chapter21触发器和时序逻辑电路综述综述

1、触发触发。 原来的状态原来的状态 下面介绍下面介绍，“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101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10触发器保持触发器保持“0”态不变态不变复位复位 结论结论: 不论不论 触发器原来触发器原来 为何种状态，为何种状态， 当当 SD=1， RD=0时时， 将使将使触发器触发器 置置“0”或称或称 为为复位复

2、位。.G1&.&G2设原态为设原态为“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01触发器保持触发器保持“1”态不变态不变置位置位 结论结论: 不论不论 触发器原来触发器原来 为何种状态，为何种状态， 当当 SD=0， RD=1时时， 将使将使触发器触发器 置置“1”或称或称 为为置位置位。.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11触发器保持触发器保持“1”态不变态不变

3、当当 SD=1， RD=1时时， 触发器保持触发器保持 原来的状态，原来的状态， 即即触发器具触发器具 有保持、记有保持、记 忆功能忆功能。.G1&.&G2110011111110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 当信号当信号SD= RD = 0同时变为同时变为1时，由时，由于与非门的翻转于与非门的翻转时间不可能完全时间不可能完全相同，触发器状相同，触发器状态可能是态可能是“1”态，态，也可能是也可能是“0”态，态，不能根据输入信不能根据输入信号确定。号确定。.G1&.&G210逻辑符号逻辑符号QQS

4、DRDSDRDQ1 0 0 置置00 1 1 置置11 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基本基本R-S触发器触发器导引电路导引电路& G4SR& G3C.& G1& G2.SDRDQQ当当C=0时时01111.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C当当 C = 1 时时1打开打开11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C当当 C = 1 时时1(1) S=0, R=00011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

5、 输入状态决定。输入状态决定。11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C1101010(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.SDRDQQ& G4SR& G3C1110011110Q=1Q=011(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11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C0 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1

6、QnQn+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QQSR CSDRD不定不定不定不定QQ10 0 SR0 1 01 0 11 1 不定不定Qn+1QnC0 0 SR 0 1 0 1 0 1 1 1 不定不定Qn+1QnQ=SQ=R从触发器从触发器主触发器主触发器C CKQRQJS R CF主主QJKQSRS CF从从QQQQSDRD1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0101RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C0110F主主封锁封锁0RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C01C01010

7、010C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( )触发器翻触发器翻转转（ 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CRS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC 01RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C010(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 011010100

8、101RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C010(1)J=1,K=110设触发器原设触发器原态为态为“1”态态为为“？”状态状态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=101RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C010(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 100101011001设触发器原设触发器原态为态为“0”态态为为“？”态态01RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C010(

9、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 011010100101设触发器原设触发器原态为态为“1”态态为为“？”态态RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C010(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 010001RS CF从从QQQQSDRD1R CF主主QJKQSC C01001nQJS nKQR 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( )触发器触发器翻转翻转（ F从从状态与状态与F主主状态一致）。状态一致）。nQJS nKQ

10、R Qn10 0 1 1 1 0 0Qn0 0 0 1 1 0 0 1C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( )触发器触发器翻转翻转（ F从从状态与状态与F主主状态一致）。状态一致）。0 1 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。 CQJKSDRDQ例：例：JK 触发器工作波形触发器工作波形CJKQ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& G1QQSDRD&am

11、p; G3& G4& G5& G6CD反反馈馈线线& G2& G1QQSDRD& G3& G4& G5& G6CD01101100101& G2& G1QQSDRD& G3& G4& G5& G6CD01011110110D Qn+1 0101逻辑符号逻辑符号D CQQRDSDQn+1 =Dn；CDQD Qn+1 0101J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 QnD1 CQJKSDRDQ仍为下降沿仍为下降沿触发翻转触发翻转T CQJKSDRDQ(保持

12、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 QnTCQD=QD Qn+1 0101 CQQD 按功能分按功能分清零清零寄存指令寄存指令RD.QDF0d0Q0.Q.DF1d1Q1.d2Q.DF2Q2QDF3d3Q3000011011101触发器状态不变触发器状态不变动画动画RDSDd3RDSDd2RDSDd1RDSDd010清零清零1100&Q0&Q1&Q2&Q31100&QQQQ0000001110101111清零清零D1移位脉冲移位脉冲23410111QQ3Q1Q2RD000000010011101

13、110111 1QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3QQQ从高位向低从高位向低位依次输入位依次输入动画动画111010110011000输出输出清零清零D10111QQ3Q1Q2RD10111 1QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3QQQ5移位脉冲移位脉冲786动画动画左移寄存器波形图左移寄存器波形图12345678C111111DQ0Q3Q2Q1111待存待存数据数据01110001123移位脉冲移位脉冲Q2 Q1 Q0移位过程移位过程Q3寄寄 存存 数数 码码 D001110000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1011

