时序逻辑电路触发器.pptx

2011.8.29数字逻辑与电路4.1 时序电路概述4.1.1 组合电路与时序电路的区别组合电路与时序电路的区别（1）组合电路：）组合电路：电路的输出电路的输出只与电路的输入有关，只与电路的输入有关，与电路的与电路的前一时刻前一时刻的状态无关的状态无关（2）时序电路：）时序电路：电路在某一给定时刻的输出电路在某一给定时刻的输出取决于该时刻电路的输入取决于该时刻电路的输入还取决于还取决于前一时刻电路的状态前一时刻电路的状态由触发器保存由触发器保存时序电路：时序电路：组合电路组合电路+触发器触发器电路的状态与电路的状态与时间时间顺序有关顺序有关2011.8.29数字逻辑与电路式中：式中：tn、tn1表示相邻的两个离散时间表示相邻的两个离散时间组合电路组合电路存储电路存储电路Z1ZmW1WhY1YKX1Xn输出状态输出状态输出方程：输出方程：Z(tn)=FX(tn),Y(tn)状态方程：状态方程：Y(tn+1)=GW(tn),Y(tn)控制方程控制方程:W(tn)=HX(tn),Y(tn)4.1.2 时序电路的结构时序电路的结构输出信号输出信号输入信号输入信号现态现态或或原状态原状态次态次态或或新状态新状态控制信号控制信号时钟脉冲时钟脉冲4.1 时序电路概述2011.8.29数字逻辑与电路4.1.3 时序电路的分类时序电路的分类1、输出、输出Z(tn)与现态与现态Y(tn)及输入及输入X(tn)的关系分：的关系分：Z(tn)=FY(tn)穆尔型穆尔型(Moore)电路电路FX(tn),Y(tn)米莱型米莱型(Mealy)电路电路2、从控制时序状态的脉冲源来分：、从控制时序状态的脉冲源来分：时序电路时序电路同步：同步：异步：异步：存储电路里存储电路里所有触发器所有触发器由一个由一个统一的时钟统一的时钟脉冲源控制脉冲源控制没有统一的时钟脉冲没有统一的时钟脉冲4.1 时序电路概述2011.8.29数字逻辑与电路4.2 触 发 器（1）触发器是时序逻辑电路的基本单元。触发器是时序逻辑电路的基本单元。（2）使用使用功能表、特性方程、状态转移真值表、功能表、特性方程、状态转移真值表、状态图、波形图状态图、波形图来描述触发器的逻辑功能。来描述触发器的逻辑功能。（3）触发器的类型触发器的类型按逻辑功能分：按逻辑功能分：双稳态触发器、单稳态触发器、双稳态触发器、单稳态触发器、无稳态触发器（多谐振荡器）。无稳态触发器（多谐振荡器）。按电路结构分：按电路结构分：RS触发器触发器、JK触发器触发器、D触触发器和发器和T触发器触发器等。等。4.2.1 触发器的基本概念触发器的基本概念2011.8.29数字逻辑与电路（1 1）电路组成及工作原理）电路组成及工作原理4.2.2 基本基本RS触发器触发器由两个与非门交叉连接而成由两个与非门交叉连接而成若按照组合逻辑若按照组合逻辑分析方法，电路分析方法，电路的逻辑表达式：的逻辑表达式：&G1&G2QQDS容易证明表达容易证明表达式不能完整描式不能完整描述电路状态述电路状态4.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路SDRDQnQn+1000001010011100101110111状态转移真值表状态转移真值表10101011&G1&G21（1）输入）输入SD=0,RD=1 时时4.2.2 基本基本RS触发器触发器4.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路SDRDQnQn+1000001010011100101110111状态转移真值表状态转移真值表10011001&G1&G211Qn+1=1 ，即所谓的即所谓的“置位置位4.2.2 基本基本RS触发器触发器（1）输入）输入SD=0,RD=1 时时4.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路SDRDQnQn+1000001010011100101110111状态转移真值表状态转移真值表01100110&G1&G21100考虑到电路的对称性，触发器考虑到电路的对称性，触发器的输出状态应为的输出状态应为“0 0”，即所，即所谓的谓的“复位复位”。（2）输入）输入SD=1,RD=0 时时4.2.2 基本基本RS触发器触发器4.