1、第13章 时序逻辑电路,13.1 基本双稳态触发器,13.2 钟控双稳态触发器,13.4 计数器,13.3 寄存器,第12章 目录,数字电路按照功能的不同分为两类： 组合逻辑电路；时序逻辑电路.,时序逻辑电路的特点：由逻辑门、触发器构成，它在某一时刻的输出状态不仅与该时刻的输入信号有关，还与电路原来的输出状态有关。,组合逻辑电路的特点：只由逻辑门电路组成，它在某一时刻的输出状态仅由该时刻的输入信号状态决定。,概 述,概述,（一） 基本 R-S 触 发 器,R,S,Q,1,0,1,0,1,0,触发器有两个重要的特点： （1）触发器有两个可能的稳定工作状态 （2）触发器具有记忆功能,电路组成及工作
2、原理,13.1 基本双稳态触发器,第12章12 1,R,S,Q,0,1,1,0,1,0,R,S,Q,1,1,0,1,1,0,则 Qn = Qn+1,（一） 基本 R-S 触 发 器,第12章12 1,R,S,Q,0,0,1,1,禁用,1 1 0 0,1 1 1 1,1 0 1 0,1 0 0 0,0 1 0 1,0 1 1 1,0 0 0 不定,0 0 1 不定,（一） 基本 R-S 触 发 器,第12章12 1,基本R-S触发器符号,或非门组成的基本触发器,输入信号高电平有效,SR,低电平有效,（一） 基本 R-S 触 发 器,第12章12 1,时钟脉冲未到， 即CP=0时，C、D门 被封锁
3、，无论S、R 端加什么信号它们 输出全是1，触发器 保持原来状态不变。,时钟脉冲,时钟脉冲到来，即在CP=1时,R、S的变化才能引起触发器翻转。为高电平触发。,（一）R S触发器,13.2 钟控双稳态触发器,有时钟脉冲的触发器称为钟控触发器,1.电路结构,第12章12 2,(2) S = 1 ， R = 0 ， Qn+1=1,0,&,&,R,S,0,1,0,1,0,(3) S = 0 , R = 1 ， Qn+1 =0,(4) S = R = 1,(1) S = R = 0,Qn = Qn+1,禁用,RD,SD,Q,1,1,0,1,0,A,B,C,D,CP,1,符号,2.逻辑功能,（一）RS触
4、发器,第12章12 2,（当CP=1时）,2.逻辑功能,（一）R S触发器,第12章12 2,重点放在： 逻辑功能和触发方式上,2.逻辑功能,（一）R S触发器,第12章12 2,CP,例：初态Q=0，画出在CP作用下Q端的波形。,S,R,Q,不定,存在的问题：空翻现象,注意： 触发器的输出状态由CP脉冲 高电平时对应的R和S决定,（一）R S触发器,第12章12 2,（二） J- K 触发器,1电路结构：由两个同步RS触发器和一个非门构成。,S,R,SD,RD,C,Q,S,R,SD,RD,C,Q,&,&,主,从,J,K,CP,Q,第12章12 2,S,R,SD,RD,C,Q,S,R,SD,R
5、D,C,Q,&,&,主,从,J,K,CP,Q,（1）J=K=0，Qn+1= Qn,2. 逻辑功能, Qn+1 = 0,第12章12 2,S,R,SD,RD,C,Q,S,R,SD,RD,C,Q,&,&,主,从,J,K,CP,Q,（3）J=1，K=0, Qn+1= 1,2. 逻辑功能,第12章12 2,S,R,SD,RD,C,Q,S,R,SD,RD,C,Q,&,&,主,从,J,K,CP,Q,（4）J=K=1，,Qn=0，S=1，R=0，Qn+1=1,Qn+1=Qn,Qn=1，S=0，R=1，Qn+1=0,2. 逻辑功能,第12章12 2,J,K,Qn,Qn+1,JK触发器真值表,保持功能,置 1
6、功能,置 0 功能,计数功能,2. 逻辑功能,主从触发器符号,第12章12 2,J,K,Qn,Qn+1,JK触发器特性表,保持功能,置 1 功能,置 0 功能,计数功能,特性方程,第12章12 2,3. 触发方式：触发器在时钟脉冲的什么时间接受输入 信号和输出相应的状态。,B、后沿主从触发： CP前沿到来时开始输 入信号，延迟至CP后 沿到来时输出相应状态。,C、前沿主从触发： CP后沿到来时开始输 入信号，延迟至CP前 沿到来时输出相应状态。,A、电平触发：在CP脉冲为规定的电平时，触发器都能 接受输入信号并立即输出相应状态的触发方式。,第12章12 2,D、边沿触发型J-K触发器,为什么能
