模块四集成触发器ppt课件

1、模块四模块四 集成触发器集成触发器 工程工程5 带锁存的抢答器带锁存的抢答器 任务义务义务1：消抖电路的设计与制造义务2：带锁存的抢答器的设计与仿真学习目的重点掌握RS、JK、D、T、T触发器的功能熟练掌握不同触发器之间的转换及触发器的运用主要要求：主要要求：了解触发器的根本特性和作用。了解触发器的根本特性和作用。了解触发器的类型和逻辑功能的描画方法。了解触发器的类型和逻辑功能的描画方法。4.1 概述概述一、触发器的根本特性和作用一、触发器的根本特性和作用 Flip - Flop，简写为，简写为 FF，又称双稳态触发器。，又称双稳态触发器。根本特性根本特性 (1)(1)有两个稳定形状有两个稳定

2、形状( (简称稳态简称稳态) )，正好用来表示逻辑，正好用来表示逻辑 0 0 和和 1 1。(2)(2)在输入信号作用下，触发器的两个稳定形状可相互转换在输入信号作用下，触发器的两个稳定形状可相互转换 ( (称为形状的翻转称为形状的翻转) )。输入信号消逝后，新形状可长期。输入信号消逝后，新形状可长期 坚持下来，因此具有记忆功能，可存储二进制信息。坚持下来，因此具有记忆功能，可存储二进制信息。 一个触发器可存储一个触发器可存储 1 位二进制数码位二进制数码触发器的作用触发器的作用触发器有记忆功能，由它构成的电路在某时辰的输触发器有记忆功能，由它构成的电路在某时辰的输出不仅取决于该时辰的输入，还

3、与电路原来形状有关。出不仅取决于该时辰的输入，还与电路原来形状有关。而门电路无记忆功能，由它构成的电路在某时辰的输而门电路无记忆功能，由它构成的电路在某时辰的输出完全取决于该时辰的输入，与电路原来形状无关；出完全取决于该时辰的输入，与电路原来形状无关；触发器和门电路是构成数字电路的根本单元。触发器和门电路是构成数字电路的根本单元。二、触发器的类型二、触发器的类型 根据逻辑功能不同分为根据逻辑功能不同分为 RS 触发器触发器 D 触发器触发器 JK 触发器触发器 T 触发器触发器 T 触发器触发器 根据触发方式不同分为根据触发方式不同分为 电平触发器电平触发器 边沿触发器边沿触发器 主从触发器主

4、从触发器 根据电路构造不同分为根据电路构造不同分为 根本根本 RS 触发器触发器 同步触发器同步触发器 主从触发器主从触发器 边沿触发器边沿触发器 三、触发器逻辑功能的描画方法三、触发器逻辑功能的描画方法 主要有特性表、特性方程、驱动表主要有特性表、特性方程、驱动表 ( (又称鼓励表又称鼓励表) )、形状转换图和波形图、形状转换图和波形图 ( (又称时序图又称时序图) )等。等。主要要求：主要要求：掌握与非门构造根本掌握与非门构造根本 RS 触发器的电路、逻辑触发器的电路、逻辑功能和任务特点。功能和任务特点。 了解同步触发器的构造、任务特点和存在问题。了解同步触发器的构造、任务特点和存在问题。

5、 4.2 触发器的根本方式触发器的根本方式 掌握触发器的掌握触发器的 0 态、态、1 态、置态、置 0、置、置 1、触发方、触发方式、现态、次态和空翻等概念。式、现态、次态和空翻等概念。了解触发器逻辑功能的描画方法。了解触发器逻辑功能的描画方法。 掌握掌握 RS 触发器、触发器、D 触发器、触发器、JK 触发触发器的逻辑功能及其特性方程。器的逻辑功能及其特性方程。 双稳态电路双稳态电路Bistate ElementsBistate Elements 问题：由于电路没有输入，无法控制或改动它的形状。问题：由于电路没有输入，无法控制或改动它的形状。 电路有两个稳定任务形状：电路有两个稳定任务形状：

6、10QQ01QQ一、根本一、根本 RS RS 触发器触发器 ( (一一) )由与非门组成的根本由与非门组成的根本 RS RS 触发器触发器 1. 电路构造及逻辑符号电路构造及逻辑符号QQSDRDG1G2QQSDRDSRSDRDQQQ = 1，Q = 0 时，称为触发器的时，称为触发器的 1 形状，记为形状，记为 Q = 1；Q = 0，Q = 1 时，称为触发器的时，称为触发器的 0 形状，记为形状，记为 Q = 0。 RDSD置置0端，也端，也称复位端。称复位端。 R 即即 Reset 置置1端，也端，也称置位端。称置位端。 S 即即 Set Basic Flip - Flop 信号输入端信

7、号输入端互补输出端，互补输出端，正常任务时，正常任务时，它们的输出它们的输出形状相反。形状相反。 低电平有效低电平有效 任务原理任务原理QQSDRDG1G211011000SDRD 功功 能能 说说 明明输输 入入QQ输输 出出2. 任务原理及逻辑功能任务原理及逻辑功能 0111 10触发器被置触发器被置 0 触发器置触发器置 0102. 任务原理及逻辑功能任务原理及逻辑功能 QQSDRDG1G211011000SDRD功功 能能 说说 明明输输 入入QQ输输 出出1001 11触发器被置触发器被置 1 触发器置触发器置 010 触发器置触发器置 1012. 任务原理及逻辑功能任务原理及逻辑功

