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1、9.1 双稳态触发器9.2 寄存器9.3 计数器9.4 555定时器及其应用,第9章 触发器及其应用,时序电路的特点：具有记忆功能。,在数字电路中，凡是任一时刻的稳定输出不仅决定于该时刻的输入，而且还和电路原来的状态有关者，都叫做时序逻辑电路，简称时序电路。,序,时序电路的基本单元：触发器。,教学要求：,2.会使用移位寄存器组件；,3.会分析和设计计数器电路。,1.熟练掌握各类触发器,触发器的分类：,按功能分：有R-S触发器、D型触发器、JK触发器、T型等；按触发方式划分：有电平触发方式、主从触发方式和边沿触发方式。,9.1 双稳态触发器,触发器的特点：有记忆功能的逻辑部件。输出状态不仅与现时
2、的输入有关，还与原来的输出状态有关。,触发器的功能：形象地说，它具有“一触即发”的功能。在输入信号的作用下，它能够从一种状态(0 或 1)转变成另一种状态(1 或 0)。,1、基本RS 触发器,反馈,反馈,正是由于引入反馈，才使电路具有记忆功能!,输入 时,若原状态：,1,1,0,0,1,0,1,0,输出仍保持：,若原状态：,0,1,1,1,1,0,1,0,输出变为：,置“0”！,若原状态：,1,0,1,0,1,0,0,1,输出变为：,若原状态：,0,0,1,1,0,1,0,1,输出保持：,置“1”！,输入,时,输入 时,若原状态：,1,0,1,1,1,0,0,1,输出保持原状态：,若原状态：
3、,1,1,0,1,1,0,输出保持原状态：,保持！,输出：全是1,基本触发器的功能表,输入 时,注意：当 同时由0变为1时，翻转快的门输出变为0，另一个不得翻转。因此，该状态为不定状态。,小结,1、触发器是双稳态器件，只要令，触发器即保持原态。稳态情况下，两输出互补。一般定义Q为触发器的状态。,2、在控制端加入负脉冲，可以使触发器状态变化。端加入负脉冲，使Q=1，称为“置位”或“置1”端。加入负脉冲，使Q=0，称为“复位”或“清0”端。,2、可控RS触发器,时钟CP的作用,直接清零端,直接置位端,注意：,基本R-S触发器,直接清零端,直接置位端,直接清零端、置位端的处理：,CP=0时,0,触发
4、器保持原态,CP=1时,RS触发器的功能表,简化的功能表,Qn+1-下一状态（CP过后）,Qn-原状态,简化的功能表,由它的功能表可见：在R、S不相等时，Q 服从于 S!,这是一个值得重视的规律，有必要进一步归纳和进行形象化的表达。,R、S不相等时，信息传送路径的形象化表达：,该电路的信息传送规律在今后的学习过程中，将会多次使用。,例：画出RS触发器的输出波形。假设Q的初始状态为 0。,CP,R,S,Q,Set,使输出全为1,CP撤去后状态不定,Reset,可控R-S 触发器的小结,1.当CP=0 时,无论R、S 为何种取值组合，输出端均“保持原态”；,2.只有当CP=1 时,将c门和d门打开
5、，控制端R、S的取值组合才会在输出端有所反映，即有所谓“功能表”。,计数式RS 触发器,逻辑功能：每来一个时钟脉冲，输出的状态就翻转一次，也叫计数器。,R,S,工作原理：,CP=0 时,显然，当时钟 CP=0 时，触发器必然处于保持状态。,归纳：在CP 1期间，下状态Q n+1必然对其原状态作一次否定!,CP=1 时,R Qn,1,=Qn,Qn,该触发器的功能就是每来一个脉冲翻转一次。,若Qn=0，则Qn+1=1,若Qn=1，则Qn+1=0,计数式RS触发器存在的问题：计数脉冲必须严密配合，CP脉冲不能太长，否则触发器将产生空翻现象(CP=1期间，输出状态翻转若干次)。,1 0,1,0,0 1
6、,0,1,0,1,0,1,1,1,小结：R1、S1之值向上传送一级，抵达Q；,主从触发方式计数触发器的工作原理,F主 被打开，进入工作状态。,F从 被封锁，输出端保持原状态不变。,CP=1 时，,0,F主 被封锁，输出端保持原状态不变。,1,F从 被打开，进入工作状态。,小结：R1、S1又向上传送一级，抵达 Q端。,CP=0 时，,综合上述分析，主从触发器一个CP 只能翻转一次。,前沿处，输出交叉反馈到F主。,后沿处，输出传递到F从翻转完成。,逻辑符号：,时序图：,T 触发器,T触发器加入了控制端T。,T,R1=TQ,T=0 时：将F主封锁，输出端维持原态。,T=1 时：右图电路即为主从触发器
