第十二章时序逻辑电路

1、第第1212章章 目录目录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： 组合逻辑电路；组合逻辑电路； 时序逻辑电路时序逻辑电路. . 时序逻辑时序逻辑电路的特点：由逻辑门、触发器构成，它在某一电路的特点：由逻辑门、触发器构成，它在某一 时刻的输出状态不仅与该时刻的输入信号有关，还与电路时刻的输出状态不仅与该时刻的输入信号有关，还与电路原来的输出状态有关原来的输出状态有关。组合逻辑组合逻辑电路的特点：只由逻辑门电路组成，它在某电路的特点：只由逻辑门电路组成，它在某 一时刻的输出状态仅由该时刻一时刻的输出状态仅由该时刻 的输入信号状态决定。的输入信号状态决定。概述概述&

2、RSQQ1010 10 触发器有两个重要的特点：触发器有两个重要的特点：电路组成及工作原理电路组成及工作原理Qn=1， Qn=0则则 Qn+1=0， Qn+1=1Q和和Q的逻辑状态相反，的逻辑状态相反，Q=0=0，Q=1=1时称触发器时称触发器为为0态。态。(1) 设设 S = 1 ， R = 0第第1212章章1212 1 1&RSQQ011010&RSQQ110110则则 Qn = Qn+1(3) 设设 S = R = 1(2) 设设 S = 0 ， R = 1Qn=0， Qn=1则则 Qn+1=1， Qn+1=0第第1212章章1212 1 1&RSQQ0011禁

3、用禁用1 1 0 01 1 1 11 0 1 01 0 0 00 1 0 10 1 1 10 0 0 不定不定0 0 1 不定不定(4) S = R = 0 0 0 不定不定，禁止禁止 SRQ简化真值表简化真值表1 0 0 0 1 1 1 1 不变不变 SR QnQn+1RS触发器真值表触发器真值表第第1212章章1212 1 1基本基本R-S触发器符触发器符号号SRQQABQQRS11或非门组成的基本触发器或非门组成的基本触发器输入信号高电平有效输入信号高电平有效SRSRQQ逻辑符号逻辑符号SR低电平有效低电平有效第第1212章章1212 1 1CP&RCDS时钟脉冲未到时钟脉冲未到

4、，即即CP=0时，时，C、D门门被封锁，无论被封锁，无论S、R端加什么信号它们端加什么信号它们输出全是输出全是1 1，触发器，触发器保持原来状态不变。保持原来状态不变。时钟脉冲时钟脉冲时钟脉冲到来时钟脉冲到来，即在，即在CP=1=1时时,R、S的变化才能引起的变化才能引起触发器翻转。为高电平触触发器翻转。为高电平触发。发。&ABQQRS有时钟脉冲的触发器称为钟控触发器有时钟脉冲的触发器称为钟控触发器1.电路结构电路结构第第1212章章1212 2 2(2) S = 1 ， R = 0 ， Qn+1=1 0&RS01010(3) S = 0 , R = 1 ， Qn+1 =0 (

5、4) S = R = 1(1) S = R = 0Qn = Qn+1禁用禁用&RDSDQQ11010ABCDCPRDSDCPQQSR1符号符号2.逻辑功能逻辑功能第第1212章章1212 2 2&ABQQRD&RSDCDSCP0 0 0 00 0 1 11 0 0 11 0 1 10 1 0 00 1 1 01 1 0 禁用禁用1 1 1 禁用禁用SR QnQn+1真值表真值表Qn10（当（当CP=1=1时）时）RD、SD不受不受CPCP控制，直接将控制，直接将触发器置触发器置1 1或置或置0。 SD置置1 1、RD置置0，并低电平有效。，并低电平有效。2.逻辑功能逻辑