8、能 QQSDRDG1G211011000SDRD 功功 能能 说说 明明输输 入入QQ输输 出出11 触发器置触发器置 010 触发器置触发器置 101 触发器坚持原形状不变触发器坚持原形状不变不不 变变&G1 门输出门输出QSQ DQQ 1G2 门输出门输出QRQ DQQ 12. 任务原理及逻辑功能任务原理及逻辑功能 QQSDRDG1G2 输出形状不定输出形状不定(禁用禁用)不不 定定11011000SDRD功功 能能 说说 明明输输 入入QQ输输 出出 触发器置触发器置 010 触发器置触发器置 101 触发器坚持原形状不变触发器坚持原形状不变不不 变变0011输出既非输出既非 0

9、 形状，形状，也非也非 1 形状。当形状。当 RD 和和 SD 同时由同时由 0 变变 1 时，时，输出形状能够为输出形状能够为 0，也，也能够为能够为 1，即输出形状，即输出形状不定。因此，这种情况不定。因此，这种情况禁用。禁用。特性表特性表3. 逻辑功能的特性表描画逻辑功能的特性表描画 次态次态 现态现态 指触发器在输入信号变化前的形状，用指触发器在输入信号变化前的形状，用 Qn 表示。表示。 指触发器在输入信号变化后的形状，用指触发器在输入信号变化后的形状，用 Qn+1 表示。表示。 触发器次态与输入信号和电路原有形状之触发器次态与输入信号和电路原有形状之间关系的真值表。间关系的真值表。

10、00001触发器形状不定触发器形状不定01010100触发器置触发器置 000101101触发器置触发器置 1111110011触发器坚持原形状不变触发器坚持原形状不变说说 明明Qn+1QnSDRD根本根本 RS 触发器特触发器特性表的简化表示性表的简化表示Qn11101010不定不定00Qn+1SDRD与非门组成的根本与非门组成的根本 RS 触发器特性表触发器特性表 置置 0 端端 RD 和置和置 1 端端 SD 低电平有效。低电平有效。禁用禁用 RD = SD = 0。称约束条件称约束条件 留留意意波形分析举例解：解： 例例 设以下图中触发器初始形状为设以下图中触发器初始形状为 0 0，试

11、对应输入波，试对应输入波形形 画出画出 Q Q 和和 Q Q 的波形。的波形。QQSDRDSRSDRD坚持坚持初态为初态为 0，故坚持为，故坚持为 0。置置 0坚持坚持QQ置置 1不定形状出不定形状出如今：两个如今：两个输入有效后输入有效后同时变为无同时变为无效效( (二二) )根本根本 RS RS 触发器的两种方式触发器的两种方式特特性性表表Qn11101010不定不定00Qn+1SDRD不定不定11001110Qn00Qn+1SDRDQQSDRDSRQQSDRDSR逻逻辑辑符符号号置置 0、置、置1 信信号低电平有效号低电平有效置置 0、置、置1 信信号高电平有效号高电平有效留留意意弄清输

12、入弄清输入信号是低电平信号是低电平有效还是高电有效还是高电平有效。平有效。( (三三) )根本根本 RS RS 触发器的优缺陷触发器的优缺陷 优点优点缺陷缺陷电路简单，是构成各种触发器的根底。电路简单，是构成各种触发器的根底。 1. 输出受输入信号直接控制，不能定时控制。输出受输入信号直接控制，不能定时控制。 2. 有约束条件。有约束条件。 触发器的形状触发器的形状 小结小结 0态、态、1态、不正常态态、不正常态 现态和次态现态和次态 现态现态Present State：触发器在接纳信号之前所处的：触发器在接纳信号之前所处的形状，用形状，用Qn表示；表示；次态次态Next State：触发器在

13、接纳信号之后建立的新的：触发器在接纳信号之后建立的新的稳定形状，用稳定形状，用Qn+1表示。表示。 称为称为“0态，态， 10QQ称为称为“1态，态， 01QQ或或00QQ11QQ称为不正常态。称为不正常态。 根本根本RSRS触发器的运用触发器的运用 作为存储单元，可存储作为存储单元，可存储1位二进制信息。位二进制信息。 其它功能触发器的根本组成部分。其它功能触发器的根本组成部分。 构成单脉冲发生器构成单脉冲发生器 运用举例运用举例 利用根本RS触发器的记忆功能消除机械开关振动引起的干扰脉冲。 图4-4 机械开关 a电路 (b)输出电压波形图4-5利用根本RS触发器消除机械开关振动的影响a电路

14、 b电压波形集成根本集成根本RS触发器触发器(a) 74LS279 的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 974LS279 1 2 3 4 5 6 7 8VCC 4S 4R 4Q 3SA 3SB 3R 3Q1R 1SA 1SB 1Q 2R 2S 2Q GND(b) CC4044 的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 9CC4044 1 2 3 4 5 6 7 8VDD 4S 4R 1Q 2R 2S 3Q 2Q4Q NC 1S 1R EN 1R 1S VSSEN1时任务EN0时制止1S2S二、同步触发器二、同步触发器 Synchronous Flip - Flop 实

