鎖存器與觸發(fā)器第1頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2相關(guān)知識(shí)回顧：組合電路：不含記憶元件、無(wú)反饋、輸出與原來(lái)狀態(tài)無(wú)關(guān)。本章任務(wù)：鎖存器和觸發(fā)器：本章重點(diǎn)：通過(guò)學(xué)習(xí)鎖存器、觸發(fā)器，建立時(shí)序的概念;各類觸發(fā)器的邏輯功能和觸發(fā)方式。

是記憶元件、有反饋、輸出與原來(lái)狀態(tài)有關(guān)。鎖存器和觸發(fā)器分類。鎖存器和觸發(fā)器外部邏輯功能、觸發(fā)方式。第2頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月32、特點(diǎn)：

鎖存器和觸發(fā)器是具有記憶功能的基本邏輯單元，能夠存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息。有兩個(gè)能夠保持的穩(wěn)定狀態(tài)，分別用來(lái)表示邏輯0和邏輯1。在適當(dāng)輸入信號(hào)作用下，可從一種狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)；在輸入信號(hào)取消后，能將獲得的新?tīng)顟B(tài)保存下來(lái)。1、鎖存器和觸發(fā)器5.1概述鎖存器和觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本單元。第3頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月45.2基本RS鎖存器2、電路結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)“或非”門構(gòu)成的R-S鎖存器電路圖1、邏輯符號(hào)

由門電路組成的，它與組合邏輯電路的根本區(qū)別在于，電路中有反饋線，即門電路的輸入、輸出端交叉耦合?！?R、S為觸發(fā)脈沖輸入端，R為復(fù)位（Reset）端，S為置位（Set）端Q、Q為兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端第4頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月510≥1≥13、工作原理（1）S=0，R=1時(shí)

輸出狀態(tài)為0，R高電平有效，使鎖存器置0（復(fù)位）。

R

為復(fù)位端，Reset。

10當(dāng)Q=1時(shí),稱為鎖存器的1狀態(tài)，當(dāng)Q=0時(shí),稱為鎖存器的0狀態(tài)。01≥1≥1（2）S=1，R=0時(shí)，

輸出狀態(tài)為1，S高電平有效,

使鎖存器置1（置位）

。

S

為置位端Set。01第5頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月≥1≥1≥1≥100010010S=0，R=0，Q=0：=1兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：S=0，R=0，Q=1：=03）S=R=0時(shí)

Q和Q互鎖，保持不變。

這是鎖存器的特點(diǎn)：當(dāng)輸入處于某一狀態(tài)時(shí)，輸出保持。

鎖存器的存儲(chǔ)記憶功能第6頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月711≥1≥100R、S同時(shí)變?yōu)?時(shí)，輸出不穩(wěn)定。（4）R=S=1

不允許，因?yàn)椋篞=Q=0不符合邏輯。當(dāng)R和S同時(shí)由1變0時(shí)，次態(tài)不定。

RS=0(約束條件)第7頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8SRQ00不變01010111不定功能表RS=0(約束條件)Qn為鎖存器的原狀態(tài)（現(xiàn)態(tài)）Qn+1為鎖存器的新?tīng)顟B(tài)（次態(tài)）第8頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月94、波形圖反映觸發(fā)器輸入信號(hào)取值和狀態(tài)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖形稱為波形圖SRQQ置1置0置1保持不允許置1不允許不確定第9頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月105、與非門組成的基本RS鎖存器第10頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月11

這種觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)是低電平有效，因此在邏輯符號(hào)的輸入端處有小圓圈。第11頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月12基本鎖存器的特點(diǎn)總結(jié)◆由于反饋線的存在，無(wú)論是復(fù)位還是置位，有效信號(hào)只需要作用很短的一段時(shí)間，即“一觸即發(fā)”◆有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端，有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)◆有復(fù)位（Q=0）、置位（Q=1）、保持原狀態(tài)三種功能◆

R為復(fù)位輸入端，S為置位輸入端，可以是低電平有效，也可以是高電平有效，取決于鎖存器的結(jié)構(gòu)第12頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月135.3門控鎖存器1、門控RS鎖存器

門控RS鎖存器是在基本鎖存器的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)與門G3和G4，由鎖存使能信號(hào)E控制。E=0

時(shí)，G3和G4

被封鎖，Q3和Q4都為0，S、R端的電平不影響輸出，基本鎖存器保持；

E=1

時(shí)，G3和G4開(kāi)放，輸出由S、R決定，完成基本鎖存器的功能。電路結(jié)構(gòu)和工作原理≥1≥1EEG4G3第13頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月?（不定）111（置1）100（置0）01Qn（保持）00Qn+1SRRS=0(約束條件)E=1

時(shí)E第14頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月15不變不變不變不變不變不變置1置0置1置0不變功能波形圖E第15頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月162、門控D鎖存器CPDQ邏輯門控保證SR不同時(shí)為1第16頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月17D觸發(fā)器狀態(tài)表DQn+1