6、功能第第1212章章1212 2 21 1 禁止禁止 SR Qn+1简化真值表简化真值表0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 0 0 0 00 0 1 11 0 0 11 0 1 10 1 0 00 1 1 01 1 0 禁用禁用1 1 1 禁用禁用SR QnQn+1真值表真值表Qn10重点放在：重点放在：逻辑功能和触发方式上逻辑功能和触发方式上2.逻辑功能逻辑功能第第12章章12 2CP例：初态例：初态Q=0，画出在，画出在CP作用下作用下Q端的波形。端的波形。SRQ不定不定禁止出现禁止出现1 1 不定，禁止不定，禁止 SR Qn+1真值表真值表0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 存在的问

7、题：空翻现象存在的问题：空翻现象注意：注意：触发器的输出状态由触发器的输出状态由CPCP脉冲脉冲高电平时对应的高电平时对应的R R和和S S决定决定第第12章章12 21 1 电路结构：由两个同步电路结构：由两个同步RS触发器和一个非门构成触发器和一个非门构成。SRSDRDCQQSRSDRDCQQ&主主从从JK1CPQQ主主触发器触发器R=K QnS=J Qn主从型触发器的特点：主从型触发器的特点：CP=1=1时，输入信号进入时，输入信号进入主触发器，从触发器主触发器，从触发器CP=0=0被封锁；当被封锁；当CP=0=0时，时，主触发器被封锁，从触发器开启。主触发器被封锁，从触发器开启

8、。SDRD第第1212章章1212 2 2SRSDRDCQQSRSDRDCQQ&主主从从JKSDRD1CPQQ（1）J=K=0，Qn+1= Qn（2）J=0，K=1 Qn=0，S=J Qn=0，R=K Qn=0， Qn+1= Qn =0 Qn=1，S=J Qn=0，R=K Qn=1， Qn+1 = 0 2. 逻辑功能逻辑功能 Qn+1 = 0主主触发器触发器R=K QnS=J Qn第第1212章章1212 2 2SRSDRDCQQSRSDRDCQQ&主主从从JKSDRD1CPQQ（3）J=1，K=0Qn=0，S=J Qn=1，R=K Qn=0， Qn+1= 1 Qn=1，S=J

9、 Qn=0，R=K Qn=0， Qn+1 = Qn = 1 Qn+1= 12. 逻辑功能逻辑功能主主触发器触发器R=K QnS=J Qn第第1212章章1212 2 2SRSDRDCQQSRSDRDCQQ&主主从从JKSDRD1CPQQ（4）J=K=1，Qn=0，S=1，R=0，Qn+1=1Qn+1=QnQn=1，S=0，R=1，Qn+1=02. 逻辑功能逻辑功能主主触发器触发器R=K QnS=J Qn第第1212章章1212 2 2JK QnQn+11 0 0 11 0 1 110 1 0 00 1 1 00JK触发器真值表触发器真值表1 1 0 11 1 1 0Qn0 0 0 00

10、 0 1 1Qn保持功能保持功能置置 1 功能功能置置 0 功能功能计数功能计数功能 Qn+1跟随跟随 J变化变化1 1 Qn JK Qn+10 0 Qn 0 1 0 1 0 1 JK触发器触发器简化真值表简化真值表2. 逻辑功能逻辑功能主从触发器符号主从触发器符号第第1212章章1212 2 2KJSDRDCQQ 3. 触发方式触发方式：触发器在时钟脉冲的什么时间接受输入触发器在时钟脉冲的什么时间接受输入信号和输出相应的状态。信号和输出相应的状态。B、后沿主从触发：后沿主从触发：CPCP前沿到来时开始输前沿到来时开始输入信号，延迟至入信号，延迟至CP后后沿到来时输出相应状态。沿到来时输出相应