15、践任务中，触发器的任务形状不仅要由触发输入实践任务中，触发器的任务形状不仅要由触发输入信号决议，而且要求按照一定的节拍任务。为此，需求信号决议，而且要求按照一定的节拍任务。为此，需求添加一个时钟控制端添加一个时钟控制端 CP。 CP 即即 Clock Pulse，它是一串，它是一串周期和脉宽一定的矩形脉冲。周期和脉宽一定的矩形脉冲。 具有时钟脉冲控制的触发器称为时钟触发器，具有时钟脉冲控制的触发器称为时钟触发器，又称钟控触发器。又称钟控触发器。 同步触发器是其中最简单的一种，而同步触发器是其中最简单的一种，而根本根本 RS 触发器称异步触发器。触发器称异步触发器。 ( (一一) )同步同步 R

16、S RS 触发器触发器QQG1G2SRG3G4CPQ3Q4( (一一) )同步同步 RS RS 触发器触发器 任务原理任务原理 CP = 0 时，G3、G4被封锁，输入信号 R、S不起作用。根本 RS 触发器的输入均为 1，触发器形状坚持不变。 CP = 1 时，G3、G4解除封锁，将输入信号 R 和 S 取非后送至根本 RS 触发器的输入端。 0111SR1. 电路构造与任务原理电路构造与任务原理 根本根本 RS 触发器触发器 添加了由时钟添加了由时钟 CP 控制的门控制的门 G3、G4 QQ1SC11R QQG1G2SRG3G4CPQ3Q4不定不定110011 10Qn00Qn+1SRRS

17、功能功能 R、S 信号信号高电平有效高电平有效 SSDRRDRDSD2. 逻辑功能与逻辑符号逻辑功能与逻辑符号异步置异步置 0 端端 RD 和异步置和异步置1 端端 SD 不受不受 CP 控制。控制。实践运用中，常需求利用异步端预置触发器值实践运用中，常需求利用异步端预置触发器值(置置 0 或置或置 1)，预置终了后应使，预置终了后应使 RD = SD = 1。RDCPRQQ1SSC1CPR1RRSVCCRDS解：解： 例例 试对应输入波形画出以下图中试对应输入波形画出以下图中 Q Q 端波形。端波形。原态未知原态未知QVCCRDRD3. 同步同步 RS 触发器的特性表与特性方程触发器的特性表

18、与特性方程 000010101010101101011000111101Qn+1QnSR特特性性表表同步同步RS触发器触发器Qn+1的卡诺的卡诺图图RSQn0100 0111 10 1 1 1 特性方程特性方程nnQRSQ 1RS = 0(约束条件约束条件)RS 触发器功能也可用触发器功能也可用特性表与特性方程来特性表与特性方程来描画。描画。特性方程指触发器次态与输入信号和电路原有特性方程指触发器次态与输入信号和电路原有形状之间的逻辑关系式。形状之间的逻辑关系式。 ( (二二) )同步同步 D D 触发器触发器( (二二) )同步同步 D D 触发器触发器 1. 电路构造、逻辑符号和逻辑功能电

19、路构造、逻辑符号和逻辑功能 DQQ1S1RC1CPQQ1DDC1CPCPDQn+1说明说明10101置置0置置10Qn不变不变同步同步 D 触发器功能表触发器功能表 称为称为 D 功能功能特点：特点：Qn+1 跟随跟随 D 信号信号解：解： 例例 试对应输入波形画出以下图中试对应输入波形画出以下图中 Q Q 端波形端波形( (设触发设触发器器 初始形状为初始形状为 0) 0)。QQ1DDC1CPDCPQCP = 0，同步触发器形状不变，同步触发器形状不变触发器触发器初始形状为初始形状为 0 0CP = 1，同步，同步 D 触触发器次态跟随发器次态跟随 D 信信号号 同步触发器在同步触发器在 C

20、P = 1 期间能发生多期间能发生多次翻转，这种景象称为空翻次翻转，这种景象称为空翻2. D 触发器的特性表、特性方程、驱动表和形状转换图触发器的特性表、特性方程、驱动表和形状转换图 由触发器现态和次态的取值来确定由触发器现态和次态的取值来确定输入信号取值的关系表，又称鼓励表。输入信号取值的关系表，又称鼓励表。 用圆圈及其内的标注表示电路的一切稳态，用圆圈及其内的标注表示电路的一切稳态，用箭头表示形状转换的方向，箭头旁的标注表示用箭头表示形状转换的方向，箭头旁的标注表示形状转换的条件。形状转换的条件。 它们是触发器逻辑功能的不同描画方法，它们是触发器逻辑功能的不同描画方法，也是时序逻辑电路逻辑

21、功能的描画方法。也是时序逻辑电路逻辑功能的描画方法。0 00 11 01 1D Qn Qn+1特性方程特性方程Qn+1 = D001101010011Qn+1QnDD 触发器特性表触发器特性表 00001111D 触发器驱动表触发器驱动表 0 00 11 01 10011无约束无约束 Qn+1 在在 D = 0 时时就为就为 0，与，与 Qn 无关无关。0 00 11 01 10 1D = 1D = 0D = 0D = 1 Qn+1 在在 D = 1 时时就为就为 1，与，与 Qn 无关。无关。2. D 触发器的特性表、特性方程、驱动表和形状转换图触发器的特性表、特性方程、驱动表和形状转换图

