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1、鎖存器和觸發(fā)器原理鎖存器和觸發(fā)器原理(yunl)1第一頁，共34頁。本章學習本章學習(xux)(xux)基本基本要求要求1、掌握鎖存器、觸發(fā)器的電路、掌握鎖存器、觸發(fā)器的電路(dinl)結構和工作原理；結構和工作原理；2、熟練掌握、熟練掌握SR觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸發(fā)器及觸發(fā)器及T 觸發(fā)器的邏輯觸發(fā)器的邏輯(lu j)功能；功能；3、正確理解鎖存器、觸發(fā)器的動態(tài)特性。、正確理解鎖存器、觸發(fā)器的動態(tài)特性。2第二頁，共34頁。時序時序(sh x)(sh x)邏輯電路邏輯電路:鎖存器和觸發(fā)器是構成時序邏輯電路的基本鎖存器和觸發(fā)器是構成時序邏輯電路的基本(jbn)(jbn)邏輯單邏輯

2、單元元 。結構特征結構特征:由組合邏輯電路由組合邏輯電路(dinl)(dinl)和存儲電路和存儲電路(dinl)(dinl)組成組成,電路電路(dinl)(dinl)中存在反饋。中存在反饋。工作特征：工作特征：時序邏輯電路的工作特點是時序邏輯電路的工作特點是任意時刻的輸出狀態(tài)不僅與當任意時刻的輸出狀態(tài)不僅與當前的輸入信號有關，而且與此前電路的狀態(tài)有關。前的輸入信號有關，而且與此前電路的狀態(tài)有關。3第三頁，共34頁。反饋反饋(fnku)5.1.2 雙穩(wěn)態(tài)存儲單元雙穩(wěn)態(tài)存儲單元(cn ch dn yun)電路電路 Q端的端的(dund)狀態(tài)定義為電路輸出狀態(tài)定義為電路輸出狀態(tài)。狀態(tài)。電路有兩個互補

3、的輸出端電路有兩個互補的輸出端1.電路結構電路結構 4第四頁，共34頁。2、數(shù)字、數(shù)字(shz)邏輯分析邏輯分析電路具有記憶電路具有記憶1位二進制數(shù)據(jù)位二進制數(shù)據(jù)(shj)的功的功能。能。如如 Q=1如如 Q=0100101105第五頁，共34頁。5.2.1 SR 鎖存器鎖存器5.2 鎖存器鎖存器5.2.1 D 鎖存器鎖存器6第六頁，共34頁。5.2.1 SR 鎖存器鎖存器5.2 鎖存器鎖存器1.1.基本基本(jbn)SR(jbn)SR鎖鎖存器存器初態(tài)：初態(tài)：R R、S S信號信號(xnho)(xnho)作用前作用前Q Q端的狀態(tài)，用端的狀態(tài)，用Q nQ n表示。表示。次態(tài)：次態(tài)：R R、S

4、S信號作用后信號作用后Q Q端的端的狀態(tài)狀態(tài)(zhungti)(zhungti)，用，用Q n+1Q n+1表示。表示。7第七頁，共34頁。8第八頁，共34頁。第二十一頁，共34頁。第二十二頁，共34頁。3)在有效電平作用下（S=1、R=0），無論(wln)初態(tài)Q n為0或1，鎖存器都會轉變?yōu)?態(tài)。2 雙穩(wěn)態(tài)存儲單元(cn ch dn yun)電路若初態(tài) Q n=0信號消失(xiosh)后新的狀態(tài)將被記憶下來。2)在有效電平作用(zuyng)下（S=0、R=1），無論初態(tài)Q n為0或1，鎖存器都會轉變?yōu)?態(tài)。例4 工作(gngzu)波形74HC/HCT373的功能表當S、R 同時回到0時，由于