14、4左移四位左移四位101并并 行行 输输 出出动画动画1 清零清零0DQ2SDRDd2&F2Q1SDRDd1&F1Q0SDRDd0&F0DDQ3SDRDd3&F3DDCF3F2F1F0d0d1d2d3Q0Q1Q2Q3F3F2F1F0dQ0Q1Q2Q3F3F2F1F0d0d1d2d3Q3Q3F3F2F1F0d既能左移也能右移。既能左移也能右移。DQ2DQ1DQ01&111&1&.RDCS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

15、移位控制端移位控制端000000&010动画动画右移右移串行串行输入输入左移左移串行串行输入输入UCCQ0Q1Q2Q3S1S0 C16151413121110913456782D0D1D2D3DSRDSL RDGNDCT74LS194并行输入并行输入011110 00 11 01 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 UCCQ0Q1Q2Q3S1S0 C161514131211109CT74LS19413456782D0D1D2D3DSRDSL RDGND 二二 进进

16、 制制 数数 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 12 0 1 0 3 0 1 14 1 0 0 5 1 0 16 1 1 0 7 1 1 18 0 0 0 脉冲数脉冲数(C)1010清零清零RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C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C12345678Q0Q1Q2

17、？思考思考1、各触发器、各触发器C应如何连接？应如何连接？CRDQDQQ0F0QDQQ0F0QDQQ3F3 二二 进进 制制 数数 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 12 0 1 0 3 0 1 14 1 0 0 5 1 0 16 1 1 0 7 1 1 18 0 0 0 脉冲数脉冲数(C)F0每输入一每输入一C翻一次翻一次F1F2F3J0 =K0 =1Q0 =1J1 =K1 = Q0Q0 = Q1 = 1J2 =K2 = Q1 Q0Q0 = Q1 = Q2 = 1J3 =K3= Q1 Q1 Q0J0 =K0 =1J1 =K1 = Q0J2 =K2 = Q1 Q0J3 =K3 =

18、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。RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C计数脉冲计数脉冲C12345678Q0Q1Q2RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C计数脉冲计数脉冲 C0= C K0 =1 J0 =Q2K1 =1 J1 =1C1= Q0J2=Q0Q1K2 =1C2= C RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C计数脉冲计数脉冲 C0= C=0 K0 =1 J0

19、 =Q2=1 K1 =1 J1 =1 C1= Q0=0J2=Q0Q1=0K2 =1C2= C=0 RDQJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2C计数脉冲计数脉冲011111 011111011111111111011101011111000010012010301141005000C1= Q0C12345Q0Q1Q2二进制数二进制数Q3Q2Q1Q0脉冲数脉冲数(C)十进制数十进制数0123456789100 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 001234567890RDQJ

20、KQF0QJKQF1C计数脉冲计数脉冲QJKQF2QJKQQ3F3Q2Q1Q0Q0Q1Q2Q3C12345678910Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0110 10清零清零0000Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF00置置“9”1100Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0 1 1 Q1

21、RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0 0 011Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0 0 011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Q1RDC0&R02R01S91S92&QJKQF1QJKQF2Q2QJKQF3Q3RDRDRDSDSDC1Q0QJKQF0 0 011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Q2Q3R01S92

22、S91R02Q1Q011011011000000001010R01S92S91R02有任一为有任一为“0”有任一为有任一为“0” 输入计输入计数脉冲数脉冲十分频输出十分频输出(进位输出进位输出)计数状态计数状态计数器输出计数器输出S91NCT74LS290S92Q2Q1NUCCR01R02C0C1Q0Q3地地17814S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0Q1Q2Q3Q0C1 2 3 4 5 6 7 8 9 10工作波形工作波形S92S91Q0Q3Q1Q2R01R02C1C0S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0五进制输出五进制输出计数脉冲计数脉冲输入输入C12345Q1Q

23、2Q3工作波形工作波形Q3Q2Q1Q00123456789100 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 001234567890例：六进制计数器例：六进制计数器Q3Q2Q1Q00 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 0 0六六种种状状态态1111S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0计数器清零计数器清零S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0计数器清零计数器清零

24、&.0100(4)S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0计数计数脉冲脉冲S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02C1C0十位十位个位个位11689UCC1Q21Q11RD1Q01Q3地地1C02Q32Q22Q12Q02RD2C02C11C11Q31Q01Q21Q11RD1C11C0计数计数脉冲脉冲2Q32Q02Q22Q12RD2C12C0十位十位个位个位&D (DOWN) 减法脉冲输入端减法脉冲输入端U(UP) 加法脉冲输入端加法脉冲输入端L(LOAD) 置数端置数端CO 进位端进位端BO 借位端借位端C(CLR) 清零端清零端11689UCCQ2UQ1Q0Q3地地D