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路SDRDQnQn+1000001010011100101110111状态转移真值表状态转移真值表11100110&G1&G2111000保持初状态不变保持初状态不变Qn+1=Qn（3）输入）输入SD=1,RD=1 时时4.2 触 发 器4.2.2 基本基本RS触发器触发器2011.8.29数字逻辑与电路SDRDQnQn+1000001010011100101110111状态转移真值表状态转移真值表001011&G1&G21110001*1*Qn+1=不能确定不能确定“禁态禁态”（4）输入）输入SD=0,RD=0 时时114.2 触 发 器4.2.2 基本基本RS触发器触发器2011.8.29数字逻辑与电路基本基本RSRS触发器触发器置位、复位和保持置位、复位和保持的逻辑功能，可实现数码的逻辑功能，可实现数码的存储和记忆。因存在禁态，所以使用受到一定限制的存储和记忆。因存在禁态，所以使用受到一定限制 。0101101011保持原态00不能确定逻辑功能表逻辑功能表逻辑符号逻辑符号QQ4.2 触 发 器4.2.2 基本基本RS触发器触发器（5）S-R触发器的功能描述触发器的功能描述2011.8.29数字逻辑与电路SDRDQnQn+1000*001*010101111000101011001111状态转移真值表状态转移真值表01 00 01 11 10SDRD Qn010011特征方程特征方程10S=1,R=0S=0,R=1S=1R=XS=XR=1状态图状态图约束条件：约束条件SD、RD不能同时为不能同时为04.2 触 发 器4.2.2 基本基本RS触发器触发器（5）S-R触发器的功能描述触发器的功能描述2011.8.29数字逻辑与电路 由或非门构成的由或非门构成的RS触发器的逻辑电路如下图所示，触发器的逻辑电路如下图所示，请列出其输出端的逻辑表达式和逻辑功能表。请列出其输出端的逻辑表达式和逻辑功能表。（6）或非门构成）或非门构成RS触发器触发器逻辑功能表逻辑功能表0 11 00 01 1 1 0保持保持不定不定Qn+1其它其它表达表达方式方式请同请同学们学们自己自己完成完成4.2 触 发 器4.2.2 基本基本RS触发器触发器2011.8.29数字逻辑与电路基本基本RS触发器的特点：触发器的特点：（1）逻辑电路简单（两种电路形式）逻辑电路简单（两种电路形式）（2）具有记忆功能）具有记忆功能（3）触发翻转过程直接由输入信号控制触发翻转过程直接由输入信号控制（4）存在禁态（增加应用难度）存在禁态（增加应用难度）在实际应用中，有时要求系统中的各个触发在实际应用中，有时要求系统中的各个触发器在规定的时刻同步触发翻转，因此要求触发器在规定的时刻同步触发翻转，因此要求触发器具备接受外加时钟脉冲触发的功能。器具备接受外加时钟脉冲触发的功能。4.2 触 发 器4.2.2 基本基本RS触发器触发器2011.8.29数字逻辑与电路时钟信号时钟信号&a&b C&d&c 直接直接复位端复位端 直接直接置位端置位端4.2.3 同步同步RS触发器触发器请关注请关注RD、SD的作用的作用和使用方法和使用方法4.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路&c&d&a&b CC=0时时011触发器保触发器保持原态持原态4.2 触 发 器4.2.3 同步同步RS触发器触发器2011.8.29数字逻辑与电路R=0,S=1时时:Q=11&c&d&a&b C0110110R=1,S=0时时:Q=0R=0,S=0时时:保持保持R=1,S=1时时:禁态禁态C=14.2 触 发 器4.2.3 同步同步RS触发器触发器2011.8.29数字逻辑与电路逻辑功能表逻辑功能表RDSDQn+100Qn01110011不定不定4.2 触 发 器4.2.3 同步同步RS触发器触发器2011.8.29数字逻辑与电路逻辑符号逻辑符号SRCQQ10状态转换图状态转换图4.2 触 发 器4.2.3 同步同步RS触发器触发器2011.8.29数字逻辑与电路QQQQ(1)基本基本RS(与非门）与非门）(2)基本基本RS(或非门）或非门）小 结SRCQQ(3)同步同步RS4.2 触 发 器4.2.3 同步同步RS触发器触发器2011.8.29数字逻辑与电路触发器的特性方程触发器的特性方程(1)基本基本RS(与非门）与非门）(2)基本基本RS(或非门）或非门）(3)同步同步RS4.