0101傳輸門控D鎖存器，常用型號(hào)八D鎖存器74373。第17頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月183、門控鎖存器存在的問(wèn)題——空翻

由于在E=1期間，都能接收R、S信號(hào)，此時(shí)如R、S發(fā)生多次變化，鎖存器的狀態(tài)也可能發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象叫做空翻。E第18頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月195.4主從觸發(fā)器1、主從RS觸發(fā)器主鎖存器從鎖存器≥1≥1≥1≥1第19頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月20主從觸發(fā)器的邏輯結(jié)構(gòu)為主從結(jié)構(gòu)，分別由兩個(gè)互補(bǔ)的時(shí)鐘控制。第20頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月21①CP=1時(shí)，主鎖存器工作，S、R影響主鎖存器的輸出Q’（信息寫(xiě)入主鎖存器），但從鎖存器禁止，狀態(tài)不變；②CP↓時(shí)，從鎖存器工作，在此刻之前主鎖存器的輸出Q’如發(fā)生了變化，從鎖存器CP有效時(shí)，其輸出將產(chǎn)生相應(yīng)的變化；工作原理（主鎖存器工作，從鎖存器保持）

（從鎖存器向主鎖存器看齊）

第21頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月22③CP=0時(shí)，主鎖存器禁止，S、R不影響Q’,從鎖存器輸入信號(hào)不變，其輸出穩(wěn)定后不再變化?！粲|發(fā)器的總輸出Q只在CP由1變0時(shí)刻可能發(fā)生翻轉(zhuǎn)，稱之為下降沿觸發(fā)?！鬋P一旦變?yōu)?后，主鎖存器被封鎖，其狀態(tài)不再受R、S影響，因此不會(huì)有空翻現(xiàn)象。特點(diǎn)第22頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月23?（不定）111（置1）100（置0）01Qn（保持）00Qn+1SRCP在RS鎖存器中，必須限制輸入R和S同時(shí)為１的出現(xiàn)，這給使用帶來(lái)不便。為了從根本上消除這種情況，可將RS鎖存器接成JK鎖存器。第23頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月..從鎖存器主鎖存器RSCPF從QQQCPF主JK反饋線互補(bǔ)時(shí)鐘控制主、從觸發(fā)器不能同時(shí)翻轉(zhuǎn)1.CP

CP2、主從Ｊ－Ｋ觸發(fā)器第24頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月25主鎖存器從鎖存器第25頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月..1.CPCPRSCPF從QQQCPF主JK工作原理0101F主打開(kāi)F主狀態(tài)由J、K決定，接收信號(hào)并暫存。F從封鎖F從狀態(tài)保持不變。01CP第26頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1..1.CPCPRSCPF從QQQCPF主JK010狀態(tài)保持不變。從觸發(fā)器的狀態(tài)取決于主觸發(fā)器，并保持主、從狀態(tài)一致，因此稱之為主從觸發(fā)器。F從打開(kāi)F主封鎖1CP0第27頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1..1.CPCPRSCPF從QQQCPF主JK0CP高電平時(shí)觸發(fā)器接收信號(hào)并暫存（即F主狀態(tài)由J、K決定，F(xiàn)從狀態(tài)保持不變）。要求CP高電平期間J、K的狀態(tài)保持不變。CP下降沿()觸發(fā)器觸發(fā)翻轉(zhuǎn)（F從狀態(tài)與F主狀態(tài)一致）。CP低電平時(shí),F主封鎖J、K不起作用&&第28頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月..1.CPCPRSCPF從QQQCPF主JK邏輯功能分析(1)J=1,K=1

設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“0”態(tài)0101111001010狀態(tài)不變10翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)狀態(tài)不變主從狀態(tài)一致0011第29頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月..1.CPCPRSCPF從QQQCPF主JK(1)J=1,K=1設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)為“？”狀態(tài)思考翻轉(zhuǎn)為“0”狀態(tài)CPCP1010110101001狀態(tài)不變01狀態(tài)不變主從狀態(tài)一致0011第30頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月..1.CPCPRSCPF從QQQCPF主JK(2)J=0,K=1設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)011010010101001翻轉(zhuǎn)為“0”態(tài)設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“0”態(tài)為“？”態(tài)保持“0”態(tài)第31頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月..1.CPCPRSCPF從QQQCPF主JK(3)J=1,K=0為“？”狀態(tài)置為“1”狀態(tài)第32頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月..1.CPCPRSCPF從QQQCPF主JK(4)J=0,K=00100000保持原態(tài)保持原態(tài)保持原態(tài)第33頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月34真值表CP↓第34頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月35例：已知主從JK觸發(fā)器J、K的波形如圖所示，畫(huà)出輸出Q的波形圖（設(shè)初始狀態(tài)為0）J-K觸發(fā)器的工作波形下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)CPJKQ第35頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月36