7、，当CP到来时，输出端将正常翻转。,功能表,3、JK触发器,JK触发器的功能最完善，有两个控制端J、K。,JK触发器的工作原理：,被封锁,保持原态,J=K=0时：,相当于T触发器T=0,相当于T触发器T=1,J=K=1时：,Qn=0时,Qn+1=1,J=1，K=0时：,Qn=1时,F主被封保持原态,Qn+1=1,J=1，K=0时：,Qn+1=0,同样原理：,J=0，K=1时：,功能表,JK触发器的功能小结：,1.当J=0、K=0时，具有保持功能；,2.当J=1、K=1时，具有翻转功能；,3.当J=0、K=1时，具有复位功能；,4.当J=1、K=0时，具有置位功能。,例1：画出主从 JK 触发器
8、输出端波形图。,例2：假设初始状态Q n=0，画出Q1和Q2 的波形图。,Q1,Q2,常用“专业术语”介绍,数据锁定：,触发器的输出状态固定不变，这就称作“数据锁定”。它相当于“保持”功能。,主从JK 触发器的小结,1.熟练掌握JK触发器逻辑符号的全部含义。,2.熟练掌握并正确运用JK触发器的功能表。,4、触发器逻辑功能的转换,例如：JK触发器,1.当J=0、K=0时，具有保持功能；,2.当J=1、K=1时，具有翻转功能；,3.当J=0、K=1时，具有复位功能；,4.当J=1、K=0时，具有置位功能。,因此，JK触发器可以转换成其他多种触发器。,（1）JK触发器转换成D触发器,（2）JK触发器
9、转换成T触发器,1、数码寄存器,四位数码寄存器,9.2 寄存器,寄存器是计算机的主要部件之一，它用来暂时存放数据或指令。,工作原理：,1.清零,2.发接收脉冲,3.发取数脉冲,八D寄存器,2、移位寄存器,所谓“移位”，就是将寄存器所存各位 数据，在每个移位脉冲的作用下，向左或向右移动一位。根据移位方向，常把它分成三种：,根据移位数据的输入输出方式，又可将它分为四种：,串入串出,串入并出,并入串出,并入并出,串行输入串行输出串行输入并行输出并行输入串行输出并行输入并行输出：,SD,A0,A1,A2,A3,RD,CLR,LOAD,移位脉冲,CP,0,串行输出,数 据 预 置,3,2,1,0,存数脉
10、冲,清零脉冲,四位并入-串出的左移寄存器,初始状态：设A3A2A1A0 1011,在存数脉冲作用下，Q3Q2Q1Q0 1011。,D0 0,D1 Q0,D2 Q1,D3 Q2,下面将重点讨论蓝颜色电路移位寄存器的工作原理。,D1,D0,D2,D3,D0 0,D1 Q0,D2 Q1,D3 Q2,1 0 1 1,0 1 1 0,0 1 1 0,1 1 0 0,1 1 0 0,1 0 0 0,1 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,设初态 Q3Q2Q1Q0 1011,用波形图表示如下：,0,1,2,3,1、计数器的功能和分类,1）计数器的作用,
11、记忆输入脉冲的个数；用于定时、分频、产生节拍脉冲及进行数字运算等等。,2）计数器的分类,按工作方式分：同步计数器和异步计数器。,按功能分：加法计数器、减法计数器和可逆计数器。,按计数器的计数容量(或称模数)来分：各种不同的计数器，如二进制计数器、十进制计数器、二十进制计数器等等。,9.3 计数器的分析,2、异步计数器的分析,异步计数器的特点：在异步计数器内部，有的触发器直接受输入计数脉冲控制，有的触发器则是把其它触发器的输出信号作为自己的时钟脉冲，因此各个触发器状态变换的时间先后不一，故被称为“异步计数器”。,例：三位二进制异步加法计数器。,1,2,3,4,5,6,7,8,3、同步计数器的分析
12、,同步计数器的特点：在同步计数器内部，各个触发器都受同一时钟脉冲输入计数脉冲的控制，因此，它们状态的更新几乎是同时的，故被称为“同步计数器”。,例：三位二进制同步加法计数器。,分析步骤:,1.先列写控制端的逻辑表达式：,J2=K2=Q1Q0,J1=K1=Q0,J0=K0=1,Q0：来一个CP，它就翻转一次；,Q1：当Q01时，它可翻转一次；,Q2：只有当Q1Q011时，它才能翻转一次。,2.再列写状态转换表，分析其状态转换过程。,2 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0,1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1,3 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1,4 0 1