25、1LBOCCODD0D2D32.置数法置数法 置数法（置位法） ： 重复置入某个数值的方法，适用于有预置功能的计数器电路。 同步计数器：LD=0的信号一从Si译出，待下个CP来时才将要置入的数据置入，稳定状态循环中包含Si。 异步计数器：LD=0信号一出现，立即会置入计数器中，而不受CP的控制，因此应从Si+1中译出。因为时间短，所以稳态中不包含Si+1 。 置数法置数法 可以从循环中任何一个状态置入适当的数值而跳跃可以从循环中任何一个状态置入适当的数值而跳跃N-M个状态，得到个状态，得到M进制计数器。进制计数器。 方案方案1：置入：置入0000 从十进制中去掉从十进制中去掉0110-1001

26、，保留，保留0000-0101。 无无1001进位状态，因此进位信号从进位状态，因此进位信号从Q2引进。引进。 方案方案2：置入：置入1001 取取0000-0100和和1001。 有有1001进位状态，进位状态，C为进位输出。为进位输出。例例： 试用两片同步十进制计数器试用两片同步十进制计数器74160接成接成29进制进制计数器。计数器。解：整体置数方式解：整体置数方式：Q1DF1Q2DF2Q3DF3Q0DF0CQ3 Q2 Q1 Q0=1000 1000010000100001C1234Q2Q1Q0Q3QJKQQ0F0QJKQQ1F1QJKQQ2F2CQ0Q1Q2K0 = Q2 J0 =Q2

27、 J1 =Q0J2=Q1 K1 =Q0 K2 =Q1Q2Q1Q0C12345678Q0Q1Q2 可产生相移为可产生相移为 的顺序脉冲。的顺序脉冲。21.4 时序逻辑电路的分析时序逻辑电路的分析 从逻辑图到驱动方程从逻辑图到驱动方程 存储电路中每个触发器输入信号的逻辑函数式存储电路中每个触发器输入信号的逻辑函数式 驱动方程代入相应触发器的特性方程得出驱动方程代入相应触发器的特性方程得出触发器的状态方程，从而得到由这些状态触发器的状态方程，从而得到由这些状态方程组成的整个电路的状态方程组方程组成的整个电路的状态方程组 根据逻辑图写出电路的输出方程根据逻辑图写出电路的输出方程例1：21312321Q

28、QJQJQQJ2331211QKQQKKnnnQKQJQ13232113231211213211QQQQQQQQQQQQQQQQnnn32QQY时序逻辑电路的状态转换表、状态转换图和逻辑图 驱动方程、状态方程和输出方程虽能将逻辑功能描述清楚，但不够一目了然。为此可以把电路在一系列时钟信号作用下状态转换的全部过程找出来。 这些方法包括： 状态转换表 状态转换图 时序图 将任何一组输入变量及电路初态的取值代入状态方程和输出方程，即可算出电路次态和现态下的输出值。 以得到的次态作为新的初态和这时的输入变量取值再次代入状态转换表.100100FYHQQQQnn和代入.111110FYHQQQQnn和再

29、代入.122120FYHQQQQnn和再代入例2：列出状态转换表 解： 0000010010101110000100111100001011100111000100101nQ1nQ2nQ311nQ13nQ12nQ代入3232113231211213211QQQQQQQQQQQQQQQQnnn32QQY设初态000缺少状态111将111代入上式例2 从表5.2.2上很容易看出，每经过7个时钟信号以后电路的状态循环变化一次，所以这个电路具有对始终信号计数的功能。 每7个时钟脉冲之后，Y输出一个脉冲。因为这是一个计数器，所以Y的输出就是进位脉冲。00010010100111001011100状态转换

30、图 更加形象的方式直观表示电路的逻辑功能 图5.2.1：000010011100101110111Q3Q2Q1001X/Y/0/0/0/0/0/0/1/100010010100111001011100时序图时序图便于用实验观察检查电路的逻辑功能00010010100111001011100VAVBUCC调转调转地地+C1+C2QQRDSD5K5K5KT52/3 UCC2/3 UCC1/3 UCC011/3 UCC112/3 UCC2/3 UCC01101Q=0导通导通1(地地)uCR1ui+C1+C2QQRDSD5K5K5KVAVB T1348(复位端复位端)uO65271101Q=1截止截止02/3 UCC1010Q=1010 110Q=0+UCC48562713.0.01FuCCuiuoRuituCtuOt(1/3UCC)Q=0Q=1T导通，导通，C通过通过T放放电电,uC 0接通电源接通电源RD=0SD=1保持保持“0”态态RD=1SD=1上升到上升到2/3 UCCuituCtuOt暂稳态暂稳态tptp=RC ln3=1.1RC+UCC48562713.0.01FuCCuiuO2/3UCCRD=1