第8章時(shí)序邏輯電路

8.1觸發(fā)器8.1.1觸發(fā)器基本概念能夠存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的邏輯電路稱為觸發(fā)器（Flip-Flop，簡稱FF）。

⒈基本RS觸發(fā)器⑴電路組成

⑵邏輯功能⑶功能缺陷①觸發(fā)時(shí)刻不能同步。②有不定狀態(tài)。⒉基本RS觸發(fā)器的改進(jìn)⑴鐘控RS觸發(fā)器由統(tǒng)一的CP脈沖觸發(fā)翻轉(zhuǎn)。屬于電平觸發(fā)，具有“透明”特性。缺點(diǎn)：存在“空翻”現(xiàn)象。⑵主從型RS觸發(fā)器由主觸發(fā)器F1和從觸發(fā)器F2串接而成。屬于脈沖觸發(fā)，不存在“空翻”現(xiàn)象。

缺點(diǎn)：仍有輸出狀態(tài)不定問題。⑶JK觸發(fā)器JK觸發(fā)器解決了上述不同步、空翻和不定狀態(tài)的問題。

⑷邊沿觸發(fā)根據(jù)時(shí)鐘脈沖CP上升沿或下降沿時(shí)刻的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出狀態(tài)?？垢蓴_能力和實(shí)用性大大提高，得到了廣泛應(yīng)用。目前觸發(fā)器大多采用邊沿觸發(fā)方式。C端的小“∧”表示動(dòng)態(tài)輸入，即邊沿觸發(fā)。無小圓圈表示上升沿觸發(fā)；有小圓圈表示下降沿觸發(fā)。⑸初始狀態(tài)的預(yù)置預(yù)置端電平有效時(shí)，輸出狀態(tài)立即按要求轉(zhuǎn)換。具有強(qiáng)置性質(zhì)，即與CP脈沖無關(guān)，與CP脈沖不同步。8.1.2JK觸發(fā)器

⒈JK觸發(fā)器基本特性⑴功能表⑵特征方程⒉常用JK觸發(fā)器典型芯片介紹⑴上升沿JK觸發(fā)器CC4027⑵下降沿JK觸發(fā)器74LS112【例8-1】已知邊沿型JK觸發(fā)器CP、J、K輸入波形如圖8-6a所示，試分別按上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)畫出其輸出端Q波形。

解：⑴上升沿觸發(fā)輸出波形Q′如圖8-6b所示。⑵下降沿觸發(fā)輸出波形Q′′如圖4-14c所示。⒈D觸發(fā)器的基本特性8.1.3D觸發(fā)器⑴功能表⑵特征方程⒉常用D觸發(fā)器典型芯片介紹⑴TTLD觸發(fā)器74LS74⑵CMOSD觸發(fā)器CC4013【例8-3】已知4013輸入信號(hào)CP、Rd、Sd、D波形如圖8-12a所示，試畫出輸出信號(hào)Q波形（設(shè)初態(tài)Q=1）。解：畫出輸出波形如圖8-12b所示。①CP1上升沿，D=0，Q=0。②CP1期間，Sd=1，Q=1（與CP1無關(guān)）③CP2上升沿，D=1，Q=1。④CP3上升沿，D=0，Q=0；CP3=1期間，D變化對(duì)Q無影響。⑤CP4上升沿，D=1，Q=1。⑥

CP4后，Rd=1，Q=0。8.1.4T觸發(fā)器和T′觸發(fā)器⒈T觸發(fā)器⑴邏輯符號(hào)⑵功能表⑶

特征方程⒉T′觸發(fā)器T′觸發(fā)器沒有專門的邏輯符號(hào)。⑴功能：每來一個(gè)CP脈沖，觸發(fā)器輸出狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次，相當(dāng)于將CP脈沖二分頻。⑵特征方程：

⑶JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T′觸發(fā)器【例8-5】已知電路如圖8-17所示，試求Q1、Q2、Q3、Q4表達(dá)式。8.2寄存器能存放一組二進(jìn)制數(shù)碼的邏輯電路稱為寄存器。主要用于在計(jì)算機(jī)中存放數(shù)據(jù)和組成加法器、計(jì)數(shù)器等運(yùn)算電路。