11、状态。KJSDRDCQQ C、前沿主从触发：前沿主从触发：CPCP后沿到来时开始输后沿到来时开始输入信号，延迟至入信号，延迟至CP前前沿到来时输出相应状态。沿到来时输出相应状态。KJSDRDCQQ A、电平触发：电平触发：在在CPCP脉冲为规定的电平时，触发器都能脉冲为规定的电平时，触发器都能接受输入信号并立即输出相应状态的触发方式。接受输入信号并立即输出相应状态的触发方式。第第1212章章1212 2 2D、边沿触发型边沿触发型J-K触发器触发器CP为什么能防止空翻为什么能防止空翻? ?Q主主Q从从J=K=1KJSDRDCQQ 前沿（上升沿）触发并翻转前沿（上升沿）触发并翻转KJSDRDCQ

12、Q 后沿（下降沿）触发并翻转后沿（下降沿）触发并翻转第第1212章章1212 2 23. 触发方式触发方式例：例： 已知后沿触发已知后沿触发 的的J-K触发器，触发器，J和和K端的输入信号端的输入信号波形如图，而且已知触发器原为波形如图，而且已知触发器原为0态，求输出端态，求输出端Q的波形。的波形。JKQCP1234注意：注意： 触发器的输出状态由触发器的输出状态由CP脉冲脉冲后沿对应的后沿对应的J和和K决定，并在后沿翻转。决定，并在后沿翻转。第第1212章章1212 2 23. 触发方式触发方式结构形式：维持阻塞型结构形式：维持阻塞型第第1212章章1212 2 2&ABQQRD&a

13、mp;SDD&置置0维维持持线线置置1 1维维持持线线置置0阻塞线阻塞线置置1 1阻塞线阻塞线CPSDRDCQQ D符号符号0 0 0 0 1 01 0 11 1 1D QnQn+1D触发器真值表触发器真值表10置置 1置置 0 Qn+1跟随跟随D触发方式：边沿触发型，且上升沿触发。触发方式：边沿触发型，且上升沿触发。第第1212章章1212 2 2下降沿触发下降沿触发SDRDCQQ D符号符号CP例：已知维持阻塞型例：已知维持阻塞型D触发器触发器CP和和D端的波形，端的波形， D触发器为上升沿触发，试画出输出端触发器为上升沿触发，试画出输出端Q的波形。的波形。 DQ注意：触发器的输出

14、状态由注意：触发器的输出状态由CP脉冲上升沿对应的脉冲上升沿对应的D D决定。决定。 并在并在CP脉冲上升沿翻转。在其它时间输出状态不脉冲上升沿翻转。在其它时间输出状态不 会发生变化。会发生变化。第第1212章章1212 2 2例：用例：用D触发器构成计数器触发器构成计数器SDRDCQQ DD= Qn计数功能要求计数功能要求：Qn+1=Qn第第1212章章1212 2 2KJSDCQQ SDRDCQQ DACP已知已知CP和和A的的波形，画出波形，画出Q1、Q2的波形。的波形。CPARD1=SD2=AF1F2C1=C2=CPD1=Q2J2=Q1K2=Q1Q1Q2(D1）Q1（J2）例：例：第第

15、1212章章1212 2 2SDRDCQQ T符号符号T触发器触发器 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0T QnQn+1T触发器真值表触发器真值表 Qn Qn 保持功能保持功能计数功能计数功能当当T=1时时Qn+1=Qn具有计数功能具有计数功能第第1212章章1212 2 21.J-K触发器转换为触发器转换为D触发器触发器1JKDCP2.J-K触发器转换为触发器转换为T触发器触发器TQQJKCPQQ第第1212章章1212 2 21. 同步单脉冲发生器同步单脉冲发生器JRDSDK CPQQJRDSDK CPQQ单脉冲输出单脉冲输出SB CPQ1Q1Q2Q2SBQ1Q2Q2该电路的特

16、点：该电路的特点： 每按动一次启动按每按动一次启动按钮钮SB（常闭）就可以在（常闭）就可以在Q1端输出一个单脉冲，端输出一个单脉冲，且宽度等于时钟脉冲的且宽度等于时钟脉冲的周期。周期。第第1212章章1212 2 2DCPRDDCPRD DCPRDDCPRD&+5VCLR&Q1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4SB1SB2SB3SB41010112301CLR端加入清零脉冲后端加入清零脉冲后 Q1= Q2= Q3= Q4=0， Q1= Q2= Q3= Q4=1，2.四人抢答器电路四人抢答器电路与非门与非门2输出为输出为1，时钟脉冲加到四个时钟脉冲加到四个D触发器的触发器的CP端，端，

