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1、触发器,概述 触发器的电路结构与动作特点 触发器的逻辑功能及其描述 触发器的动态特性,第四章 触发器,能够记忆一位二值信号的基本逻辑单元电路,一、触发器的特点： 1、具有两个能自动保持稳定的状态，1态和0态 2、根据不同的输入 信号可以置成1态和0态 3、输入 信号消失后，获得的新状态能自动保持下来 二、触发器的分类： 1、从电路结构不同：直接型、同步型、主从型、边沿型 2、从逻辑功能不同：RSF、JKF、DF、TF、TF 3、从存储数据的原理不同：静态、动态 4、从稳定的状态的特点不同：双稳态、单稳态,概述,基本RS触发器 一、电路结构与工作原理,1,1,?,Qn,Qn+1,触发器初态,触发
2、器次态,Q=0， =1 0态,Q=1， =0 1态,Q= =1 1无效态,Q= =0 0无效态,触发器的电路结构与动作特点(1),1,1,111,10,110,01,101,0,01,100,01,1,0,011,10,010,10,0,001,11,000,11,触发器的电路结构与动作特点(2),二、特性表,Qn,Qn+1,Qn+1,11,状态保持,10,0,清零，复位,01,1,置位，置1,00,(1*),状态不定,Qn,触发器的电路结构与动作特点(3),三、动作特点,Q,1、 为置位端，低电平有效,2、 为复位端，低电平有效,3、置位端与复位端不能同时 作用，其约束条件为,4、输入信号随
3、时能改变触发器的状态,10,10,01,01,10,11,00,11,11,？,触发器的电路结构与动作特点(4),同步RS触发器 一、电路结构与工作原理,&,&,S CP R,Q,Q,1、CP：时钟脉冲，一系列的 高低电平,2、CP=0 ，,3、CP=1，,触发器的状态随RS的变化而变化,触发器的状态保持不变,触发器的电路结构与动作特点(5),二、特性表,11,状态保持,01,0,清零，复位,10,1,置位，置1,00,(1*),状态不定,Qn,触发器的电路结构与动作特点(6),三、动作特点,1、 S 为置位端，高电平有效,2、 R 为复位端，高电平有效,3、置位端与复位端不能同时 作用，其约
4、束条件为,4、CP=0，触发器的状态保持不变， CP=1，输入信号能随时多次改变触发器的状态,SR=0,触发器的电路结构与动作特点(7),主从触发器 一、电路结构与工作原理,1、F1为主触发器，F2为从触发器,2、CP=1，F1工作，F2不工作， 从触发器状态保持不变,3、CP=0，F2工作， F1不工作，主 触发器状态保持不变,4、触发器的状态只在CP下降沿发生变化,5、特性表与同步型一致,触发器的电路结构与动作特点(8),二、动作特点,4、置位端与复位端不能同时 作用，其约束条件为,SR=0,1、触发器的状态在CP一个周期内只在下降沿发生一次变化,2、如果CP=1期间，输入信号不发生变化
5、，触发器的状态在CP下降沿按特性表发生变化,3、如果CP=1期间，输入信号发生变化 ，触发器的状态在CP下降沿按主触发器状态发生变化,触发器的电路结构与动作特点(9),三、主从JKF,&,&,J CP K,Q,000,0,001,1,010,0,011,0,100,1,101,1,110,1,111,0,触发器的电路结构与动作特点(10),三、主从JKF,000,0,001,1,010,0,011,0,100,1,101,1,110,1,111,0,00,Qn,保持,01,0,复位,10,1,置位,11,翻转,触发器的电路结构与动作特点(11),Q,t,如果CP=1期间，输入信号不发生变化 ，
