电工电子触发器和时序逻辑电路课件

第14章触发器和时序逻辑电路14.1双稳态触发器14.2寄存器14.3计数器第14章触发器和时序逻辑电路14.1双稳态触发器

电路的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且与电路原来的状态有关。当输入信号消失后，电路状态可维持不变。这种具有存贮记忆功能的电路称为时序逻辑电路。时序逻辑电路双稳态触发器，是构成时序电路的基本逻辑单元。特点：1.有两个稳定状态输出状态“0”态和“1”态；2.输出状态可由输入信号置成“0”或“1”态；3.也可或保持原状态，即具有记忆功能。电路的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且与电路原14.1双稳态触发器本节须掌握1.RS、JK、D三种触发器的逻辑功能。2.不同结构触发器的动作特点。14.1双稳态触发器本节须掌握&QQG1&G2SDRD14.1.1RS触发器1.基本RS触发器正常情况下，两输出端的状态保持相反。以Q端的逻辑电平表示触发器的状态.即Q=1，Q=0时，称为1态；反之为0态。&QQG1&G2SDRD14.1.1RS触发器1.基本R

触发器输出与输入的逻辑关系10(1)SD=1，RD=0&QQG1&G2SDRD10结论：不论触发器原来为何种状态(2)SD=0，RD=10101&QQG1&G2SDRD当SD=1，RD=0时，触发器置0，又称为复位。当SD=0，RD=1时，触发器置1，又称为置位。触发器输出与输入的逻辑关系10(1)SD=1，RD=11设原态为“0”态010011保持为“0”态(3)SD=1，RD=1&QQG1&G2SDRD11101100&QQG1&G2SDRD同理：原态为“1”态保持为“1”态保持记忆11设原态为“0”态010011保持为“0”态(3)SD=&QQG1&G2SDRD11001110若G1先翻转，则触发器为“0”态(4)SD=0，RD=0

当信号SD=RD

=0同时变为1时，触发器状态可能是“1”态，也可能是“0”态，新状态不能确定。禁止出现若G2先翻转，则触发器为“1”态&QQG1&G2SDRD11001110若G1先翻转，则触发基本R－S

触发器状态表逻辑符号QQSDRDSDRDQ100置0011置111不变保持00同时变1后不确定功能低电平有效基本R－S触发器状态表逻辑符号QQSDRDSDRDQ12.

可控

RS

触发器基本R-S触发器导引电路&G4SR&G3CP&G1&G2SDRDQQ时钟脉冲SDRD仅用于预置触发器的初始状态，工作过程中应处于高电平，对电路工作状态无影响。当CP=0时RS

输入状态不起作用2.可控RS触发器基本R-S触发器导引电路&G4SR&当CP=1时触发器状态由RS

输入状态决定。1&G1&G2QQ&G4SR&G3CP可控RS

触发器状态表SDRDQ100置0011置111不变保持00同时变1后不确定功能SR01000110当CP=1时触发器状态由RS输入状态决定。1&G1练习:画出可控RS

触发器的输出波形，初始为0态不定不定QQ0100SR01010111不定Qn+1QnRSCP可控RS触发器逻辑符号QQSRCPSDRD练习:画出可控RS触发器的输出不定不定QQ010存在问题：时钟脉冲不能过宽，否则出现空翻现象，即在一个时钟脉冲期间触发器翻转一次以上。克服办法：采用JK

触发器或D

触发器存在问题：时钟脉冲不能过宽，否则出现空翻现象，即在一个时钟脉14.1.2JK触发器1.电路结构

C主触发器JKRS

C从触发器QQQSDRDCP特点：●主从触发器不会同时打开。●

CP=0时触发器状态不变。●

CP=1时触发器状态不变。(主触发器打开)●触发器状态在CP时发生改变。(CP=1时主触发器的状态决定了CP=0时从触发器的状态)114.1.2JK触发器1.电路结构C主触发器JKRS2.JK触发器状态表Qn10011100Qn01J