22、同步同步D触发器形状转换图触发器形状转换图 ( (三三) )同步同步 JK JK 触发器触发器( (三三) )同步同步 JK JK 触发器触发器 QQ1S1RC1CP功能表功能表 JK电路构造电路构造QQ1JJC1CP1KK逻辑符号逻辑符号1阐明阐明Qn+1KJCP称为称为 JK 功能，即功能，即 JK = 00 时坚持；时坚持； JK = 11 时翻转；时翻转； J K 时时 Qn+1 值与值与 J 一一样。样。不变不变Qn00置置 0010翻转翻转11置置 1101不变不变Qn0Qn0 00 11 01 1J K Qn Qn+1特性表特性表 特性方程特性方程驱动表驱动表 0 无约束条件无约

23、束条件形状转换图形状转换图 0 1J = 0K =10011111110100110001110000K010100Qn+1QnJnnnQKQJQ 1 1 1 00 00 11 10 11 01 11 00 0J = 1K =J =K = 0J =K = 1解：解： 例例 设触发器初始形状为设触发器初始形状为 0 0，试对应输入波形画出，试对应输入波形画出 Q Q 端波形。端波形。触发器初始形状为触发器初始形状为 0 0JCPQQ1JJC1CPK1KKQ CP = 0 时，同步时，同步触发器形状不变。触发器形状不变。 CP = 1 时，触发器根据时，触发器根据 J、K 信号取值按照信号取值按照

24、 JK 功能任务。功能任务。( (四四) )同步触发器的特点同步触发器的特点 同步触发器的触发方式为电平触发式同步触发器的触发方式为电平触发式 同步触发器的共同缺陷是存在空翻同步触发器的共同缺陷是存在空翻 触发脉冲作用期间，输入信号发生多次变化时，触触发脉冲作用期间，输入信号发生多次变化时，触发器输出形状也相应发生多次变化的景象称为空翻。发器输出形状也相应发生多次变化的景象称为空翻。 空翻可导致电路任务失控。空翻可导致电路任务失控。指时钟脉冲信号控制指时钟脉冲信号控制触发器任务的方式触发器任务的方式 CP = 1 期间翻转的称正电平触发式；期间翻转的称正电平触发式； CP = 0 期间翻转的称

25、负电平触发式。期间翻转的称负电平触发式。 例：知触摸开关电路如下图，试分析电路的任务原理。例：知触摸开关电路如下图，试分析电路的任务原理。判别判别S1、S2中哪一个是开？哪一个是关？中哪一个是开？哪一个是关？触摸开关电路触摸开关电路关关开开QRSS1按按下：下：S1弹弹起：起：结论：结论：关关开开QRSS2按按下：下：S2弹弹起：起：结论：结论：主要要求：主要要求： 了解无空翻触发器的类型，掌握其任务特点。了解无空翻触发器的类型，掌握其任务特点。能根据触发器符号识别其逻辑功能和触发方式，能根据触发器符号识别其逻辑功能和触发方式，并进展波形分析。并进展波形分析。4.3 无空翻触发器无空翻触发器

26、Master - Slave Flip - Flop Edge - Triggered Flip - Flop 一、无空翻触发器的类型和任务特点一、无空翻触发器的类型和任务特点 任务特点：任务特点：CP = 1 期间，主触发器接纳期间，主触发器接纳输入信号；输入信号；CP = 0 期间，主触发器坚持期间，主触发器坚持 CP 下降沿之前形状不变，而从触发器接受主触下降沿之前形状不变，而从触发器接受主触发器形状。因此，主从触发器的形状只能在发器形状。因此，主从触发器的形状只能在 CP 下降沿时辰翻转。下降沿时辰翻转。(详见链接详见链接) 这种触发方式称为主从触发式。这种触发方式称为主从触发式。任务

27、特点：只能在任务特点：只能在 CP 上升沿上升沿(或下降沿或下降沿)时辰接纳输入信号，因此，电路形状只能在时辰接纳输入信号，因此，电路形状只能在 CP 上升沿上升沿(或下降沿或下降沿)时辰翻转。时辰翻转。这种触发方式称为边沿触发式。这种触发方式称为边沿触发式。无无空空翻翻触触发发器器主主从从触触发发器器 边边沿沿触触发发器器 主从触发器和边沿触发器有何异同？主从触发器和边沿触发器有何异同？只能在只能在 CP CP 边沿时辰翻转，因此都抑制了边沿时辰翻转，因此都抑制了空翻，可靠性和抗干扰才干强，运用范围广。空翻，可靠性和抗干扰才干强，运用范围广。相相同同处处电路构造和任务原理不同，因此电路功能电

28、路构造和任务原理不同，因此电路功能不同。为保证电路正常任务，要求主从不同。为保证电路正常任务，要求主从 JK JK 触触发器的发器的 J J 和和 K K 信号在信号在 CP = 1 CP = 1 期间坚持不变；期间坚持不变；而而边沿触发器没有这种限制，其功能较完善，因边沿触发器没有这种限制，其功能较完善，因此运用更广。此运用更广。相相异异处处 Q从从Q从从FF2SRFF1CPQ主主Q主主CP1S1RC11S1RC1给主从触发器给主从触发器提供反相的时钟信提供反相的时钟信号，使它们在不同号，使它们在不同的时段交替任务。的时段交替任务。主从主从 RS 触发器电路、符号和任务原理触发器电路、符号和

29、任务原理QQ1SSC1CP1RR表示时钟触发沿为下降沿表示时钟触发沿为下降沿 从触发器从触发器 主触发器主触发器 Q = Q从从 综上所述，主从触发器形状只能在综上所述，主从触发器形状只能在 CP 时辰发生翻转，其它时辰那么坚时辰发生翻转，其它时辰那么坚持持不变不变.至于形状如何翻转，至于形状如何翻转， 那么由那么由 CP 之前最后的之前最后的 输入信号输入信号 值决议。值决议。 Q从从Q从从FF2SRFF1CPQ主主Q主主CP1S1RC11S1RC1主从主从 RS 触发器任务原理触发器任务原理 CP = 1 期间，主触发器接受输入信号，从触发器被封锁，使主从 RS 触发器形状坚持不变。 CP