6、触发器的状态在CP下降沿按特性表发生变化,触发器的电路结构与动作特点(12),Q,如果CP=1期间，输入信号发生变化 ，触发器的状态在CP下降沿按主触发器状态发生变化,触发器的电路结构与动作特点(13),边沿型触发器 一、电路结构与工作原理,CP,D,F3,F2,F1,维持置1触发器,维持置0触发器,置1阻塞线,置0阻塞线,触发器的电路结构与动作特点(14),CP,D,F3,F2,F1,CP=0时，触发器的状态保持不变,0,1,1,1,0,1,0,0,1,CP=1，D=0,D=1,D=1,Q=0,触发器的电路结构与动作特点(15),CP,D,F3,F2,F1,0,1,1,1,1,0,1,1,0
7、,CP=1，D=1,D=0,D=0,Q=1,1,触发器的电路结构与动作特点(16),触发器的电路结构与动作特点(17),主触发器,从触发器,边沿型触发器 一、电路结构与工作原理,CP=0时，Q跟随D的变化，从触发器的Q保持不变,1,0,1,0,1,0,1,0,CP=1时，Q不跟随D的变化且保持不变，从触发器的Q跟随Q变化,1,0,1,0,0,1,0,1,触发器的电路结构与动作特点(18),二、特性表,三、动作特点 1、触发器的状态在CP一个周期内只在上升沿发生一次变化,2、触发器的状态只取决于CP上升沿时该输入信号的状态，与之前和之后的状态无关,触发器的电路结构与动作特点(19),4.3.1
8、触发器的逻辑功能的描述方法 一、RSF 1、功能表：,2、真值表,触发器的逻辑功能及其描述方法(1),Qn+1,0,S,10,00,11,01,R Qn,1,1,1,1,0,0,0,3、特性方程,RS=0,触发器的逻辑功能及其描述方法(2),4、状态转换图,0,1,S=1R=0,S=0R=1,S=0 R= ,R=0 S= ,触发器的逻辑功能及其描述方法(3),二、JKF 1、功能表：,2、真值表,触发器的逻辑功能及其描述方法(4),Qn+1,0,J,10,00,11,01,K Qn,1,1,1,1,1,0,0,0,0,3、特性方程,触发器的逻辑功能及其描述方法(5),4、状态转换图,0,1,J
9、=1 K= ,J= K=1,J=0 K= ,K=0 J= ,触发器的逻辑功能及其描述方法(6),三、TF（受控翻转触发器） 1、功能表：,2、真值表,3、特性方程,触发器的逻辑功能及其描述方法(7),四、TF（计数型触发器）,1、真值表,2、特性方程,触发器的逻辑功能及其描述方法(8),五、DF（延迟触发器）,1、真值表,2、特性方程,触发器的逻辑功能及其描述方法(9),触发器的电路结构与逻辑功能之间的关系 一、逻辑功能： 触发器的次态与现态及输入信号之间在稳态下的逻辑关系 二、电路结构： 触发器的电路结构决定了触发器的动作特点 三、同一逻辑功能可用不同电路结构形式实现 四、同一电路结构可实现
10、不同的逻辑功能 五、常用集成触发器：主从JKF、维持阻塞DF,触发器的逻辑功能及其描述方法(10),1、主从JKF（74LS112）,触发器的逻辑功能及其描述方法(11),2、维持阻塞DF（74LS74）,触发器的逻辑功能及其描述方法(12),触发器的逻辑功能的相互转化 一、JKF转化为TF、TF、DF 1、JKF转化为TF,J=T，K=T,2、 JKF转化为TF,J=K=1,触发器的逻辑功能及其描述方法(13),3、JKF转化为DF,J=D，,触发器的逻辑功能及其描述方法(14),二、DF转化为TF、TF、JKF 1、DF转化为TF,2、 DF转化为TF,触发器的逻辑功能及其描述方法(15)