K

Qn

Qn+10001101101010101J

K

Qn+100Qn

01010111Qn保持置0置1翻转CPQJKSDRDQ2.JK触发器状态表Qn101例：画出下降沿触发的JK

触发器工作波形CPJKQ下降沿触发翻转例：画出下降沿触发的JK触发器工作波形CPJKQ下降沿触发14.1.3D

触发器1.电路结构CPQJKSDRDQ1D2.功能D

Qn+1

0101上升沿触发翻转DCPQQRDSD14.1.3D触发器1.电路结构CPQJKSDRDQ1例：D

触发器工作波形图CPDQ上升沿触发翻转例：D触发器工作波形图CPDQ上升沿触发翻转14.2

寄存器

寄存器用来暂时存放参与运算的数据和运算结果，它由触发器和门电路组成。一个触发器只能存放一位二进制数，存放多位二进制数，则需要多个触发器。按功能分类数码寄存器移位寄存器寄存器存取数码的方式：并行和串行。14.2寄存器寄存器用来暂时存放参与运算的RDQDFF0d0Q0QDFF1d1Q1d2QDFF2Q2QDFF3d3Q314.2.1数码寄存器清零寄存并行输入输出方式1101寄存数码1101RDQDFF0d0Q0QDFF1d1Q1d2QDFF2Q2Q21.2.2移位寄存器不仅能寄存数码，还有移位的功能。

所谓移位，就是每当来一个时钟脉冲，触发器的状态就向左或向右移动一位。21.2.2移位寄存器不仅能寄存数码，还有移位的功能。寄存数码单向移位寄存器清零D1移位脉冲23410111QQ3Q1Q2RD0000000100101011010110111011QJKFF0Q0QJKFF2QJKFF1QJKFF3数据依次向左移动，称左移寄存器，串行输入，并行输出。QQQ从高位向低位依次输入数码输入寄存数码单向移位寄存器清零D1移位脉冲23410111QQ314.3

计数器

计数器是累计输入脉冲的个数的时序电路，可用于定时、分频、时序控制等。分类加法计数器减法计数器可逆计数器(按计数功能)异步计数器同步计数器(按计数脉冲引入方式)

二进制计数器十进制计数器N进制计数器(按计数制)14.3计数器计数器是累计输入脉冲的个数的时序电14.3.1二进制计数器1.按二进制运算规律“逢二进一”累计脉冲个数。2.一个触发器就是一个1位的二进制计数器。3.n个触发器可以构成2n进制计数器。最大计数值2n-1计数脉冲计数器Q1Q0CP14.3.1二进制计数器1.按二进制运算规律“逢二进一1.异步二进制加法计数器QJKQQ0FF0QJKQQ1FF1QJKQQ2FF2CP计数脉冲清零RD2分频4分频8分频CP12345678Q0Q1Q21.异步二进制加法计数器QJKQQ0FF0QJKQQ1F1.异步二进制加法计数器QJKQQ0FF0QJKQQ1FF1QJKQQ2FF2CP计数脉冲清零RD计数脉冲PC不同时送给各触发器，每个触发器翻转的时间有先后，与计数脉冲不同步--异步计数器。1.异步二进制加法计数器QJKQQ0FF0QJKQQ1FCP12345678Q0Q1Q2Q2

Q1

Q0

012345678脉冲数000001010011100101110111000三位异步二进制加法计数器状态表CP12345678Q0Q1Q2Q2Q12.同步二进制加法计数器同步计数器：计数脉冲同时接到各位触发器，各触发器状态的变换与计数脉冲同步。QFF3QFF2QFF1QFF0Q3Q2Q0Q1CPJKJKJKJK2.同步二进制加法计数器同步计数器：计数脉冲同时接到各位1.写出J、K端逻辑表达式FF0FF1FF2FF3J0=K0=1J1=K1=Q0nJ2=K2=Q1n

Q0nJ3=K3=Q2n

Q1n

Q0n分析步骤QFF3QFF2QFF1QFF0Q3Q2Q0Q1CPJKJKJKJK1.写出J、K端逻辑表达式FF0FF1FF2FF3J0=计数脉冲数计数状态Q3Q2Q1Q001234567800002.根据输出表达式写出状态转换表计数脉冲数计数状态Q3Q2Q1Q0910111213141516J0=K0=1J1=K1=Q0nJ2=K2=Q1n

Q0nJ3=K3=Q2n

Q1n

Q0n0101010101010101010101010101010100101101001011010000001011111101计数计数状态Q3Q2Q1Q000Q0Q1Q2Q3CP12345678910十六进制计数器工作波形Q0Q1Q2Q3CP12345678910十六进制计数器工作3.集成计数器A0A1A3A2EPETCPLDQ0Q3Q1Q2RCORD74LS161<