5、兩個與非門的延遲時間無法(wf)確定，使得鎖存器最終穩(wěn)定狀態(tài)也不能確定。結構特征:由組合邏輯電路(dinl)和存儲電路(dinl)組成,電路(dinl)中存在反饋。第二十三頁，共34頁。簡單(jindn)SR鎖存器約束條件:SR=0S=0，R=1：Qn+1=01)工作工作(gngzu)原理原理R=0、S=0狀態(tài)狀態(tài)(zhungti)不變不變0 00 0若初態(tài)若初態(tài) Q n=11 10 01 1若初態(tài)若初態(tài) Q n=00 01 10 00 00 09第九頁，共34頁。無論初態(tài)無論初態(tài)Q n為為0或或1，鎖存器的次態(tài)為為，鎖存器的次態(tài)為為1態(tài)。態(tài)。信號消失信號消失(xiosh)后新的狀態(tài)將被記憶下

6、來。后新的狀態(tài)將被記憶下來。0 01 1若若初態(tài)初態(tài) Q n=11 10 01 1若初態(tài)若初態(tài) Q n=00 01 10 00 01 10 0R=0、S=1置置110第十頁，共34頁。無論無論(wln)初態(tài)初態(tài)Q n為為0或或1，鎖存器的次態(tài)為，鎖存器的次態(tài)為0態(tài)。態(tài)。信號消信號消失后新的狀態(tài)將被記憶下來。失后新的狀態(tài)將被記憶下來。1 10 0若若初態(tài)初態(tài) Q n=11 11 10 0若初態(tài)若初態(tài) Q n=01 10 00 01 10 01 1R=1、S=0置置011第十一頁，共34頁。1 11 10 00 0S=1、R=1無論初態(tài)無論初態(tài)Q n為為0或或1，觸發(fā)器的次態(tài)，觸發(fā)器的次態(tài) 、都為

7、都為0 。狀態(tài)狀態(tài)(zhungti)不確定不確定約束條件約束條件:SR=:SR=0 0當當S、R 同時回到同時回到0時，由于兩個與非門的時，由于兩個與非門的延遲時間無法延遲時間無法(wf)確定，使得鎖存器最確定，使得鎖存器最終穩(wěn)定狀態(tài)也不能確定。終穩(wěn)定狀態(tài)也不能確定。觸發(fā)器的輸出觸發(fā)器的輸出(shch)既不是既不是0態(tài)，也不是態(tài)，也不是1態(tài)態(tài)12第十二頁，共34頁。3）工作）工作(gngzu)波波形形13第十三頁，共34頁。反饋反饋(fnku)輸入輸入(shr)端端輸出輸出(shch)端端由兩個與非門組成由兩個與非門組成1.電路結構與邏輯符號電路結構與邏輯符號 鎖存器由邏輯門加反饋電路構成，電

8、路有鎖存器由邏輯門加反饋電路構成，電路有兩個互補兩個互補的的 輸出端輸出端Q和和 ,其中其中Q的狀態(tài)稱為鎖存器的狀態(tài)。的狀態(tài)稱為鎖存器的狀態(tài)。用與非門構成的基本用與非門構成的基本SR鎖存器鎖存器國標邏輯符號國標邏輯符號14第十四頁，共34頁。2、工作、工作(gngzu)原理原理1)無有效無有效(yuxio)電平輸入（電平輸入（S=R=1）時，鎖存器保持穩(wěn)定狀態(tài)不變）時，鎖存器保持穩(wěn)定狀態(tài)不變 1 11 1若初態(tài)若初態(tài)Qn=1若初態(tài)若初態(tài) Qn=01 10 01 10 01 10 01 11 115第十五頁，共34頁。2)在有效電平作用在有效電平作用(zuyng)下（下（S=0、R=1），無論初

9、態(tài)，無論初態(tài)Q n為為0或或1，鎖存器都會轉變?yōu)?，鎖存器都會轉變?yōu)?態(tài)。態(tài)。0 01 1若初態(tài)若初態(tài)Qn=1若初態(tài)若初態(tài)Q Qn n=0=01 10 01 10 01 10 01 11 10 0 這種情況這種情況這種情況這種情況(qngkung)(qngkung)(qngkung)(qngkung)稱將鎖存器置稱將鎖存器置稱將鎖存器置稱將鎖存器置1 1 1 1或置位?；蛑梦??；蛑梦??；蛑梦弧 S S S端稱為鎖存器的置端稱為鎖存器的置端稱為鎖存器的置端稱為鎖存器的置1 1 1 1端或置位端。端或置位端。端或置位端。端或置位端。16第十六頁，共34頁。3)在有效在有效電平作用下（平作用下（S=

