数字电子技术课件之数字电子第5章.ppt

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1、第十三讲第5章锁存器和触发器5.1双稳态存储单元电路5.2锁存器5.3触发器的电路结构和工作原理5.4触发器的逻辑功能5.5用VerilogHDL描述锁存器和触发器本章学习要求:1.了解各种触发器和锁存器的基本内部结构和工作原理；2.必须掌握各种触发器和锁存器的符号、逻辑功能。5.1双稳态存储单元电路5.1.1双稳态的概念1单稳态和双稳态例如：弹簧，声控灯，不倒翁电路只有一个稳定的输出状态，另外还有一个暂稳定状态，当电路由于某种原因使得输出由稳态改变为暂态时，总会在一定的时间后自动恢复到稳定的状态。(1)单稳态(2)双稳态例如：开关、门双稳态电路，它有两个稳定的输出状态，

2、具有记忆功能，可以储存1位二进制数码。在一定输入信号作用下，电路可以从一个稳定状态转变为另一个稳定状态，若没有新的外来信号作用，它将长期处于这个状态不变,也就是记下了信号输入的状态.2.锁存器和触发器锁存器（Latch）是一种对脉冲电平敏感的电路。触发器（FlipFlop，简写为FF）是一种对脉冲边沿敏感的电路。CPCPEE锁存器和触发器都是时序电路，其输出状态不仅与当前的输入有关，而且还与先前的输出状态有关。5.2锁存器1.由门电路设计的抢答器结构特点：开始时即没有抢答信号000011110000当按下B开关时101D2亮，D1、D3、D4灭每一个与非门的四个输入端中有

3、三个输入端是另外三个与非门的输出，一个接控制按纽。此时其它按扭均无效，但此时不能松开按扭B最大缺点：抢答开关必须用手按住不动，指示灯才会点亮，若手松开不仅对应的指示灯熄灭，而且其它抢答按扭将有效，这种操作方式十分不便。1.由门电路设计的抢答器2.含有锁存器的抢答器5.2锁存器该电路具有如下功能：（1）开关S为总清零及允许抢答控制开关（可由主持人控制）。当开关S被按下时抢答电路清零，松开后则允许抢答。由抢答按钮开关S1~S3实现抢答信号的输入。000111000111（2）若有抢答信号输入（开关S1~S3中的任何一个开关被按下）时，与之对应的指示灯被点亮。此时再按其他任何一

4、个抢答开关均无效，指示灯仍“保持”第一个开关按下时所对应的状态不变。000111111111111000111011000同时，其它按扭无效。该电路具有如下功能：松开清零按扭时的状态按下抢答信号S1此时松开S1开关，不影响Q1=1，使L1=0，D1亮最大优点（1）电路通过在输入端接入两个首尾交叉连接的双输入与非门，就解决了抢答开关必须用手按住不动，指示灯才会点亮，若手松开指示灯就熄灭的这一问题。实验证明，该电路能将输入抢答信号状态“保持”在其输出端不变。&&G5G4（2）与非门G4、G5连接构成的电路既有接收功能同时又具有保持功能。在电路中可将与非门G4、G5连接构成的

5、电路看成一个专门电路，该电路能接收输入信号并按某种逻辑关系改变输出端状态。在一定条件下，该状态不会发生改变，即“保持”不变。（3）这类具有接收、保持记忆和输出功能的电路简称为“锁存器”。3锁存器必须具备两个特点：第一、具有两个能自动保持的稳定状态，用来表示逻辑0和1，或二进制数的0和1第二、根据不同的输入信号可以置成1或0状态。注：锁存器（Latch）是一种对脉冲电平敏感的电路4锁存器的分类基本RS锁存器同步RS锁存器D锁存器5.2.1基本RS锁存器的电路结构与动作特点一、电路结构与工作特点组成：用2个或非门(或与非门)交叉连接构成≥1≥1RSG1G2QQSRSRQQR—

6、RESET：直接复位端，高电平有效S—SET：直接置位端，高电平有效触发器有两个互补的输出端，当Q=1，=0时，称为1状态。当=1,Q=0时，称为0状态。功能分析:1)SR=0000保持原状态不变2)SR=01101置0或复位3)SR=100101置1或置位4)SR=1110此时若SR同时回到0，则锁存器的状态不确定，所以约束条件：不确定：SR=000不变0101置01010置11100不确定保持SRQQ锁存器状态波形分析：QQ01置1保持置0波形分析：SRSRQQ01置0均为1置0SR保持置1均为1均为1均为0&&RDSDQQRD—RESET直接复位端，低电平有效SD—

7、SET直接置位端，低电平有效低电平有效用2个与非门交叉连接构成的锁存器工作原理011100R=0同时S=1时，Q=0。故R称为复位端,或称为清0端此时即是将R信号去掉，输出仍然保持原来的状态不变。（1）R=0，S=1时（2）R=1，S=0时&&RDSDQQ011100此时即是将S信号去掉，输出仍然保持原来的状态不变。S=0同时R=1时，Q=1。故S称为置位端,或称为置1端(3)S=1，R=1时&&RDSDQQQ11QQQS=0,RD=1,锁存器保持原态不变。&&RDSDQQ(4)S=0，R=0时00111违背了Q和Q互反变量的