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路0101101011保持原态00不能确定触发器的功能表触发器的功能表0110100100保持原态11不能确定(1)基本基本RS(与非门）与非门）(2)基本基本RS(或非门）或非门）(3)同步同步RS4.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路状态转移真值表状态转移真值表SDRDQnQn+10001*0011*010101111000101011001111SDRDQnQn+10000001101000110100110111100*1110*(1)基本基本RS(与非）与非）(2)基本基本RS(或非）或非）4.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路触发器状态转换图触发器状态转换图10S=1,R=0S=0,R=1S=0R=XS=XR=010S=1,R=0S=0,R=1S=1R=XS=XR=1(1)基本基本RS(与非）与非）(2)基本基本RS(或非）或非）4.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路&e&f&c&d&a&bDCPCP=0期间，期间，c、d被锁，被锁，D对对Q不产生任何影响不产生任何影响,Q保持原态。保持原态。0011（1）边沿触发工作原理）边沿触发工作原理4.2.4 D触发器触发器c=1,d=1反馈到反馈到a、b的的输入，输入，a、b输出取决于输出取决于D。114.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路1001101e&f&c&d&a&bDC当当D=0时：时：a1，b0；当当D=1时：时：a0，b1；4.2 触 发 器4.2.4 D触发器触发器（1）边沿触发工作原理）边沿触发工作原理2011.8.29数字逻辑与电路CP上升沿上升沿到达时到达时,c、d开启，使开启，使c=1,d=0。11110110Q翻转为翻转为101&e&f&c&d&a&bDC4.2 触 发 器4.2.4 D触发器触发器（1）边沿触发工作原理）边沿触发工作原理2011.8.29数字逻辑与电路CP正沿过后，正沿过后，d=0将将 c封锁封锁,并使并使b=1，维持维持d=0。11001因此在以后因此在以后CP=1期期间间D的变化不影响的变化不影响输出。输出。001&e&f&c&d&a&bDC1即即D触发器的状态触发器的状态变化仅发生在变化仅发生在CP：01变化的瞬间。变化的瞬间。4.2 触 发 器4.2.4 D触发器触发器（1）边沿触发工作原理）边沿触发工作原理2011.8.29数字逻辑与电路（2）D触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号DCRDSDQQDCRDSDQQ高电平触发方式上升沿触发方式下降沿触发方式&e&f&c&d&a&bDCRDSD4.2 触 发 器4.2.4 D触发器触发器2011.8.29数字逻辑与电路（4）逻辑功能表）逻辑功能表D01Qn+1 01（3）特性方程）特性方程4.2 触 发 器4.2.4 D触发器触发器2011.8.29数字逻辑与电路（5）D触发器的状态转换图触发器的状态转换图10课堂练习：课堂练习：P2214-3（14）4.2 触 发 器4.2.4 D触发器触发器2011.8.29数字逻辑与电路4.2.5 主从触发器主从触发器(1)主主从从RS触触发发器器4.2 触 发 器1RDSDC主触发器主触发器QQRDSDSR从触发器从触发器QQCRDSDSR2011.8.29数字逻辑与电路（1）主从）主从RS触发器触发器逻辑表达式：逻辑表达式：特性表：见特性表：见P164 表表4-6驱动表：驱动表：SR0000110100111001状态转换图状态转换图4.2 触 发 器4.2.5 主从触发器主从触发器2011.8.29数字逻辑与电路（1）主从）主从RS触发器触发器逻辑表达式：逻辑表达式：cQSR下降沿有效下降沿有效（敏感）（敏感）找准触发沿找准触发沿状态看沿前状态看沿前4.2 