RD

CPEPETLD输入输出Q3Q2Q1Q0A3A2A1A0

功能表逻辑符号011111000110011d3d2d1d0d3d2d1d0计数保持0000异步清零同步置数集成同步二进制计数器---74LS1613.集成计数器A0A1A3A2EPETCPLDQ0Q3Q1Q如何构成N进制计数器方法一反馈置0法：例1:用161和与非门实现十进制计数。利用计数器的复位端强迫计数器清零,重新开始新一轮计数----N进制N反馈设计数范围

0000--1001CPA0A1A3A2EPETLDQ0Q3Q1Q2RD74LS161<&1010如何构成N进制计数器方法一反馈置0法：例1:用161和与非A0A1A3A2EPETCPLDQ0Q3Q1Q2RCORD74LS161<方法二：置数法。计数至1001时，置数0000000011001&利用计数器的同步置数端,重新开始新一轮计数----N进制N-1反馈A0A1A3A2EPETCPLDQ0Q3Q1Q2RCORD7A0A1A3A2EPETCPLDQ0Q3Q1Q2RCORD74LS161<000010110&例2:用161和与非门实现7进制计数。A0A1A3A2EPETCPLDQ0Q3Q1Q2RCORD714.3.2十进制计数器2、集成异步十进制计数器74LS2901、集成同步十进制计数器74LS160---功能同74LS161用四位二进制数来代表十进制的0—9，又称为二—十进制计数器。A0A1A3A2EPETCPLDQ0Q3Q1Q2RCORD74LS160<14.3.2十进制计数器2、集成异步十进制计数器74LS274LS290计数器

Q1RDCP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSDCP1Q0QJKQFF074LS290计数器Q1RDCP0&R02R01S9111111010R01S92S91R02有任一为0且有任一为0计数置9不同时为174LS290功能表输入输出Q2Q3R01S92S91R02Q1Q0清零不同时为1000011111010R01S92S91R02有任一为0且有任一为计数功能0011Q1RDCP0&R02R01S91S92&QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3RDRDRDSDSDCP1Q0QJKQFF0输出二进制输出五进制计数功能0011Q1RDCP0&R02R01S91SQ1QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3CP1CP12345Q1Q2Q3J2=1K2=1J3=Q2n

Q1n

K3=1J1=Q3nK1=1000100010110001000异步五进制计数器Q1QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3CQ1QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3CP1CP12345Q1Q2Q3000100010110001000异步五进制计数器Q0CP0QJKQFF0异步十进制计数器Q1QJKQFF1QJKQFF2Q2QJKQFF3Q3CS92S91Q3Q0Q2Q1R01R02CP1CP0五进制输出5进制脉冲输入2进制脉冲输入二进制输出74LS29074LS290符号S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02CP1CP0五进制输当状态0110（6）出现时，将Q2=1，Q1=1送到复位端R01和R02，使计数器立即清零。状态0110仅瞬间存在。反馈置0法实现用一片74LS290构成十以内的任意进制计数器例：六进制计数器1111S92S91Q3Q0Q2Q1R01R02CP1CP0计数脉冲计数器清零当状态0110（6）出现时，将Q2=1，Q1=1送到复第14章触发器和时序逻辑电路14.1双稳态触发器14.2寄存器14.3计数器第14章触发器和时序逻辑电路14.1双稳态触发器

电路的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且与电路原来的状态有关。当输入信号消失后，电路状态可维持不变。这种具有存贮记忆功能的电路称为时序逻辑电路。时序逻辑电路双稳态触发器，是构成时序电路的基本逻辑单元。特点：1.有两个稳定状态输出状态“0”态和“1”态；2.输出状态可由输入信号置成“0”或“1”态；3.也可或保持原状态，即具有记忆功能。电路的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且与电路原14.1双稳态触发器本节须掌握1.RS、JK、D三种触发器的逻辑功能。2.不同结构触发器的动作特点。14.1双稳态触发器本节须掌握&QQG1&G2SDRD14.1.1RS触发器1.基本RS触发器正常情况下，两输出端的状态保持相反。以Q端的逻辑电平表示触发器的状态.即Q=1，Q=0时，称为1态；反之为0态。&QQG1&G2SDRD14.1.1RS触发器1.基本R