30、 到达时，CP = 0，CP = 1。主触发器被封锁，并坚持 CP 到达之前的形状不变。这时从触发器任务， S从从= Q主，主，R从从 = Q主，因此主，因此 Q主主 = 0 时，时， Q从置从置 0；Q主主 = 1时，时，Q从置从置 1，即即 Q从从= Q主，从触发器翻转到与主主，从触发器翻转到与主触发器一样的形状。触发器一样的形状。1任务任务封锁封锁0任务任务封锁封锁10 CP = 0 期间，主触发器被封锁，坚持CP 到达之前的形状不变， Q从 = Q主， 因此，主从 RS 触发器形状坚持不变。Q = Q从从 无空翻触发器的学习无空翻触发器的学习重点是根据逻辑符号识别重点是根据逻辑符号识别

31、其功能，了解其运用。下其功能，了解其运用。下面引见常用无空翻触发器面引见常用无空翻触发器的符号及其运用本卷须知。的符号及其运用本卷须知。二、常用无空翻触发器及其符号二、常用无空翻触发器及其符号 主从主从 RS 触发触发器器 主从主从 JK 触发触发器器 主从触发器主从触发器 QQ1JJC1CP1KK边沿触发器边沿触发器 TTL 维持阻塞维持阻塞 D 触发器触发器(通常通常上升沿触发上升沿触发) TTL 边沿边沿 JK触发器触发器(通常通常下降沿触发下降沿触发)CMOS 边沿边沿 D 触发触发器和边沿器和边沿 JK 触发触发器器(通常上升沿触发通常上升沿触发)QQ1SSC1CP1RRQQC1CP

32、1DDCP 触发的边触发的边沿沿 D 触发器触发器 C1QQC1CPD具有异步端的具有异步端的边沿边沿 D 触发触发器器 1DSSDRRDRRDSSD执行执行 Qn+1 = D1111在在 CP 时辰时辰0011Qn111坚持不变坚持不变Qn011禁禁 用用不定态不定态00异步置异步置 1101异步置异步置 0010说说 明明Qn+1DCPSDRD异步端低电平有效的异步端低电平有效的上升沿触发式上升沿触发式 D 触发器功能表触发器功能表QQ1JJ CP1KKC1CP 触发的边触发的边沿沿 JK 触发器触发器 C1QQ1JJ CP1KKC1CP 触发的边触发的边沿沿 JK 触发器触发器 C1具有

33、异步端的具有异步端的边沿边沿 JK 触发触发器器 QQ1JJ CP1KKRSC1RDSDQQ1JJ CP1KKRSC1RDSD异步端低电平有效异步端低电平有效异步端高电平有效异步端高电平有效RRDRRDSSDSSDQn11001010001000在在 CP时时辰执行辰执行 JK 功能功能Qn0000Qn100坚持不变坚持不变Qn000禁用禁用不定不定 11置置 1110置置 0001说说 明明Qn+1KJCPSDRD异步端高电平有效的下降沿触发式异步端高电平有效的下降沿触发式 JK 触发器功能表触发器功能表注注意意(1) (1) 弄清时钟触发沿是上升沿还是下降沿？弄清时钟触发沿是上升沿还是下降

34、沿？(2)(2)弄清有无异步输入端？异步置弄清有无异步输入端？异步置 0 0 端和异步端和异步置置 1 1 端是低电平有效还是高电平有效？端是低电平有效还是高电平有效？(4) (4) 边沿触发器的逻辑功能和特性方程与同步边沿触发器的逻辑功能和特性方程与同步触发器的一样，但由于触发方式不一样，触发器的一样，但由于触发方式不一样，因此，它们的逻辑功能和特性方程成立的因此，它们的逻辑功能和特性方程成立的时间不同。边沿触发器的逻辑功能和特性时间不同。边沿触发器的逻辑功能和特性方程只在时钟的上升沿方程只在时钟的上升沿( (或下降沿或下降沿) )成立。成立。(3) (3) 异步端不受时钟异步端不受时钟 C

35、P CP 控制，将直接实现置控制，将直接实现置 0 0 或置或置 1 1。触发器任务时，应保证异步端。触发器任务时，应保证异步端接非有效电平。接非有效电平。Q1Q1CPDC11D(a)(b)SC1R1DCPQ2Q2三、边沿触发器任务波形分析举例三、边沿触发器任务波形分析举例 解：解： 例例 设触发器初态为设触发器初态为 0 0，试对应输入波形画出，试对应输入波形画出 Q1 Q1、Q2 Q2 的波形。的波形。DCPQ1Q2nQD22 D 触发器特性方程为触发器特性方程为 Qn+1 = D功能是翻转功能是翻转因此因此nnQDQ2212 C110触发器初态为触发器初态为 0 0C1该电路的功能是：在