触 发 器4.2.5 主从触发器主从触发器2011.8.29数字逻辑与电路JK不存在不存在禁态禁态C主触发器主触发器QQRDSDSR1RDSD从触发器从触发器QQCRDSDSR(2)主主从从JK触触发发器器4.2 触 发 器4.2.5 主从触发器主从触发器2011.8.29数字逻辑与电路JK触发器的状态转换表触发器的状态转换表JKQnQn+1000000110100011010011011110111104.2 触 发 器4.2.5 主从触发器主从触发器（2）主从）主从JK触发器触发器2011.8.29数字逻辑与电路逻辑功能表逻辑功能表J0011K0101Qn+1Qn 0 1Qn逻辑符号逻辑符号SDRDJKCQQ特性方程特性方程4.2 触 发 器4.2.5 主从触发器主从触发器（2）主从）主从JK触发器触发器2011.8.29数字逻辑与电路10JK触发器的状态转换图触发器的状态转换图JKQnQn+1000000110100011010011011110111104.2 触 发 器4.2.5 主从触发器主从触发器（2）主从）主从JK触发器触发器2011.8.29数字逻辑与电路cJKQ时序图时序图课堂练习课堂练习：P2214-3（713）4.2 触 发 器4.2.5 主从触发器主从触发器(2)主主从从JK触触发发器器2011.8.29数字逻辑与电路（1）JK触发器转换为触发器转换为D触发器触发器 DSDRDCJKQQ1D触发器触发器4.2.6 触发器的转换触发器的转换4.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路（2）JK触发器转换为触发器转换为T触发器触发器TSDRDJKCQQ4.2 触 发 器4.2.6 触发器的转换触发器的转换2011.8.29数字逻辑与电路CDQQ（3）D触发器转换为触发器转换为 触发器触发器每来一个脉冲每来一个脉冲Q翻转一次翻转一次4.2 触 发 器4.2.6 触发器的转换触发器的转换2011.8.29数字逻辑与电路QQQQSDRDJKCQQDCRDSDQQTCRDSDQQ(1)基本基本RS(与非门）与非门）(2)基本基本RS(或非门）或非门）（3）JK（4）D（5）T小小 结结SRCQQ(3)同步同步RS4.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路触发器的特性方程触发器的特性方程4.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路0101101011保持原态00不能确定触发器的功能表触发器的功能表0110100100保持原态11不能确定J0011K0101Qn+1Qn 0 1QnD01Qn+1 01T01Qn+1 QnQnCP01*Qn+1 QnQn4.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路触发器状态转移真值表触发器状态转移真值表SDRDQnQn+10001*0011*010101111000101011001111SDRDQnQn+10000001101000110100110111100*1110*JKQnQn+100000011010001101001101111011110(1)基本基本RS(与非）与非）(2)基本基本RS(或非）或非）(3)JK触发器触发器4.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路触发器状态转换图触发器状态转换图10S=1,R=0S=0,R=1S=0R=XS=XR=010S=1,R=0S=0,R=1S=1R=XS=XR=14.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路1010触发器状态转换图触发器状态转换图4.2 触 发 器2011.8.29数字逻辑与电路2、4 均可2011.8.29数字逻辑与电路只有 4 可行2011.8.29数字逻辑与电路32011.8.29数字逻辑与电路42011.8.29数字逻辑与电路22011.8.29数字逻辑与电路作作 业业P221 4-2 P222 4-44.2 触 发 器