8.2.1數(shù)碼寄存器

⒈工作原理⒉集成數(shù)碼寄存器⑴8D觸發(fā)器74LS377⑵8D鎖存器74LS3738.2.2移位寄存器

⒈功能：除具有數(shù)碼寄存功能外，還能使寄存數(shù)碼逐位移動(dòng)。⒉用途①是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)重要部件，計(jì)算機(jī)中的各種算術(shù)運(yùn)算就是由加法器和移位寄存器組成的。②現(xiàn)代通信中數(shù)據(jù)傳送主要以串行方式傳送，而在計(jì)算機(jī)或智能化通信設(shè)備內(nèi)部，數(shù)據(jù)則主要以并行形式傳送。移位寄存器可以將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行傳送，也可將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行傳送。⒊分類按數(shù)據(jù)移位方向，可分為左移和右移移位寄存器，單向移位型和雙向移位型。按數(shù)據(jù)形式變換，可分為串入并出型和并入串出型。⒋工作原理⑴串入并出⑵并入串出⒌集成移位寄存器⑴74LS164⑵74LS1658.3計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)輸入脈沖個(gè)數(shù)的過程叫做計(jì)數(shù)。能夠完成計(jì)數(shù)工作的數(shù)字電路稱為計(jì)數(shù)器。不僅可用于脈沖計(jì)數(shù)，而且廣泛用于分頻、定時(shí)、延時(shí)、順序脈沖發(fā)生和數(shù)字運(yùn)算等。8.3.1計(jì)數(shù)器基本概念

計(jì)數(shù)器按計(jì)數(shù)長度可分為二進(jìn)制、十進(jìn)制和N進(jìn)制計(jì)數(shù)器；按計(jì)數(shù)增減趨勢(shì)可分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器；按計(jì)數(shù)脈沖引入方式可分為異步計(jì)數(shù)器和同步計(jì)數(shù)器。⒈異步計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖未加到組成計(jì)數(shù)器的所有觸發(fā)器的CP端，只作用于其中一些觸發(fā)器CP端的計(jì)數(shù)器稱為異步計(jì)數(shù)器。⑴

電路和工作原理⑵

時(shí)序波形圖⑶

狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖⑷

特點(diǎn)①

電路結(jié)構(gòu)簡單。②組成計(jì)數(shù)器的觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻不同。③工作速度較慢。④譯碼時(shí)易出錯(cuò)。⒉異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)間連接規(guī)律⑴

異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器⑵

異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)間連接規(guī)律①

異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器均接成T′觸發(fā)器。②上升沿觸發(fā)時(shí)，若CP端接低位觸發(fā)器端，則構(gòu)成加法計(jì)數(shù)器；若CP端接低位觸發(fā)器Q端，則構(gòu)成減法計(jì)數(shù)器。③下降沿觸發(fā)時(shí)，若CP端接低位觸發(fā)器Q端，則構(gòu)成加法計(jì)數(shù)器；若CP端接低位觸發(fā)器端，則構(gòu)成減法計(jì)數(shù)器。⒊異步N進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器是在二進(jìn)制和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上，運(yùn)用級(jí)聯(lián)法、反饋法獲得。級(jí)聯(lián)法是由若干個(gè)低于N進(jìn)制的計(jì)數(shù)器串聯(lián)而成。反饋法是由一個(gè)高于N進(jìn)制的計(jì)數(shù)器縮減而成。⒋同步計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖同時(shí)加到各觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端，在時(shí)鐘脈沖觸發(fā)有效時(shí)同時(shí)翻轉(zhuǎn)的計(jì)數(shù)器稱為同步計(jì)數(shù)器。特點(diǎn)：①

電路結(jié)構(gòu)較異步計(jì)數(shù)器稍復(fù)雜些。②組成計(jì)數(shù)器的觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻相同。③工作速度較快。④譯碼時(shí)不會(huì)出錯(cuò)。8.3.2集成計(jì)數(shù)器74LS160/161【例8-6】試?yán)?4LS161組成12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解：⑴反饋置數(shù)法⑵

反饋復(fù)位法⑶

進(jìn)位信號(hào)置位法8.3.3計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例

計(jì)數(shù)器主要用于計(jì)數(shù)、分頻。此外，還常用于測(cè)量脈沖頻率和脈沖寬度（或周期），組成定時(shí)電路、數(shù)字鐘和順序脈沖發(fā)生器等。

⒈測(cè)量脈沖頻率和脈沖寬度⑴

測(cè)量脈沖頻率⑵

測(cè)量脈沖寬度⒉組成定時(shí)電路和數(shù)字鐘⒊產(chǎn)生