10、1、R=0），無），無論(wln)初初態(tài)Q n為0或或1，鎖存器都會存器都會轉變?yōu)?態(tài)。1 10 0初態(tài)初態(tài)Qn=xx x1 10 0 這種情況稱將鎖存器這種情況稱將鎖存器這種情況稱將鎖存器這種情況稱將鎖存器置置置置0 0 0 0或復位或復位或復位或復位(f wi)(f wi)(f wi)(f wi)。R R R R端端端端稱為鎖存器的置稱為鎖存器的置稱為鎖存器的置稱為鎖存器的置0 0 0 0端或復端或復端或復端或復位位位位(f wi)(f wi)(f wi)(f wi)端。端。端。端。17第十七頁，共34頁。4)4)當（當（S=0 S=0、R=0 R=0）時，無論初態(tài)）時，無論初態(tài)Q nQ

11、n為為0 0或或1 1，鎖存器狀態(tài)，鎖存器狀態(tài)(zhungti)(zhungti)不定。不定。0 00 0初態(tài)初態(tài)Qn=x1 11 1 R=0R=0、S=0S=0時：時：Q=Q=1Q=Q=1，不符合鎖存器的，不符合鎖存器的邏輯關系。并且由于與非門延遲時間不可邏輯關系。并且由于與非門延遲時間不可能完全相等，在兩輸入端的能完全相等，在兩輸入端的0 0同時撤除后，同時撤除后，將不能確定鎖存器是處于將不能確定鎖存器是處于1 1狀態(tài)還是狀態(tài)還是0 0狀態(tài)。狀態(tài)。所以鎖存所以鎖存不允許出現(xiàn)這種情況不允許出現(xiàn)這種情況不允許出現(xiàn)這種情況不允許出現(xiàn)這種情況，這就是基這就是基本本RSRS鎖存器的鎖存器的約束條件約

12、束條件約束條件約束條件。此狀態(tài)為不定狀此狀態(tài)為不定狀態(tài)。為避免不定狀態(tài)，對輸入信號應加態(tài)。為避免不定狀態(tài)，對輸入信號應加S S+R R=1=1的約束條件的約束條件。18第十八頁，共34頁。3、觸發(fā)(chf)方式0 1101 0置置1 1端端置置0 0端端基本基本(jbn)(jbn)鎖存器的觸發(fā)方式屬電平觸發(fā)。鎖存器的觸發(fā)方式屬電平觸發(fā)。19第十九頁，共34頁。S R 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 不定 0 0 1 不定 4、邏輯(lu j)功能邏輯邏輯(lu j)功能表功能表R+S=1保持保持(boch)置置1 1置

13、零置零不定不定 鎖存器的新狀態(tài)鎖存器的新狀態(tài)Q Qn+1n+1（也稱次態(tài)）不僅與（也稱次態(tài)）不僅與輸入狀態(tài)輸入狀態(tài)有關，也與鎖有關，也與鎖存器存器原來原來的狀態(tài)的狀態(tài)Q Qn n（也稱現(xiàn)態(tài)或初態(tài)）有關。（也稱現(xiàn)態(tài)或初態(tài)）有關。20第二十頁，共34頁。畫工作波形的方法畫工作波形的方法(與非門鎖存器）：與非門鎖存器）：1.根據(jù)鎖存器動作特征確定狀態(tài)變化的時刻根據(jù)鎖存器動作特征確定狀態(tài)變化的時刻(shk)；2.根據(jù)觸發(fā)器的邏輯功能確定根據(jù)觸發(fā)器的邏輯功能確定Qn+1。0 01 11 11 10 01 11 11 10 01 11 11 10 01 11 11 10 00 0不不定定(bdng)不變不