17、SB未按下未按下，D触发器触发器的零状态不变。的零状态不变。按下按下SB1 SB4中任一个中任一个按钮，对应触发器的按钮，对应触发器的D端为高电平。端为高电平。D第第1212章章1212 2 2CRDDCRDDCRDDCRDD& Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0输输出出清零清零存入存入F3F2F1F0A3A2A1A0D触发器组成的数码寄存器触发器组成的数码寄存器数码寄存器：存放二进制数码的逻辑部件，一个触发数码寄存器：存放二进制数码的逻辑部件，一个触发器存放一个二进制数码，器存放一个二进制数码，N个触发器可寄存个触发器可寄存N位二进位二进制数码。制数码。并行输入并行输出方式并行输入并行

18、输出方式第第1212章章1212 3 3串行串行输出输出CRDDCRDDCRDDCRDDDO数码输入数码输入清零清零移位脉冲移位脉冲CP Q0Q1Q2Q3并并 行行 输输 出出CPD0Q0Q1Q2Q3CP011 1D0Q0Q1Q2Q31101F0F1F2F3 每加入一个每加入一个CP脉冲，每个触发器中所存储的数码就依次脉冲，每个触发器中所存储的数码就依次向左或向右移一位。向左或向右移一位。四位右移寄存器四位右移寄存器QQQQ第第1212章章1212 3 3CPQ0Q2Q31101Q1Q0 Q1 Q2 Q3 CP0 0 0 0 01 0 0 0 10 1 0 0 21 0 1 0 31 1 0

19、1 41 1 0 1 高位高位状态表状态表波形图波形图串行输入串行输出串行输入串行输出第第1212章章1212 3 31. 异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器JRDK CPQQJRDK CPQQJRDK CPQQ清零清零计数脉冲计数脉冲CPF0F1F2Q0Q1Q2一个触发器有两个稳态，一个触发器有两个稳态，N个触发器共有个触发器共有2N个稳态，个稳态，若计数器有若计数器有N个触发器，称该计数器为模数个触发器，称该计数器为模数2N计数器，计数器，计数容量是计数容量是（2N-1）各各触发器触发器 J=K=1低位的低位的Q端接高端接高 位的位的CP。CP脉冲不同时脉冲不同时加到加到CP端端用来

20、累计脉冲数目用来累计脉冲数目第第1212章章1212 4 4C Q2 Q1 Q0 000011100 0111101001011 0 1012345678 0 0 0加法计数器状态表加法计数器状态表JRDK CPQQJRDK CPQQJRDK CPQQ清零清零计数输入计数输入CPF0F1F2Q0Q1Q2CPQ0Q1Q21. 异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器000010011100101110111001000第第1212章章1212 4 4 JRDK CPQQ JRDK CPQQ JRDK CPQQ JRDK CPQQ1计数输入计数输入清零清零Q0Q1Q2Q3 345 61 27891

21、0111213141516 CPQ0Q1Q2Q3F0F1F2F3分频的概念？分频的概念？1. 异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110000SDRDCQQ DSDRDCQQ DSDRDCQQ D用用D触发器构成的异步二进制加法计数器触发器构成的异步二进制加法计数器计数输入计数输入CP清零清零Q0Q1Q2CPQ0Q1Q2F0F1F2低位的低位的Q端接高位端接高位触发器的触发器的CP端端1. 异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器第第1212章章1212 4 42.

