Q1=0K2 =1C2= C=0 RD Q J K Q Q0 F0 Q

23、 J K Q Q1 F1 Q J K Q Q2 F2 C 计数脉冲计数脉冲 011111 011111 011111 111111 011101 0111110000 1 001 2 010 3011 4100 5000C1= Q0 C 12345 Q0 Q1 Q2 二进制数二进制数 Q3Q2Q1Q0 脉冲数脉冲数 (C) 十进制数十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 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 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8

24、 9 0 见书318页 RD Q J K Q F0 Q J K Q F1 C 计数脉冲计数脉冲 Q J K Q F2 Q J K Q Q3 F3 Q2Q1Q0 Q0 Q1 Q2 Q3 C 12345678910 Q1 RD C0 & R02 R01 S91 S92 & Q J K Q F1 Q J K Q F2 Q2 Q J K Q F3 Q3 RD RDRD SDSD C1 Q0 Q J K Q F0 11 0 1 0 清零清零 0 0 00 Q1 RD C0 & R02 R01 S91 S92 & Q J K Q F1 Q J K Q F2 Q2 Q J K Q F3 Q3 RD RDRD

25、 SDSD C1 Q0 Q J K Q F0 0 置置“9” 1 1 00 Q1 RD C0 & R02 R01 S91 S92 & Q J K Q F1 Q J K Q F2 Q2 Q J K Q F3 Q3 RD RDRD SDSD C1 Q0 Q J K Q F0 1 1 Q1 RD C0 & R02 R01 S91 S92 & Q J K Q F1 Q J K Q F2 Q2 Q J K Q F3 Q3 RD RDRD SDSD C1 Q0 Q J K Q F0 0 0 1 1 Q1 RD C0 & R02 R01 S91 S92 & Q J K Q F1 Q J K Q F2 Q2

26、Q J K Q F3 Q3 RD RDRD SDSD C1 Q0 Q J K Q F0 0 0 1 1 输入脉冲输入脉冲 输出二进制输出二进制 输入脉冲输入脉冲 输出五进制输出五进制 Q1 RD C0 & R02 R01 S91 S92 & Q J K Q F1 Q J K Q F2 Q2 Q J K Q F3 Q3 RD RDRD SDSD C1 Q0 Q J K Q F0 0 0 1 1 输入脉冲输入脉冲 输出十进制输出十进制 输输 入入 输输 出出 Q2Q3R01 S92S91 R02Q1Q0 110 110 11 0000 0000 1010 R01 S92S91 R02 有任一为有任

27、一为“0” 有任一为有任一为“0” Q3Q2Q1Q0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 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 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 例：六进制计数器例：六进制计数器 Q3Q2Q1Q0 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 0 1 0 0 1 0 0 0 0 六六 种种 状状 态态 11 1 1 S92 S91

28、 Q3Q0Q2Q1 R01 R02 C1C0 计数器清零计数器清零 S92 S91 Q3Q0Q2Q1 R01 R02 C1C0 计数器清零计数器清零 & . 0100(4) S92 S91 Q3Q0Q2Q1 R01 R02 C1C0 计数计数 脉冲脉冲 S92 S91 Q3Q0Q2Q1 R01 R02 C1C0 十位十位个位个位 1 16 8 9 UCC 1Q21Q11RD1Q01Q3 地地1C0 2Q32Q22Q12Q02RD2C02C1 1C1 1Q31Q01Q21Q1 1RD 1C11C0 计数计数 脉冲脉冲 2Q32Q02Q22Q1 2RD 2C12C0 十位十位个位个位 & VA V

29、B UCC 调转调转 地地 + + C1 + + C2 Q QRD SD 5K 5K 5K T 5 2/3 UCC2/3 UCC1/3 UCC01 1/3 UCC11 2/3 UCC2/3 UCC RD=1 SD=0 . . uC R1 R2 . + C充电充电 C放电放电 1 1/3 UCC 48 5 6 2 7 1 3 +UCC uO . uC . C R1 R2 tp1tp2 2/3UCC 1/3UCC RD=1 SD=0 Q=1 Q=0 T截止截止 Q=0 Q=1 T导通导通 RD=0 SD=1 接通电源接通电源 C充电充电 C放电放电 uC t O uO t O . uC . +UCC 48 7 6 2 1 3 C R1 R2 5 . 水位正常情况下，电容水位正常情况下，电容C被短接，扬声器不发被短接，扬声器不发 音