13、 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0,5 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1,6 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0,7 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1,8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0,3.还可以用波形图显示状态转换表。,Q0的输出的波形的频率是CP的1/2。Q1的输出的波形的频率是CP的1/4。Q2的输出的波形的频率是CP的1/8。,任意进制计数器的分析,1.写出控制端的逻辑表达式。,J2=Q1Q0，K2 1,J1=K1 1,例：,分析步骤：,2.再列写状态转换表，分析其状态转换过程：,1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0
14、 0 1,2 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0,3 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1,4 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0,5 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0,所分析的电路为异步五进制加法计数器。,另有三种状态111、110、101不在计数循环内，如果这些状态经若干个时钟脉冲能够进入计数循环，称为能够自行启动。,4.检验其能否自动启动？,1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0,1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0,1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0,结论：经检验，可以自动启动。,3.还可以用波形图显示状态转
15、换表(略),5.画状态转换图,Q2 Q1 Q0,4、计数器的设计,利用触发器设计某计数电路,例：数字控制装置中常用的步进电动机有 A、B、C 三个绕组。电动机运行时要求三个绕组以 AAB B BC C CA再回到A的顺序循环通电，试设计一个电路实现之。,设计步骤(分7步)如下：,(1)根据任务要求，确定计数器的模数和所需的触发器个数。,本任务所需计数器的模数为 6，所以触发器的个数为 3。,(2)确定触发器的类型。,最常用的触发器有 D触发器和JK触发器，本任务中选用JK触发器。,(3)列写状态转换表或转换图。,用三个触发器的输出端QA、QB、QC分别控制电动机的三个绕组A、B、C，并以“1”
16、表示通电，“0”表示不通电。以QCQBQA 为序排列：,(4)根据所选触发器的激励表，确定各个触发器在状态转换时对控制端的电平要求。,0 0 0 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 1 0,1 0 0 1,1 0 1 1,1 1 0 1,1 1 1 0,0 0 0 X,0 1 1 X,1 0 X 1,1 1 X 0,注意：“X”表示可“0”可“1”。,步进电动机绕组通电激励表,(5)写出各个控制端的逻辑表达式。,(6)画出计数器的逻辑电路图。,(7)检验该计数电路能否自动启动。,本计数电路有三个触发器，可有八个状态组合，可是只用去六个，尚有两 个未利用，因此需要检验一下，若不能自行启动要进行修改。,第九章 结束,电子技术,数字电路部分,