触发器输出与输入的逻辑关系10(1)SD=1，RD=0&QQG1&G2SDRD10结论：不论触发器原来为何种状态(2)SD=0，RD=10101&QQG1&G2SDRD当SD=1，RD=0时，触发器置0，又称为复位。当SD=0，RD=1时，触发器置1，又称为置位。触发器输出与输入的逻辑关系10(1)SD=1，RD=11设原态为“0”态010011保持为“0”态(3)SD=1，RD=1&QQG1&G2SDRD11101100&QQG1&G2SDRD同理：原态为“1”态保持为“1”态保持记忆11设原态为“0”态010011保持为“0”态(3)SD=&QQG1&G2SDRD11001110若G1先翻转，则触发器为“0”态(4)SD=0，RD=0

当信号SD=RD

=0同时变为1时，触发器状态可能是“1”态，也可能是“0”态，新状态不能确定。禁止出现若G2先翻转，则触发器为“1”态&QQG1&G2SDRD11001110若G1先翻转，则触发基本R－S

触发器状态表逻辑符号QQSDRDSDRDQ100置0011置111不变保持00同时变1后不确定功能低电平有效基本R－S触发器状态表逻辑符号QQSDRDSDRDQ12.

可控

RS

触发器基本R-S触发器导引电路&G4SR&G3CP&G1&G2SDRDQQ时钟脉冲SDRD仅用于预置触发器的初始状态，工作过程中应处于高电平，对电路工作状态无影响。当CP=0时RS

输入状态不起作用2.可控RS触发器基本R-S触发器导引电路&G4SR&当CP=1时触发器状态由RS

输入状态决定。1&G1&G2QQ&G4SR&G3CP可控RS

触发器状态表SDRDQ100置0011置111不变保持00同时变1后不确定功能SR01000110当CP=1时触发器状态由RS输入状态决定。1&G1练习:画出可控RS

触发器的输出波形，初始为0态不定不定QQ0100SR01010111不定Qn+1QnRSCP可控RS触发器逻辑符号QQSRCPSDRD练习:画出可控RS触发器的输出不定不定QQ010存在问题：时钟脉冲不能过宽，否则出现空翻现象，即在一个时钟脉冲期间触发器翻转一次以上。克服办法：采用JK

触发器或D

触发器存在问题：时钟脉冲不能过宽，否则出现空翻现象，即在一个时钟脉14.1.2JK触发器1.电路结构

C主触发器JKRS

C从触发器QQQSDRDCP特点：●主从触发器不会同时打开。●

CP=0时触发器状态不变。●

CP=1时触发器状态不变。(主触发器打开)●触发器状态在CP时发生改变。(CP=1时主触发器的状态决定了CP=0时从触发器的状态)114.1.2JK触发器1.电路结构C主触发器JKRS2.JK触发器状态表Qn10011100Qn01J

K

Qn

Qn+10001101101010101J

K

Qn+100Qn

01010111Qn保持置0置1翻转CPQJKSDRDQ2.JK触发器状态表Qn101例：画出下降沿触发的JK

触发器工作波形CPJKQ下降沿触发翻转例：画出下降沿触发的JK触发器工作波形CPJKQ下降沿触发14.1.3D

触发器1.电路结构CPQJKSDRDQ1D2.功能D

Qn+1

0101上升沿触发翻转DCPQQRDSD14.1.3D触发器1.电路结构CPQJKSDRDQ1例：D

触发器工作波形图CPDQ上升沿触发翻转例：D触发器工作波形图CPDQ上升沿触发翻转14.2

寄存器

寄存器用来暂时存放参与运算的数据和运算结果，它由触发器和门电路组成。一个触发器只能存放一位二进制数，存放多位二进制数，则需要多个触发器。按功能分类数码寄存器移位寄存器寄存器存取数码的方式：并行和串行。14.2寄存器寄存器用来暂时存放参与运算的RDQDFF0d0Q0QDFF1d1Q1d2QDFF2Q2QDFF3d3Q314.2.1数码寄存器清零寄存并行输入输出方式1101寄存数码1101RDQDFF0d0Q0QDFF1d1Q1d2QDFF2Q2Q21.2.2移位寄存器不仅能寄存数码，还有移位的功能。

