电工电子技术 教学课件 作者 王国伟 第13章.ppt

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1、第13章时序逻辑电路13.1触发器13.2时序逻辑电路的分析和设计方法13.3常用时序逻辑功能器件13.4脉冲信号的产生与整形13.5555定时器及其应用学习要求1．掌握触发器的逻辑功能及常用芯片的使用；掌握常用中规模集成计数器、寄存器的逻辑功能及使用方法；掌握由555定时器构成单稳、多谐、施密特触发器的方法。2．理解触发器的概念及工作原理、逻辑功能；理解二进制计数器的组成及工作原理；理解时序逻辑电路的分析和设计方法；理解集成器件555定时器的结构及工作原理。13.1触发器触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑部件。它有两

2、个稳定的状态：0状态和1状态；在不同的输入情况下，它可以被置成0状态或1状态；当输入信号消失后，所置成的状态能够保持不变。所以，触发器可以记忆1位二值信号。根据逻辑功能的不同，触发器可以分为RS触发器、D触发器、JK触发器、T和T´触发器；按照结构形式的不同，又可分为基本RS触发器、同步触发器、主从触发器和边沿触发器。13.1.1基本RS触发器1．基本RS触发器的电路组成和逻辑符号图13-1a所示是由两个与非门交叉连接起来构成的基本RS触发器。图13-1b是基本RS触发器的逻辑符号。图13-1基本RS触发器的逻辑图和逻

3、辑符号2．基本RS触发器的工作原理2)R=1、S=0时：由于S=0，不论原来Q为0还是1，都有Q=1；再由R=1、Q=1可得Q＝0。即不论触发器原来处于什么状态都将变成1状态，这种情况称将触发器置1或置位。S端称为触发器的置1端或置位端。1)R=0、S=1时：由于R=0，不论原来Q为0还是1，都有Q=1；再由S=1、Q=1可得Q＝0。即不论触发器原来处于什么状态都将变成0状态，这种情况称将触发器置0或复位。R端称为触发器的置0端或复位端。3)R=1、S=1时：根据与非门的逻辑功能不难推知，触发器保持原有状态不变，即原来

4、的状态被触发器存储起来，这体现了触发器具有记忆能力。4)R=0、S=0时：Q=Q=1，不符合触发器的逻辑关系。并且由于与非门延迟时间不可能完全相等，在两输入端的0同时撤除后，将不能确定触发器是处于1状态还是0状态。所以触发器不允许出现这种情况，这就是基本RS触发器的约束条件。反映触发器次态与输入信号及现态之间的关系的表格称为特性表。表13-1为基本RS触发器的特性表。由表13-1可得触发器次态与输入及现态之间的逻辑关系式，即特性方程，为表13-1基本RS触发器的特性表13.1.2同步RS触发器CP＝0时，R=S=1，触

5、发器保持原来状态不变。CP＝1时，工作情况与基本RS触发器相同。a)逻辑符号b)曾用符号c)国标符号特性表特性方程CP=1期间有效主要特点波形图（1）时钟电平控制。在CP＝1期间接收输入信号，CP＝0时状态保持不变，与基本RS触发器相比，对触发器状态的转变增加了时间控制。（2）R、S之间有约束。不能允许出现R和S同时为1的情况，否则会使触发器处于不确定的状态。不变不变不变不变不变不变置1置0置1置0不变13.1.3主从触发器1.主从RS触发器工作原理（1）接收输入信号过程CP=1期间：主触发器控制门D7、D8打开，接收

6、输入信号R、S，有：从触发器控制门D3、D4封锁，其状态保持不变。1001（2）输出信号过程CP下降沿到来时，主触发器控制门D7、D8封锁，在CP=1期间接收的内容被存储起来。同时，从触发器控制门D3、D4被打开，主触发器将其接收的内容送入从触发器，输出端随之改变状态。在CP=0期间，由于主触发器保持状态不变，因此受其控制的从触发器的状态也即Q、Q的值当然不可能改变。CP下降沿到来时有效特性方程逻辑符号电路特点主从RS触发器采用主从控制结构，从根本上解决了输入信号直接控制的问题，具有CP＝1期间接收输入信号，CP下降沿

7、到来时触发翻转的特点。但其仍然存在着约束问题，即在CP＝1期间，输入信号R和S不能同时为1。2、主从JK触发器代入主从RS触发器的特性方程，即可得到主从JK触发器的特性方程：将主从JK触发器没有约束。特性表时序图电路特点逻辑符号①主从JK触发器采用主从控制结构，从根本上解决了输入信号直接控制的问题，具有CP＝1期间接收输入信号，CP下降沿到来时触发翻转的特点。②输入信号J、K之间没有约束。③存在一次变化问题。13.1.4边沿触发器图13-8是利用门传输延迟时间构成的负边沿JK触发器逻辑电路。图13-8负边沿JK触发器b

8、）逻辑符号在稳定的CP=0及CP=1期间，触发器状态均维持不变，这时触发器处于一种“自锁”状态。当CP由1变为0时，由于CP信号是直接加到与或非门的其中一个与门输入端，首先解除了触发器的“自锁”，但还要经过一个与非门延迟时间tpd才能变为1。在没有变为1以前，仍维持CP下降沿前的值，即代入基本RS触发器特征方程，有由以上分析可知，