【正文】 計數(shù)器 寄存器 觸發(fā)器 脈沖信號的產(chǎn)生與波形變換 第二篇 學(xué)習(xí)目的與要求 了解和熟記觸發(fā)器和門電路的基本區(qū)別；理解和牢記各類觸發(fā)器的功能及其觸發(fā)方式；掌握時序邏輯電路的分析方法；理解時序邏輯電路的設(shè)計思路及學(xué)會簡單的同步時序邏輯電路的設(shè)計方法；理解計數(shù)器、寄存器的概念和功能分析；學(xué)習(xí)利用數(shù)字電路實驗臺進行寄存器、計數(shù)器實驗的步驟和方法。 第 2頁 根據(jù)上述觸發(fā)器的特征可知，觸發(fā)器可以記憶1位二值信號。根據(jù)邏輯功能的不同，觸發(fā)器可以分為基本的 RS觸發(fā)器、時鐘控制的 RS觸發(fā)器、 JK觸發(fā)器、 D觸發(fā)器、 T和 T180。觸發(fā)器；按照觸發(fā)方式的不同，又可分為電位觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器。 觸發(fā)器 觸發(fā)器是最簡單、最基本的時序邏輯電路，常用的時序邏輯電路寄存器、計數(shù)器等，通常都是由各類觸發(fā)器構(gòu)成的。 ? 觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)： “ 0”狀態(tài)和 “ 1’狀態(tài)； ? 不同的輸入情況下，它可以被置成 0狀態(tài)或 1狀態(tài)； ? 當(dāng)輸入信號消失后，所置成的狀態(tài)能夠保持不變。 第 2頁 S D R D SD R D Q Q Q Q (a ) 邏輯圖 (b ) 邏輯符號 amp。 amp。 S R 由兩個與非門構(gòu)成的基本 RS觸發(fā)器。 . RS觸發(fā)器 1. 基本 RS觸發(fā)器 一對具有互非關(guān)系的輸出端，其中Q 的狀態(tài)稱為 觸發(fā)器的狀態(tài) 。 一對輸入端子均為低電或有效。 第 2頁 amp。 1 amp。 2 Q Q SD RD 基本 RS觸發(fā)器的工作原理 ① 當(dāng) RD=0、 SD=1時： Qn+1=0，置 0功能； SD端稱為置“ 1”端，只要它為低電平，輸出即為“ 1”。 RD端稱為清“ 0”端，只要它為低電平，輸出即為“ 0”。 SD RD Qn Qn+1 0 0 0 不定 0 0 1 不定 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 ② 當(dāng) RD= SD=0時： Qn+1=1，置 1功能； ③ 當(dāng) RD= SD=1時： Qn+1不變，保持； ④ 當(dāng) RD=0、 SD=0時： Qn+1不定，禁止態(tài)。 基本 RS觸發(fā)器的次態(tài)真值表 特征方程 ： Qn+1 = SD + RD ? Qn 約束條件： SD + RD = 1 第 2頁 基本 RS觸發(fā)器的波形圖 反映觸發(fā)器輸入信號取值和狀態(tài)之間對應(yīng)關(guān)系的圖形稱為波形圖。 置 0 置 1 置 1 禁止 DRDS保持 置 1 置 1 Q 保持不定 Q 第 2頁 2. 同步 RS觸發(fā)器 G 1 G 2 G 3 G 4 S C P R amp。 Q Q S CP R S CP R Q Q Q Q (a ) 邏輯電路 (b ) 邏輯符號 amp。 amp。 amp。 DS DR CP＝ 1時，觸發(fā)器輸出狀態(tài)由 R和 S及 Qn決定。 CP＝ 0時， RD=SD懸空為 1，無論輸入何態(tài)，觸發(fā)器均保持原態(tài)不變。 第 2頁 鐘控 RS觸發(fā)器功能真值表 CP R S Qn+ 1 功能 0 Qn 保持 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 Qn 1 0 不定 保持 置 1 置 0 不允許 第 2頁 主要特點 （ 1） 時鐘電平控制 。 在 CP＝ 1期間接收輸入信號 ， CP＝ 0時狀態(tài)保持不變 ， 與基本 RS觸發(fā)器相比 ， 對觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變增加了時間控制 。 （ 2） R、 S之間有約束 。 不能允許出現(xiàn) R和 S同時為 1的情況 ，否則會使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài) 。 CP R S Q Q 不變 不變 不變 不變 不變 不變 置1 置0 置1 置0 保持 波形圖 第 2頁 鐘控 RS觸發(fā)器的特征方程 特征方程 ： Qn+1 = S + R ? Qn 約束條件： S R= 0 鐘控 RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 S＝ 1， R＝ 0 S＝ R＝ 0 0 顯然，觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖也可反映觸發(fā)器輸出狀態(tài)隨輸入及輸出的現(xiàn)態(tài)而變化的情況。 因此，描述觸發(fā)器狀態(tài)變化的方法有四種： 邏輯表達式、真值表、時序波形圖及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 。 1 S＝ 0， R＝ 1 S＝ 0 R＝ RS取值表示輸入變量的現(xiàn)態(tài) 0或 1表示輸出變量的狀態(tài) 箭頭表征了輸出變量的轉(zhuǎn)換情況 第 2頁 基本 RS觸發(fā)器和鐘控的 RS觸發(fā)器都是采用的 電位觸發(fā) 方式 。 電位觸發(fā)方式的鐘控 RS觸發(fā)器有一個顯著的毛病 — 存在 “ 空翻 ” 現(xiàn)象 。 所謂空翻 ， 就是指： 在 CP=1期間 ， 若輸入 RS的狀態(tài)發(fā)生多次變化 ， 輸出 Q將隨著發(fā)生多次變化 。 JK觸發(fā)器 當(dāng)觸發(fā)器出現(xiàn)空翻現(xiàn)象時 ， 一般就無法確切地判斷觸發(fā)器的狀態(tài)了 ， 由此造成觸發(fā)器的使用受到限制 。 為確保數(shù)字系統(tǒng)的可靠工作 ， 要求觸發(fā)器在一個 CP脈沖期間至多翻轉(zhuǎn)一次 ， 即不允許空翻現(xiàn)象的出現(xiàn) 。 為此 ， 人們研制出了能夠抑制空翻現(xiàn)象的主從式觸發(fā)器 、 邊沿觸發(fā)方式的 JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器等 。 本節(jié)向大家介紹的 JK觸發(fā)器是功能完善 、 使用靈活和通用性較強的一種觸發(fā)器 。 常用型號有 74LS11 CC4027和74LS276等 。 第 2頁 amp。 amp。 (a ) 電路 Q Q (b ) 邏輯符號 S D J C K R D S 2 Q 2 C 2 R 2 Q 2 從觸發(fā)器 S 1 Q 1 C 1 R 1 Q 1 主觸發(fā)器 1 J CP K DS Q Q DR （ 1） 接收輸入信號的過程 CP=1時 ， 主觸發(fā)器被打開 ， 可以接收輸入信號 J、 K， 其輸出狀態(tài)由輸入信號的狀態(tài)決定；但由于 CP=0， 從觸發(fā)器被封鎖 ，無論主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)如何變化 ， 對從觸發(fā)器均無影響 ， 即觸發(fā)器的 輸出狀態(tài)保持不變 。 0 1 JK觸發(fā)器的工作原理 第 2頁 （ 2） 輸出信號變化的過程 當(dāng) CP下降沿到來時 ， 即 CP由 1變?yōu)?0時 ， 主觸發(fā)器被封鎖 ，無論輸入信號如何變化 ， 對主觸發(fā)器均無影響 ， 即 在 CP=1期間接收的內(nèi)容被主觸發(fā)器存儲起來 。 同時 ， 由于 CP由 0變?yōu)?1，從觸發(fā)器被打開 ， 可以接收由主觸發(fā)器送來的信號 ， 觸發(fā)器的輸出狀態(tài)由主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)決定 。 在 CP=0期間 ， 由于主觸發(fā)器保持狀態(tài)不變 ， 因此受其控制的從觸發(fā)器的狀態(tài)也即 Q、Q的值當(dāng)然不可能改變 。 amp。 amp。 