所谓移位，就是每当来一个时钟脉冲，触发器的状态就向左或向右移动一位。21.2.2移位寄存器不仅能寄存数码，还有移位的功能。寄存数码单向移位寄存器清零D1移位脉冲23410111QQ3Q1Q2RD0000000100101011010110111011QJKFF0Q0QJKFF2QJKFF1QJKFF3数据依次向左移动，称左移寄存器，串行输入，并行输出。QQQ从高位向低位依次输入数码输入寄存数码单向移位寄存器清零D1移位脉冲23410111QQ314.3

计数器

计数器是累计输入脉冲的个数的时序电路，可用于定时、分频、时序控制等。分类加法计数器减法计数器可逆计数器(按计数功能)异步计数器同步计数器(按计数脉冲引入方式)

二进制计数器十进制计数器N进制计数器(按计数制)14.3计数器计数器是累计输入脉冲的个数的时序电14.3.1二进制计数器1.按二进制运算规律“逢二进一”累计脉冲个数。2.一个触发器就是一个1位的二进制计数器。3.n个触发器可以构成2n进制计数器。最大计数值2n-1计数脉冲计数器Q1Q0CP14.3.1二进制计数器1.按二进制运算规律“逢二进一1.异步二进制加法计数器QJKQQ0FF0QJKQQ1FF1QJKQQ2FF2CP计数脉冲清零RD2分频4分频8分频CP12345678Q0Q1Q21.异步二进制加法计数器QJKQQ0FF0QJKQQ1F1.异步二进制加法计数器QJKQQ0FF0QJKQQ1FF1QJKQQ2FF2CP计数脉冲清零RD计数脉冲PC不同时送给各触发器，每个触发器翻转的时间有先后，与计数脉冲不同步--异步计数器。1.异步二进制加法计数器QJKQQ0FF0QJKQQ1FCP12345678Q0Q1Q2Q2

Q1

Q0

012345678脉冲数000001010011100101110111000三位异步二进制加法计数器状态表CP12345678Q0Q1Q2Q2Q12.同步二进制加法计数器同步计数器：计数脉冲同时接到各位触发器，各触发器状态的变换与计数脉冲同步。QFF3QFF2QFF1QFF0Q3Q2Q0Q1CPJKJKJKJK2.同步二进制加法计数器同步计数器：计数脉冲同时接到各位1.写出J、K端逻辑表达式FF0FF1FF2FF3J0=K0=1J1=K1=Q0nJ2=K2=Q1n

Q0nJ3=K3=Q2n

Q1n

Q0n分析步骤QFF3QFF2QFF1QFF0Q3Q2Q0Q1CPJKJKJKJK1.写出J、K端逻辑表达式FF0FF1FF2FF3J0=计数脉冲数计数状态Q3Q2Q1Q001234567800002.根据输出表达式写出状态转换表计数脉冲数计数状态Q3Q2Q1Q0910111213141516J0=K0=1J1=K1=Q0nJ2=K2=Q1n

Q0nJ3=K3=Q2n

Q1n

Q0n0101010101010101010101010101010100101101001011010000001011111101计数计数状态Q3Q2Q1Q000Q0Q1Q2Q3CP12345678910十六进制计数器工作波形Q0Q1Q2Q3CP12345678910十六进制计数器工作3.集成计数器A0A1A3A2EPETCPLDQ0Q3Q1Q2RCORD74LS161<

RD

CPEPETLD输入输出Q3Q2Q1Q0A3A2A1A0

功能表逻辑符号011111000110011d3d2d1d0d3d2d1d0计数保持0000异步清零同步置数集成同步二进制计数器---74LS1613.集成计数器A0A1A3A2EPETCPLDQ0Q3Q1Q如何构成N进制计数器方法一反馈置0法：例1:用161和与非门实现十进制计数。利用计数器的复位端强迫计数器清零,重新开始新一轮计数----N进制N反馈设计数范围

0000--1001CPA0A1A3A2EPETLDQ0Q3Q1Q2RD74LS161<&1010如何构成N进制计数器方法一反馈置0法：例1:用161和与非A0A1A3A2EPETCPLDQ0Q3Q1Q2RCORD74LS161<方法二：置数法。计数至1001时，置数0000000011001&利用计数器的同步置数端,重新开始新一轮计数----N进制N-1反馈A0A1A3A2EPETCPLDQ0Q3Q1Q2RCORD7A0A1A3A2EPETCPLDQ0Q3Q1Q2RCORD74LS161<000010110&例2:用