11、,3、DF转化为JKF,J,1,K,触发器的逻辑功能及其描述方法(16),一、分析方法的任务： 给定时序逻辑电路，找出其变化规律 二、步骤： 1、写出驱动方程 2、写出输出方程 3、求状态方程（把驱动方程代入触发器的特性方程） 4、计算状态转换表 5、画状态转换图 6、画时序图 7、说明其逻辑功能,同步时序逻辑电路的分析方法(1),&,1,&,CP,Y,F1,F3,F2,1、写驱动方程,K1=1,J2=Q1,J3=Q1Q2,K3=Q2,例如、试分析如图所示时序逻辑电路,2、写输出方程,Y=Q2Q3,同步时序逻辑电路的分析方法(2),3、求状态方程（把驱动方程代入触发器的特性方程）,同步时序逻辑
12、电路的分析方法(3),同步时序逻辑电路的分析方法(4),000,0010,001,0100,010,0110,011,1000,100,1010,101,1100,110,0001,111,0001,Y=Q2Q3,4、计算状态转换表,000,0010,001,0100,010,0110,011,1000,100,1010,101,1100,110,0001,111,0001,0,0000,1,0010,2,0100,3,0110,4,1000,5,1010,6,1100,7,0001,同步时序逻辑电路的分析方法(5),000,0,001,0,010,0,011,0,100,0,101,0,11
13、0,1,111,1,5、画状态转换图,同步时序逻辑电路的分析方法(6),CP,0 0 0,1 0 0,0 1 0,1 1 0,0 0 1,1 0 1,0 1 1,0 0 0,1 0 0,0 1 0,6、画时序图,一、时序逻辑电路的设计的任务 要求设计者根据给出的具体逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的逻辑电路。 二、时序逻辑电路的设计的原则 所得到的设计电路结果应力求简单。 SSI设计：电路最简的标准是所用的触发器和门电路的数目最少，而且触发器和门电路的输入端数目也最少 MSI设计：电路最简的标准则是使用的集成电路数目最少，种类最少。而且互相间的连线也最少。,时序逻辑电路的设计方法(1),5.4
14、时序逻辑电路的设计方法,三、同步时序逻辑电路的设计步骤 1）逻辑抽象 a.分析给定的逻辑问题,确定输入变量、输出变量以及 电路的状态数。 b.定义输入、输出变量和状态的含义，并将电路状态顺序编号 c.按照题意列出电路的状态转换表或画出电路的状态转换图。 2）状态化简 若两个电路状态在相同的输入下有相同的输出，并且转换到同样一个次态。则称这两个状态为等价状态。显然等价状态是重复的，可以合并为一个。,时序逻辑电路的设计方法(2),3）状态分配 用状态变量表示电路的状态的过程 首先，需要确定状态变量的数目n。因为n个状态变量共有2n种状态组合，所以为获得时序电路所需的M个状态，必须取 2n-1M2n
15、 4）选定触发器的类型，求出电路的状态方程、驱动方程和输出方程 5）根据驱动方程和输出方程画出电路图 6）检查设计的电路能否自启动,时序逻辑电路的设计方法(3),举例：试设计一个自动售火柴的机器,1、逻辑抽象 A：0 末投入2分币 1 投入2分币 B：0 末投入1分币 1 投入1分币 Y：0 不给火柴 1 给火柴 Z：0 不找1分钱 1 找1分钱,S0：末投1分钱 S1：已投1分钱 S2：已投2分钱,时序逻辑电路的设计方法(4),时序逻辑电路的设计方法(5),S0,S1,S2,列状态转换图,2、状态分配,Q1 Q0 S0: 0 0 S1: 0 1 S2: 1 0,时序逻辑电路的设计方法(6),时序逻辑电路的设计方法(7),3、列次态卡诺图,时序逻辑电路的设计方法(8),4、求状态方程、驱动方程（1）,时序逻辑电路的设计方法(9),4、求状态方程、驱动方程（2）,时序逻辑电路的设计方法(10),1,1,0,1,0,0,0,0,0,AB,Q1Q0,00 01 11 10,00 01 11 10,Y,5、求输出方程（1