36、时钟触发沿到该电路的功能是：在时钟触发沿到达时形状发生翻转，这种功能称为计数达时形状发生翻转，这种功能称为计数功能，相应触发器称为计数触发器。功能，相应触发器称为计数触发器。 JCPKT解：解： 例例 设触发器初态为设触发器初态为 1 1，试对应输入波形画出，试对应输入波形画出 Q1 Q1、Q2 Q2 的波形。的波形。触发器初态为触发器初态为 1 1Q1Q1CPJC11J(a)(b)SC1R1KCPQ2Q2K1K1JTVCCC111001001SVCCRC1CP1JT1K1010CP 之前之前 J、K最后取值为最后取值为 1CP 之前之前 J、K最后取值为最后取值为 0触发器初态为触发器初态为

37、 1 1Q1Q2T = 0 时，时，Qn+1 = Qn ；T = 1 时，时，Qn+1 = Qn 。这种功能称。这种功能称 T 功能，相应触发器称功能，相应触发器称 T 触发触发器。器。1. 1. 集成主从集成主从JKJK触发器触发器 14 13 12 11 10 9 8 7472 1 2 3 4 5 6 7 VCC SD RD K3 K2 K1Q (b) 7472 的引脚图的引脚图 (a) 74LS76 的引脚图的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 9 74LS76 1 2 3 4 5 6 7 8 1K 1Q 1Q GND 2K 2Q 2Q 2J 1CP 1SD 1RD 1J

38、VCC2CP 2SD 2RD NC CP J1 J2 J3 Q GND 321KKKK 321JJJJ 低电平有效低电平有效低电平有效低电平有效CP下降沿触发下降沿触发四、集成四、集成 触发器触发器 1J 1K S R SD J1 J2 J3 CP K1 K2 K3 RD Q Q C1 & & 与输入主从与输入主从JKJK触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号2. 2. 集成边沿集成边沿 JK JK 触发器触发器 (a) 74LS112 的引脚图的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 9 74LS112 1 2 3 4 5 6 7 8 VCC 1RD 2RD 2CP 2K

39、 2J 2SD 2Q 1CP 1K 1J 1SD 1Q 1Q 2Q GND (b) CC4027 的引脚图的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 9 CC4027 1 2 3 4 5 6 7 8 VDD 2Q 2Q 2CP 2RD 2K 2J 2SD 1Q 1Q 1CP 1RD 1K 1J 1SD VSS 74LS112 74LS112为为CPCP下降沿触发。下降沿触发。 CC4027 CC4027为为CPCP上升沿触发，且其异步输上升沿触发，且其异步输入端入端RD RD 和和SD SD 为高电平有效。为高电平有效。 SDJ CP K RD Q QSD RD J KJ CP KQ

40、Q曾用符号国标符号CPRDSD S 1J 1K R Q QC1带清零端和预置端的主从带清零端和预置端的主从JK触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号例：画出上升沿翻转的例：画出上升沿翻转的D D触发器的输出端触发器的输出端Q Q的波形。的波形。解：在波形图时，应留意以下两点：解：在波形图时，应留意以下两点：1 1触发器的触发翻转发生在触发器的触发翻转发生在CPCP的上升沿。的上升沿。2 2判别触发器次态的根据是判别触发器次态的根据是CPCP上升沿前一瞬间输入端上升沿前一瞬间输入端D D的形状。的形状。24135CPDQQQ 边沿触发器只需边沿触发器只需CPCP的上升沿或下降沿瞬间才干接受控制的上升沿

41、或下降沿瞬间才干接受控制输入信号，改动形状，因此在一个时钟脉冲下，触发器最多输入信号，改动形状，因此在一个时钟脉冲下，触发器最多只能翻转一次，从根本上杜绝了空翻的景象。只能翻转一次，从根本上杜绝了空翻的景象。 例：一上升沿触发的例：一上升沿触发的D D触发器，设初态为触发器，设初态为1 1，试在给定，试在给定CPCP、D D下下，画出，画出Q Q和和Q Q波形。波形。 (a) 74LS375 的引脚图的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 9 74LS375 1 2 3 4 5 6 7 8 VCC 4D 4Q 4Q 2G 3Q 3Q 3D 1D 1Q 1Q 1G 2Q 2Q 2D

42、GND (b) CC404 的引脚图的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 9 CC4042 1 2 3 4 5 6 7 8 VDD 4Q 4D 3D 3Q 3Q 2Q 2Q 4Q 1Q 1Q 1D CP POL 2D VSS 1. 1. 集成同步集成同步 D D 触发器触发器CP1、2CP3、4 POL POL1 1时，时，CPCP1 1有效，锁存有效，锁存的内容是的内容是CPCP下降沿时辰下降沿时辰D D的值；的值； POLPOL0 0时，时，CPCP0 0有效，锁存有效，锁存的内容是的内容是CPCP上升沿时辰上升沿时辰D D的值。的值。集成集成 D触发器触发器 14 13 1

43、2 11 10 9 8 74LS74 1 2 3 4 5 6 7 VCC 2RD 2D 2CP 2SD 2Q 2Q 1RD 1D 1CP 1SD 1Q 1Q GND 14 13 12 11 10 9 8 CC4013 1 2 3 4 5 6 7 VCC 2Q 2Q 2CP 2RD 2D 2SD 1Q 1Q 1CP 1RD 1D 1SD VSS (a) 74LS74引脚排列图引脚排列图 (b) CC4013引脚排列图引脚排列图 2. 2. 集成边沿集成边沿 D D 触发器触发器CP上升沿触发上升沿触发1 1边沿触发器采用了边沿触发方式，抑制了空翻景象；边沿触发器采用了边沿触发方式，抑制了空翻景象