14、變 不定不定(bd(bdng)ng)置置1 1 不變不變 置置1 1 不變不變 置置0 0 不變不變 工作波形能直觀地表示其輸入信號與輸出的時序關系。工作波形能直觀地表示其輸入信號與輸出的時序關系。21第二十一頁，共34頁。例例2 運用基本運用基本SR鎖存器消除機械鎖存器消除機械(jxi)開關觸點抖動引起的脈沖輸出。開關觸點抖動引起的脈沖輸出。22第二十二頁，共34頁。硬件硬件(yn jin)設計設計去抖動電路去抖動電路23第二十三頁，共34頁。2.邏輯邏輯(lu j)門控門控SR鎖存器鎖存器 電路結構電路結構 國標邏輯符號國標邏輯符號簡單簡單(jindn)SR鎖存器鎖存器使能信號使能信號(x

15、nho)控制門電路控制門電路鎖存使能鎖存使能輸入端輸入端24第二十四頁，共34頁。2、工作、工作(gngzu)原理原理 S=0，R=0：Qn+1=Qn S=1，R=0：Qn+1=1 S=0，R=1：Qn+1=0 S=1，R=1：Qn+1=E=1：E=0：狀態(tài)狀態(tài)(zhungti)發(fā)生變化。發(fā)生變化。狀態(tài)狀態(tài)(zhungti)不不變變Q3=S Q4=R鎖存使能鎖存使能輸入端輸入端25第二十五頁，共34頁。例例3 3 邏輯門控邏輯門控SRSR鎖存器的鎖存器的E E、S S、R R 的波形如下圖所示，的波形如下圖所示，鎖存器的原始鎖存器的原始(yunsh)(yunsh)狀態(tài)為狀態(tài)為Q=0Q=0，26

16、第二十六頁，共34頁。5.2.2 D 鎖存器鎖存器1.邏輯邏輯(lu j)門控門控D鎖存器鎖存器國標邏輯符號國標邏輯符號邏輯電路圖邏輯電路圖27第二十七頁，共34頁。=SS=0 R=1D=0Q=0D=1Q=1E=0不變不變E=1=DS=1 R=0D鎖存器的功能表鎖存器的功能表置置10111置置01001保持保持不變不變不不變變0功能功能QDEQ邏輯邏輯(lu j)功能功能28第二十八頁，共34頁。2.傳輸傳輸(chun sh)門控門控D鎖存器鎖存器 (c)E=0時時(b)E=1時時(a)電路電路(dinl)結構結構TG2導通，導通，TG1斷開斷開(dun ki)TG1導通，導通，TG2斷開斷開

17、Q=DQ 不變不變29第二十九頁，共34頁。例例4 工作工作(gngzu)波形波形30第三十頁，共34頁。3.D鎖存器的動態(tài)鎖存器的動態(tài)(dngti)特性特性定時圖定時圖:表示電路動作過程中，對各輸入信號的表示電路動作過程中，對各輸入信號的時間要求時間要求(yoqi)(yoqi)以及輸出對輸入信號的響應時間。以及輸出對輸入信號的響應時間。31第三十一頁，共34頁。74HC/HCT373 八八D鎖存器鎖存器4.典型典型(dinxng)集成電路集成電路32第三十二頁，共34頁。74HC/HCT373的功能表的功能表工作模式工作模式輸輸 入入內部鎖存器內部鎖存器狀狀 態(tài)態(tài)輸輸 出出LEDnQn使能和讀鎖存使能和讀鎖存器器（傳送模式）（傳送模式）LHLLLLHHHH鎖存和讀鎖存鎖存和讀鎖存器器LLL*LLLLH*HH鎖存和禁止輸鎖存和禁止輸出出H高阻高阻H高阻高阻L*和和H*表示門控電平表示門控電平(din pn)LE由高變低之前瞬間由高變低之前瞬間Dn的邏輯電平的邏輯電平(din pn)。33第三十三頁，共34頁。作業(yè)題作業(yè)題o238238頁：，頁：，34第三十四頁，共34頁。