在畫(huà)主從觸發(fā)器的波形圖時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：（1）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在時(shí)鐘脈沖的觸發(fā)沿（這里是下降沿）（2）判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是時(shí)鐘脈沖下降沿前一瞬間輸入端的狀態(tài)第36頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月37主從觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象101001111001010010110主從觸發(fā)器：CP=1,若J、K多次變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與真值表不對(duì)應(yīng)。對(duì)激勵(lì)信號(hào)要求嚴(yán)格。觸發(fā)器的狀態(tài)與真值表不對(duì)應(yīng)第37頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月385.5邊沿觸發(fā)器1、維持-阻塞D觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器：上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)，激勵(lì)端的信號(hào)在觸發(fā)時(shí)間的前后幾個(gè)延遲時(shí)間內(nèi)保持不變，便可以穩(wěn)定地根據(jù)激勵(lì)輸入翻轉(zhuǎn)。

RDDCPSDQQ邏輯符號(hào)第38頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月39由與非門構(gòu)成的基本RS鎖存器（低有效）0111Q111DDD111DDD狀態(tài)不變觸發(fā)器被封鎖第39頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月40(1)CP=0時(shí)，Qn+1=Qn

，保持；(2)CP↑到時(shí)，則Qn+1=

D，觸發(fā)翻轉(zhuǎn)；(3)CP=1時(shí)，無(wú)論D是否變化，Qn+1=Qn

，保持(4)CP到時(shí)，則Qn+1=Qn，保持工作原理CP上升沿前接收信號(hào)，上升沿時(shí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，上升沿后輸入D不再起作用，觸發(fā)器狀態(tài)保持。第40頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月41例：D觸發(fā)器工作波形圖CPDQ上升沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)第41頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月42按照邏輯功能的不同特點(diǎn)，通常將時(shí)鐘控制的觸發(fā)器分為RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器等幾種類型。5.6觸發(fā)器邏輯功能及其描述邏輯功能描述即描述觸發(fā)器的次態(tài)與原態(tài)、輸入信號(hào)之間的邏輯關(guān)系，描述方法有特性表（真值表）、特性方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、波形圖等。關(guān)于電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能關(guān)于觸發(fā)方式及其表示方法第42頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月43

2、特征方程Qn+1＝D

3、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖描述觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系及轉(zhuǎn)換條件的圖形稱為狀態(tài)圖一、

D觸發(fā)器1.

D觸發(fā)器狀態(tài)真值表第43頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

二、JK觸發(fā)器1.JK觸發(fā)器真值表

JKQnQn+1說(shuō)明00000101保持（Qn+1=Qn）01001100置0（Qn+1=0）10010111置1（Qn+1=1）11011110翻轉(zhuǎn)（Qn+1=）第44頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月452.特征方程JK觸發(fā)器的特征方程為3、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖第45頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月46三、T觸發(fā)器如果把JK觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端J和K連在一起，并把這個(gè)連在一起的輸入端用T表示，這樣就構(gòu)成了T觸發(fā)器。1.真值表TCPQQ第46頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月472.特征方程T觸發(fā)器的特征方程為3、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖當(dāng)T觸發(fā)器的輸入控制端為T=1時(shí)，稱為T’觸發(fā)器。T’觸發(fā)器的特性方程為：T=1T=1T=0T=0第47頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月48四、RS觸發(fā)器1.狀態(tài)真值表第48頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月49RS觸發(fā)器功能表

SRQnQn+1說(shuō)明00000101保持Qn+1=Qn01001100置0Qn+1=010010111置1Qn+1=1110111××不定第49頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月502.特征方程RS觸發(fā)器的特征方程為式中，SR=0為約束項(xiàng)。

3、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖第50頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月51觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換1.用JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器（1）JK→D分別寫(xiě)出JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器的特性方程比較得：畫(huà)出邏輯圖：第51頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月52（2）JK→T（T’）寫(xiě)出T觸發(fā)器的特性方程：與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：J=T，K=T。令T=1，即可得T’觸發(fā)器。第52頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月532．用D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器（1）D→JK寫(xiě)出D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的特性方程：

比較兩式，得：

畫(huà)出邏輯圖。

第53頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月54（2）D→T圖（b）（3）D→T’圖（c）

第54頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月55

雙上升沿D觸發(fā)器

典型集成電路介紹第55頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月56

雙下降沿J-K觸發(fā)器

第56頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月57例1：時(shí)鐘CP及輸入信號(hào)D的波形如圖所示,試畫(huà)出各觸發(fā)器輸出端Q的波形,設(shè)各輸出端Q的初始狀態(tài)=0.5.7應(yīng)用舉例第57頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CPDQ1第58頁(yè)，課件共68頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CPDQ1第59頁(yè)，課