44、； 2 2不同的触发方式是采用不同的触发器构造来实现的。不同的触发方式是采用不同的触发器构造来实现的。 假设维持阻塞假设维持阻塞D D触发器的输入信号刚好在触发器的输入信号刚好在CPCP脉冲的脉冲的上升沿发生改动能否允许？如不允许，对输入信号有什上升沿发生改动能否允许？如不允许，对输入信号有什么要求？么要求？ 结论结论思索思索TsetThDCPQ建立时间建立时间 Setup Time Setup TimeTsetTset，输入端数据，输入端数据D D在时钟上在时钟上升下降沿到来之前应稳定的时间。对于维持阻塞升下降沿到来之前应稳定的时间。对于维持阻塞D D触发触发器，器， Tset=2tPD T

45、set=2tPD。建立时间和坚持时间建立时间和坚持时间坚持时间坚持时间Hold TimeHold TimeThTh，输入端数据，输入端数据D D在时钟上升在时钟上升下降沿过去以后应稳定的时间。对于维持阻塞下降沿过去以后应稳定的时间。对于维持阻塞D D触发触发器，器， Th=1tPD Th=1tPD。将将JKJK触发器的输入端触发器的输入端J J、K K连在一同作为连在一同作为一个输入即一个输入即T T引出，那么称为引出，那么称为T T触发器。触发器。T T触发触发器具有坚持和翻转的功能，其特征方程是：器具有坚持和翻转的功能，其特征方程是：1nnQTQ 假设令T 一直为1，那么T触发器称为T触发

46、器，它仅具有翻转的功能，其特征方程为：1nnQQ5.4 T和和T 触发器触发器 逻辑符号：逻辑符号：QQTdSdRCPT触发器QQ特征方程：特征方程：1nnQTQ1nnQQcp cp 功能：维持、翻转功能：维持、翻转功能：功能： 翻转翻转特征方程：特征方程：特性表特性表 0 1 T=1/ T=1/ T=0/ T=0/ CPTQQ形形状状图图时时序序图图触发器触发器CPQQ01形形状状图图时时序序图图触发器触发器主要要求：主要要求：掌握常用触发器的任务特点、符号、逻辑功能掌握常用触发器的任务特点、符号、逻辑功能和特性方程，会画任务波形。和特性方程，会画任务波形。 了解触发器各种逻辑功能间的转换方

47、法。了解触发器各种逻辑功能间的转换方法。 5.4 触发器的运用触发器的运用 了解触发器及其简单运用电路的分析方法。了解触发器及其简单运用电路的分析方法。4.5.1 时钟触发器功能分类时钟触发器功能分类一、一、RS-FF 和和 JK-FF 触发器触发器(一一) RS 型触发器型触发器符号符号特性表特性表R SQ n+1功能功能 0 0 0 1 1 0 1 1Q n10不用不用坚持坚持置置1置置0不许不许特性方程特性方程nnQRSQ 10 RS约束条件约束条件CP 下降沿下降沿 时辰有效时辰有效QQCPC11S IR延迟输出延迟输出 (主从主从)(二二) JK 型触发器型触发器符号符号特性表特性表

48、J KQ n+1功能功能 0 0 0 1 1 0 1 1Q n01坚持坚持置置0置置1翻转翻转特性方程特性方程nnnQKQJQ 1CP下降沿下降沿 时辰有效时辰有效QQCPC11J IKQ n(一一) D 型触发器型触发器符号符号特性表特性表特性方程特性方程CP 上升沿上升沿 时辰有效时辰有效QQCPC11DDQ n+1功能功能 0 0 1 1置置 0置置 1DQn 1二、二、D 型、型、T 型和型和 T 型触发器型触发器(二二) T 型触发器型触发器QQCPC11TTQ n+1功能功能 0 Q n 1 Q n坚持坚持翻转翻转nnnnQTQTQTQ 1CP 下降沿时辰有效下降沿时辰有效(三三)

49、 T 型触发器型触发器QQCPC1Q n Q n+1功能功能 0 1 1 0翻转翻转nnQQ 1 CP 下降沿时辰有效下降沿时辰有效4.5.2 不同类型时钟触发器间的转换不同类型时钟触发器间的转换一、转换方法一、转换方法(一一) 转换要求转换要求 已有已有 触发器触发器转换转换逻辑逻辑QQ待求触发器待求触发器输输入入(二二) 转换步骤：转换步骤：1. 写已有、待求触发器的特性方程；写已有、待求触发器的特性方程；2. 将待求触发器的特性方程变换为与已有触发器一致；将待求触发器的特性方程变换为与已有触发器一致；3. 比较两个的特性方程，求出驱动方程；比较两个的特性方程，求出驱动方程；4. 画电路图

50、。画电路图。已有集成触发器：已有集成触发器：D、JK二、二、JK D、T、T、RS“JK的的 特性方程：特性方程：nnnQKQJQ 1(一一) JK D“D 的的 特性方程：特性方程：DQn 1nnDQQD DKDJ , 驱动方程：驱动方程：QQCPDC11J1K二、二、JK D、T、T“JK的的 特性方程：特性方程：nnnQKQJQ 1(二二) JK T“T 的的 特性方程：特性方程：nnnQTQTQ 1TKJ 驱动方程：驱动方程：QQC11J1KTCP(三三) JK TnnnQKQJQ 1“T 的特性方程：的特性方程：nnQQ 1nnQQ 111 KJ即：即：T = 1驱动方程：驱动方程：