S 2 Q 2 C 2 R 2 Q 2 從觸發(fā)器 S 1 Q 1 C 1 R 1 Q 1 主觸發(fā)器 1 J CP K DS Q Q DR 0 1 第 2頁 （ 1 ） 0?J 、 0?K 。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為 0 ，此時主觸發(fā)器的01 ?? KQR、01 ?? QJS，在 1?CP 時主觸發(fā)器狀態(tài)保持 0 狀態(tài)不變 ；當(dāng) CP 從 1 變 0 時，由于從觸發(fā)器的12 ?R、02 ?S，也 保持為 0 狀態(tài)不變 。如果觸發(fā)器的初始狀態(tài)為 1 ，當(dāng) CP 從 1 變 0 時，觸發(fā)器 則 保持1 狀態(tài)不變 ?？梢姴徽撚|發(fā)器原來的狀態(tài)如何，當(dāng)0?? KJ 時，觸發(fā)器的狀態(tài)均 保持 不變，即 nn ?? 1 。 邏輯功能分析 amp。 amp。 S 2 Q 2 C 2 R 2 Q 2 從觸發(fā)器 S 1 Q 1 C 1 R 1 Q 1 主觸發(fā)器 1 J CP K DS Q Q DR 保持 功能 第 2頁 （ 2 ） 0?J 、 1?K 。 設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為 0 ，此時主觸發(fā)器的01 ?R、01 ?S， 在 1?CP 時主觸發(fā)器保持為 0 狀態(tài)不變 ；當(dāng)CP 從 1 變 0 時，由于從觸發(fā)器的12 ?R、02 ?S，從觸發(fā)器也保持為 0 狀態(tài)不變。如果觸發(fā)器的初始狀態(tài)為 1 ，則由于11 ?R、01 ?S，在 1?CP 時將主觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為 0 狀態(tài) ；當(dāng) CP 從 1 變 0時，由于從觸發(fā)器的12 ?R、02 ?S，從觸發(fā)器狀態(tài)也翻轉(zhuǎn)為 0 狀態(tài) ?？梢姴徽撚|發(fā)器原來的狀態(tài)如何，當(dāng) 0?J 、 1?K 時，輸入CP 脈沖后，觸發(fā)器的狀態(tài) 均為 0 狀態(tài) ，即01 ??nQ。 amp。 amp。 S 2 Q 2 C 2 R 2 Q 2 從觸發(fā)器 S 1 Q 1 C 1 R 1 Q 1 主觸發(fā)器 1 J CP K DS Q Q DR 置 0功能 第 2頁 （ 3 ） 1?J 、 0?K 。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為 0 ，此時主觸發(fā)器的01 ?R、11 ?S，在 1?CP 時主觸發(fā)器 翻轉(zhuǎn)為 1 狀態(tài) ；當(dāng) CP 從 1變 0 時，由于從觸發(fā)器的02 ?R、12 ?S，故從觸發(fā)器也翻轉(zhuǎn)為 1 狀態(tài)。如果觸發(fā)器的初始狀態(tài)為 1 ，則由于01 ?R、01 ?S，在 1?CP時主觸發(fā)器狀態(tài) 保持 1 狀態(tài) 不變；當(dāng) CP 從 1 變 0 時，由于從觸發(fā)器的02 ?R、12 ?S，從觸發(fā)器狀態(tài)也保持 0 狀態(tài)不變?？梢姴徽撚|發(fā)器原來的狀態(tài)如何，當(dāng) 1?J 、 0?K 時，輸入 CP 脈沖后，觸發(fā)器的狀態(tài) 均為 1 狀態(tài) ，即11 ??nQ。 amp。 amp。 S 2 Q 2 C 2 R 2 Q 2 從觸發(fā)器 S 1 Q 1 C 1 R 1 Q 1 主觸發(fā)器 1 J CP K DS Q Q DR 置 1功能 第 2頁 （ 4 ） 1?J 、 1?K 。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為 0 ，此時主觸發(fā)器的01 ?R、11 ?S，在 1?CP 時主觸發(fā)器 翻轉(zhuǎn)為 1 狀態(tài) ；當(dāng) CP 從 1 變 0時，由于從觸發(fā)器的02 ?R、12 ?S，故從觸發(fā)器也 翻轉(zhuǎn)為 1 狀態(tài) 。如果觸發(fā)器的初始狀態(tài)為 1 ，