7、防止空翻?,J=K=1,前沿（上升沿）触发并翻转,后沿（下降沿）触发并翻转,第12章12 2,3. 触发方式,例： 已知后沿触发 的J-K触发器，J和K端的输入信号 波形如图，而且已知触发器原为0态，求输出端Q的波形。,J,K,Q,CP,1,2,3,4,注意：触发器的输出状态由CP脉冲 后沿对应的J和K决定，并在后沿翻转。,第12章12 2,3. 触发方式,（三） D触发器,触发方式：边沿触发型，且上升沿触发。,第12章12 2,下降沿触发,CP,例：已知维持阻塞型D触发器CP和D端的波形，D触发器为上升沿触发，试画出输出端Q的波形。,D,Q,注意：触发器的输出状态由CP脉冲上升沿对应的D决定
8、。并在CP脉冲上升沿翻转。在其它时间输出状态不会发生变化。,（三） D触发器,第12章12 2,例：用D触发器构成计数器,SD,RD,C,Q,D,（三） D触发器,第12章12 2,（四） T触发器及T触发器,T触发器：当T=1时，,仅具有计数功能,第12章12 2,D,CP,RD,D,CP,RD,D,CP,RD,D,CP,RD,&,+5V,CLR,&,&,Q1,Q1,Q2,Q2,Q3,Q3,Q4,Q4,SB1,SB2,SB3,SB4,1,0,1,0,1,1,2,3,0,1,四人抢答器电路,与非门2输出为1， 时钟脉冲加到四个 D触发器的CP端，,SB未按下，D触发器 的零状态不变。,按下SB
9、1 SB4中任一个 按钮，对应触发器的 D端为高电平。,D,第12章12 2,触 发 器 应 用 举 例,（一） 数码寄存器,C,RD,D,C,RD,D,C,RD,D,C,RD,D,&,&,&,&,Q3,Q2,Q1,Q0,Q3,Q2,Q1,Q0,输出,清零,存入,F3,F2,F1,F0,A3,A2,A1,A0,D触发器组成的数码寄存器,数码寄存器：存放二进制数码的逻辑部件，一个触发器存放一个二进制数码，N个触发器可寄存N位二进制数码。,并行输入并行输出方式,13.3 寄存器,第12章12 3,串行 输出,（二） 移位寄存器,C,RD,D,C,RD,D,C,RD,D,C,RD,D,DO,数码输入
10、,清零,移位脉冲,CP,Q0,Q1,Q2,Q3,并 行 输 出,D0,Q0,Q1,Q2,Q3,1,1,0,1,F0,F1,F2,F3,每加入一个CP脉冲，每个触发器中所存储的数码就依次 向左或向右移一位。,四位右移寄存器,Q,Q,Q,Q,第12章12 3,1,1,0,1,Q0 Q1 Q2 Q3 CP,0 0 0 0 0,1 0 0 0 1,0 1 0 0 2,1 0 1 0 3,1 1 0 1 4,1 1 0 1,高位,状态表,波形图,串行输入串行输出,（二） 移位寄存器,第12章12 3,1. 异步二进制加法计数器,F0,F1,F2,（一） 二进制计数器,一个触发器有两个稳态，N个触发器共有
11、2N个稳态， 若计数器有N个触发器，称该计数器为模数2N计数器， 计数容量是（2N-1）,各触发器 J=K=1,低位的Q端接高位的CP。,CP脉冲不同时 加到CP端,13.4 计数器,用来累计脉冲数目,第12章12 4,F0,F1,F2,（一） 二进制计数器,1. 异步二进制加法计数器,第12章12 4,J RD,K,CP,Q,Q,J RD,K,CP,Q,Q,J RD,K,CP,Q,Q,J RD,K,CP,Q,Q,1,计数输入,清零,Q0,Q1,Q2,Q3,CP,Q0,Q1,Q2,Q3,F0,F1,F2,F3,分频的概念？,1. 异步二进制加法计数器,用D触发器构成的异步二进制加法计数器,Q0
12、,Q1,Q2,F0,F1,F2,（一） 二进制计数器,1. 异步二进制加法计数器,第12章12 4,2. 异步二进制减法计数器,Q2,Q0,Q1,F0,F1,F2,第12章12 4,J,K,CP,Q,Q,J,K,CP,Q,Q,J,K,CP,Q,Q,&,&,J,K,CP,Q,Q,&,&,CP,1,J0 = K0= 1,J1 = K1 = Q0,J 3= K3 = Q2 Q1Q0,Q0,Q1,Q2,Q3,J2 = K2 = Q1 Q0,F0,F1,F2,F3,3. 同步二进制加法计数器,计数脉冲同时加到触发器的时钟端,CP Q3 Q2 Q1 Q0,0 0 0 0 0,1 0 0 0 1,2 0 0