51、QQCP1C11J1K(一一) D TT ：nnnQTQTQ 1nnnQTQTQTD 三、三、D T、T D ：DQn 1QQCPC11DT(三三) D T T ：nQD nQnQ1QQCPC11D二、触发器的运用与分析举例二、触发器的运用与分析举例 触发器由门电路构成，因此，门电路的运用本卷须知在这里多适用。例如，TTL 触发器的输入端悬空相当于输入高电平，而 CMOS 触发器的输入端不允许悬空。应应用用注注意意 实践任务中，应根据需求选定触发器的功能和触发方式。例如：同步触发器通常只用于数据锁存，构成计数器、移位存放器时普通要用边沿触发器。Q2Q11D1DFF1FF2石英方波石英方波振荡器

52、振荡器4MHzC1C1CP 例例 以下图为分频器电路，设触发器初态为以下图为分频器电路，设触发器初态为 0 0，试画，试画出出 Q1 Q1、Q2 Q2 的波形并求其频率。的波形并求其频率。CP解：解：C1CPfQ1 = fCP/2 = 2 MHz， fQ2 = fCP/4 = 1 MHzCPQ1 0Q2 0Q1C1对对 CP 二分频二分频对对 CP 四分频四分频两个两个 D 触发器均构成触发器均构成 CP 触发的计数触发器触发的计数触发器 1010RDSDQ1JSDC1CP1KRSRDCP解：解： 例例 试对应输入波形画出以下图电路的输出波形。试对应输入波形画出以下图电路的输出波形。C1CPS

53、DSRRDQ1Qn+1 = JQn + KQn = Qn Qn+Qn Qn = Qn当异步端无信号时，触发器将在当异步端无信号时，触发器将在 CP 时翻转。时翻转。RD和和 SD为非有效电为非有效电平平例：电路如图，知例：电路如图，知D D触发器为正边沿翻转的边沿触触发器为正边沿翻转的边沿触发器，发器，JKJK触发器为负边沿翻转的边沿触发器。试画触发器为负边沿翻转的边沿触发器。试画出出 Q Q 端的波形，设触发器的初态为端的波形，设触发器的初态为Q=0Q=0。 C P0t Q a0t123478. Q b0t Q c0t Q d0tC PC P二、二、RS触发器的运用触发器的运用RS触发器用作

54、存放器触发器用作存放器工程工程5 带锁存的抢答器带锁存的抢答器 4 4人智力竞赛抢答器人智力竞赛抢答器例例1 1：四人抢答电路。四人参与竞赛，每人一个按钮，其：四人抢答电路。四人参与竞赛，每人一个按钮，其中一人按下按钮后，相应的指示灯亮。并且，其它中一人按下按钮后，相应的指示灯亮。并且，其它按钮按下时不起作用。按钮按下时不起作用。 电路的中心是电路的中心是74LS17574LS175四四D D触发器。它的内部包含了四个触发器。它的内部包含了四个D D触发器，各输入、输出以字头相区别，管脚图见下页。触发器，各输入、输出以字头相区别，管脚图见下页。三、触发器运用举例三、触发器运用举例CLRD CP

55、QQCLRD CPQQCLRD CPQQCLRD CPQQ1QQ11D2QQ22DGND4QQ44D3QQ33D时钟时钟清零清零USC公用清零公用清零公用时钟公用时钟74LS17574LS175管脚图管脚图+5V+5V1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4QD1D2D3D4 CLRCP赛前先清零赛前先清零0输出为零输出为零发光管不亮发光管不亮CP& 1& 2& 2清零清零1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4QD1D2D3D4 CLRCP+5V+5V1反相端都为反相端都为1 11开启开启CP& 1& 2& 2清零清零1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4QD1D2D3D

56、4 CLRCP+5V假设有一按钮被按下，假设有一按钮被按下，比如第一个按钮。比如第一个按钮。=1=00被封被封这时其它按钮被按下这时其它按钮被按下也没反响。也没反响。0CP& 1& 2& 2清零清零？如何与抢答器电路联接，显示抢？如何与抢答器电路联接，显示抢答胜利者的编号。答胜利者的编号。FQ11DFF=1C1CP 例例 以下图为分频器电路，设触发器初态为以下图为分频器电路，设触发器初态为 0 0，试画，试画出出 Q1 Q1、Q2 Q2 的波形并求其频率。的波形并求其频率。CP解：解：C1CPCPQ1 0Q20Q某同窗用图某同窗用图4.35(a)所示集成电路组成电路，并

57、所示集成电路组成电路，并从示波器上察看到该电路波形如图从示波器上察看到该电路波形如图4.35(b)所示，所示，试问该电路是如何衔接的？请画出电路的连线。试问该电路是如何衔接的？请画出电路的连线。图图4.35 逻辑符号及电路波形逻辑符号及电路波形例例2 2：用：用JKJK触发器构成多路开关电路触发器构成多路开关电路例例3 3：用：用D D触发器组成分频电路触发器组成分频电路任务原理任务原理: :请参见教材请参见教材触发器和门电路是构成数字系统的根本逻辑单元。触发器和门电路是构成数字系统的根本逻辑单元。前者具有记忆功能，用于构成时序逻辑电路；前者具有记忆功能，用于构成时序逻辑电路；后者没有记忆功能，用于构成组合逻辑电路。后者没有记忆功能，用于构成组合逻辑电路。本章小结本章小