22、异步二进制减法计数器异步二进制减法计数器C Q2 Q1 Q0 000012345678 0 0 0减法计数器状态表减法计数器状态表1 1 11 1 01 0 11 0 00 1 10 1 00 0 1Q2JRDSDK CPQQJRDSDK CPQQJRDSDK CPQQ置数置数计数输入计数输入CPQ0Q1F0F1F2第第1212章章1212 4 4JK CPQQ JK CPQQ JK CPQQ&JK CPQQ&CP1 J0 = K0= 1J1 = K1 = Q0J 3= K3 = Q2 Q1Q0Q0Q1Q2Q3J2 = K2 = Q1 Q0 F0F1F2F33. 同步二进制加法

23、计数器同步二进制加法计数器计数脉冲同时加到触发器的时钟端计数脉冲同时加到触发器的时钟端CP Q3 Q2 Q1 Q00 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 10 1 0 1 0 11 1 0 1 1 12 1 1 0 0 13 1 1 0 1 14 1 1 1 0 15 1 1 1 1 16 0 0 0 0 十六进制加法计数器状态表十六进制加法计数器状态表8421码码J0 = K0= 1J1 = K1 = Q0J 3= K3 = Q2 Q

24、1Q0J2 = K2 = Q1 Q03. 同步二进制加法计数器同步二进制加法计数器第第1212章章1212 4 4J 0= K0= 1J2 = K2 = Q0n Q1nJ3 = Q2n Q1n Q0nK3= Q0nJ 1= Q0n Q3n K1 = Q0nJK CPQQ JK CPQQ&CP1 JK CPQQ&Q0Q1Q2Q3JK CPQQ&1&CC = Q0n Q3nF0F1F2F38421码码十进制加法计数器进制加法计数器驱动方程：驱动方程：进位信号进位信号将十进制数的每一位数用二进制数来表示将十进制数的每一位数用二进制数来表示第第1212章章1212 4

25、4J 0= K0= 1J 1= Q0n Q3n K1 = Q0nJ2 = K2 = Q0n Q1n十进制加法计数器波形图十进制加法计数器波形图J3 = Q2n Q1n Q0nK3= Q0n Q1 Q2 C = Q0n Q3n 345 61 278910CP Q0 Q3C0000100001001100001010100110111000011001驱动方程：驱动方程：第第1212章章1212 4 4CP Q3 Q2 Q1 Q00 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0

26、 0 0 9 1 0 0 1 10 0 0 0 0 十进制加法计数器状态表十进制加法计数器状态表8421码码8421码十进制加法计数器波形图码十进制加法计数器波形图Q0Q1Q2Q3CP1 2 3 4 5 6 7 8 9 10J 0= K0= 1J2 = K2 = Q0n Q1nJ3 = Q2n Q1n Q0nK3= Q0nC = Q0n Q3n J 1= Q0n Q3n K1 = Q0n第第1212章章1212 4 4QQSDRDCJKQQSDRDCJKQQSDRDCJK&F1F2F3QBQCQDQQSDRDCJKF0QA计数输入计数输入CPCPACPB五进制加法计数器五进制加法计数器

27、二进制二进制第第1212章章1212 4 4J0K0 CPQQ CPJ 2= Q1n Q0n K2 = Q1nQ0J1K1 CPQQQ1J2K2 CPQQ&Q2& J 0= Q2n Q1n K0=1J1 = Q0n K1 = Q2n Q0n1驱动方程：驱动方程：第第1212章章1212 4 4345 61 27CP Q0 Q1 Q2 J 2= Q1n Q0n K 2= Q1nJ 0= Q2n Q1n K0=1J1 = Q0n K1 = Q2n Q0n000100010110001101011功能：同步七进制加法计数器功能：同步七进制加法计数器驱动方程：驱动方程：000第第121

28、2章章1212 4 4QQSDRDCJKQQSDRDCJKQQSDRDCJK&F1F2F3Q1Q2Q3计数输入计数输入CPJ1=Q3，K1=1，C1=CPJ2=1，K2=1，C2=Q1J3=Q1Q2，K3=1，C3=CP驱动方程：驱动方程：第第1212章章1212 4 4J1=Q3，K1=1，C1=CPJ2=1， K2=1，C2=Q1J3=Q1Q2，K3=1，C3=CP驱动方程：驱动方程：CP Q3 Q2 Q1 J3 K3 C3 J2 K2 C2 J1 K1 C1CP Q1 CP0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 2 0 1 0 0 1 1