13、 1 0,3 0 0 1 1,4 0 1 0 0,5 0 1 0 1,6 0 1 1 0,7 0 1 1 1,8 1 0 0 0,9 1 0 0 1,10 1 0 1 0,11 1 0 1 1,12 1 1 0 0,13 1 1 0 1,14 1 1 1 0,15 1 1 1 1,16 0 0 0 0,十六进制加法计数器状态表,8421码,J0 = K0= 1,J1 = K1 = Q0,J 3= K3 = Q2 Q1Q0,J2 = K2 = Q1 Q0,3. 同步二进制加法计数器,第12章12 4,J 0= K0= 1,J2 = K2 = Q0n Q1n,（二）十进制加法计数器,J3 = Q2
14、n Q1n Q0n,K3= Q0n,J,K,CP,Q,Q,J,K,CP,Q,Q,&,&,CP,1,J,K,CP,Q,Q,&,&,Q0,Q1,Q2,Q3,J,K,CP,Q,Q,&,&,1,&,C,C = Q0n Q3n,F0,F1,F2,F3,8421码十进制加法计数器,驱动方程：,将十进制数的每一位数用二进制数来表示,第12章12 4,J 0= K0= 1,J 1= Q0n Q3n K1 = Q0n,J2 = K2 = Q0n Q1n,十进制加法计数器波形图,J3 = Q2n Q1n Q0n,K3= Q0n,C = Q0n Q3n,0 0 0 0,1 0 0 0,0 1 0 0,1 1 0 0
15、,0 0 1 0,1 0 1 0,0 1 1 0,1 1 1 0,0 0 0 1,1 0 0 1,驱动方程：,（二）十进制加法计数器,第12章12 4,十进制加法计数器状态表,8421码,8421码十进制加法计数器波形图,J 0= K0= 1,J2 = K2 = Q0n Q1n,J3 = Q2n Q1n Q0n,K3= Q0n,C = Q0n Q3n,（二）十进制加法计数器,第12章12 4,F1,F2,F3,QB,QC,QD,CPB,五进制加法计数器,二进制,（三）8421码二五十进制加法计数器,第12章12 4,J0,K0,CP,Q,Q,CP,J 2= Q1n Q0n K2 = Q1n,（
16、四）任意进制加法计数器,Q0,J1,K1,CP,Q,Q,Q1,J2,K2,CP,Q,Q,&,&,Q2,1,驱动方程：,第12章12 4,J 2= Q1n Q0n K 2= Q1n,0 0 0,1 0 0,0 1 0,1 1 0,0 0 1,1 0 1,0 1 1,功能：同步七进制加法计数器,驱动方程：,0 0 0,（四）任意进制加法计数器,第12章12 4,F1,F2,F3,Q1,Q2,Q3,J2=1，K2=1，C2=Q1,J3=Q1Q2，K3=1，C3=CP,驱动方程：,（四）任意进制加法计数器,第12章12 4,J2=1， K2=1，C2=Q1,J3=Q1Q2，K3=1，C3=CP,驱动方
17、程：,CP Q3 Q2 Q1 J3 K3 C3 J2 K2 C2 J1 K1 C1,CP Q1 CP,0 0 0 0 0 1 1 1 1 1,1 0 0 1 0 1 1 1 1 1,2 0 1 0 0 1 1 1 1 1,3 0 1 1 1 1 1 1 1 1,4 1 0 0 0 1 1 1 0 1,5 0 0 0,功能：异步五进制加法计数器,（四）任意进制加法计数器,第12章12 4,T4196 功 能 表,功 能,输 入,输出,控制信号 CT/LD,时钟 CP,并行予置数 A B C D,QA QB QC QD,清 零,置 数,计 数,0, ,0 0 0 0,1,0,1,1, ,计 数,a
18、 b c d,a b c d,（五）中规模集成计数器,T4196（74LS196）,二五十进制加法计数器,第12章12 4,QA,QB QC QD,计数脉冲从CPA输入， 从QA输出，是一个 二进制计数器。,计数脉冲从CPB输入， 从QD、 QC和 QB输出时， 是一个五进制计数器。,（五）中规模集成计数器,第12章12 4,QA,QB QC QD,+5V,QD,QB,QA,QC,+5V,CT/LD,T4196,8421码二五十进制加法计数器,（五）中规模集成计数器,第12章12 4,应用举例,1,8421码七进制计数器,0 1 1 1,七进制加法计数器波形图,反馈置 0 法,（五）中规模集成计数器,第12章12 4,应用举例,两位十进制计数器,个位,十位,（五）中规模集成计数器,第12章12 4,应用举例,六十进制计数器,0 1 1 0,（五）中规模集成计数器,第12章12 4,应用举例,三十六进制计数器,0 0 1 1,0 1 1 0,（五）中规模集成计数器,第12章12 4,作业: 13.2.6,