29、1 1 1 3 0 1 1 1 1 1 1 1 1 4 1 0 0 0 1 1 1 0 1 5 0 0 0 功能：异步五进制加法计数器功能：异步五进制加法计数器第第1212章章1212 4 4T4196 T4196 功功 能能 表表功功 能能输输 入入输出输出控制信号控制信号CT/LD时钟时钟CP并行予置数并行予置数A B C DQA QB QC QD清零清零Cr清清 零零置置 数数计计 数数0 0 0 0 01011 计计 数数a b c da b c dT4196（74LS196）T4196CT/LDQCCAQAGNDVCCCrQDDBQBCPACPB二二五五十进制加法计数器十进制加法计数

30、器第第1212章章1212 4 4模模 2模模 5QAQB QC QDCPACPB计数脉冲从计数脉冲从CPA输入，输入，从从QA输出，是一个输出，是一个二进制计数器。二进制计数器。计数脉冲从计数脉冲从CPB输入，输入，从从QD、 QC和和 QB输出时，输出时，是一个五进制计数器。是一个五进制计数器。第第1212章章1212 4 4模模 2模模 5QAQB QC QDCPACPB1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 +5VQDQBCPAQACPBQC+5VCT/LDT4196Cr8421码二码二五五十进制加法计数器进制加法计数器第第1212章章1212 4 4应用举例

31、应用举例QD QC QB QACT/LDCrCPBCPA&18421码七进制计数器码七进制计数器0 1 1 1QAQBQCCrCP1 2 3 4 5 6 7 七进制加法计数器波形图七进制加法计数器波形图Cr= QC QB QA反馈置反馈置 0 0 法法110000第第1212章章1212 4 4应用举例应用举例两位十进制计数器两位十进制计数器QD QC QB QACT/LDCrCPBCPA1QD QC QB QACT/LDCrCPBCPA1个位个位十位十位第第1212章章1212 4 4应用举例应用举例&QD QC QB QACT/LDCrCPBCPA1六十六十进制计数器进制计

32、数器0 1 1 0QD QC QB QACT/LDCrCPBCPA1第第1212章章1212 4 4应用举例应用举例&QD QC QB QACT/LDCrCPBCPA1三十六三十六进制计数器进制计数器0 0 1 1QD QC QB QACT/LDCrCPBCPA10 1 1 0第第1212章章1212 4 4+_+_RSQQ5K 5K 5K RUR1UR28(VCC)4(RD)5(CO)6(TH)2(TL)71(GND)3(UO)C1C2UR1= U+1=2/3 VCCUR2= U 2=1/3 VCCUTH 2/3 VCC, R=0UTL 1/3 VCC , S=1 Q=0,UO=低电

33、平低电平, T导通导通0110置置 0参考电压：参考电压：第第1212章章1212 5 5+_+_RSQQ5K 5K 5K RUR1UR28(VCC)4(RD)5(CO)6(TH)2(TL)71(GND)3(UO)C1C2UR1= U+1=2/3 VCCUR2= U 2=1/3 VCC UTH 1/3 VCC, S=1 UO=原状态，原状态，T=原原状态状态置置 0第第1212章章1212 5 5+_+_RSQQ5K 5K 5K RUR1UR28(VCC)4(RD)5(CO)6(TH)2(TL)71(GND)3(UO)C1C2UR1= U+1=2/3 VCCUR2= U 2=1/3 VCC01UTH 2/3 VCC,R=1UTL 2/3 VCCUTL 1/3 VCCR S Q Q0 1 0 1T管管导通导通UTH 2/3 VCCUTL 1/3 VCC1 0 1 0截止截止