第五章 触发器、简单计数器和寄存器
数电基础---锁存器，触发器与寄存器
数电基础---锁存器，触发器与寄存器你强任你强，清风过⼭岗你横任你横，明⽉照⼤江少说多做锁存器，触发器与寄存器在数字电路中需要具有记忆功能的逻辑单元。
能够存储1位⼆值信号的基本单元电路统称为触发器。
触发器具有两个基本特点：1，具有两个能⾃⾏保持的稳定状态，⽤来表⽰逻辑状态的0和1，或⼆进制数的0和1。
(能保持)2，在触发信号的操作下，根据不同的输⼊信号可以置成1或0状态。
（能置位）这⾥定义⾥⾯的触发信号很重要，触发器重要的在于触发锁存器锁存器与触发器的区别在于触发信号的有⽆锁存器的置1和置0操作是由输⼊的置1或置0信号直接完成的，不需要触发信号的触发。
SR锁存器⽤两个或⾮门组成的SR锁存器结构SR锁存器也可以⽤两个与⾮门来组成SR锁存器的真值表这⾥拿与⾮门组成的SR锁存器来分析当S D′为0，R D′为1的时候，因为与⾮门的作⽤，Q为1，Q′为0。
（置位）当R D′为0，S D′为1的时候，因为与⾮门的作⽤，Q′为1，Q为0。
（复位）当R D′为1，S D′也为1的时候，因为与⾮门的作⽤，Q与Q′的值将保持不变。
（对于上⾯的与⾮门来说，1与Q′先进⾏与运算为Q′，再进⾏⾮运算得到的输出为Q）（保持）当R D′为0，S D′也为0的时候，因为与⾮门的作⽤，Q为1，Q′也为1。
如果下⼀时刻S D′为0，R D′为1的时候，Q为1，Q′为0，就⼜回到了置位的状态，这种情况下好像没什么事情，只不过中间出现Q与Q′全为1的情况，每个状态我们都是可以确定的。
但如果R D′为0，S D′也为0，下⼀时刻R D′为1，S D′也为1，因为两个门期间的输出延时不同，会造成输出结果的不确定性，⽐如两个器件的输出延时相同，则会导致输出都为0，之后输出都为1，之后反复震荡 ......如果上⾯的与⾮门输出⽐较快，则Q为0，下⾯的门电路再输出为1,如果下⾯的⽐较快也同理，这就会出现，如果输⼊全为0，再全为1，会导致输出结果的不确定性，在使⽤这种锁存器时，要注意不能出现这种情况，应该避免出现这种情况，即要遵守S D R D=0的条件。
第五章触发器
数字电子技术第五章 触发器1. 触发器是 。
2. 触发器有两个稳定的状态，可用来存储数码 和 （只要电源不断电）。
触发器按其逻辑功能可分为 触发器、 触发器、 触发器、 触发器等四种类型。
按触发方式可以分为： 、 、 。
3. 触发器有 个稳定状态，通常用 端的输出状态来表示触发器的状态。
4. 或非门构成的SR 锁存器的输入为 S =1、R =0，当输入S 变为0时，触发器的输出将会（ ）。
（A ）置位 （B ）复位 （C ）不变5. 与非门构成的SR 锁存器的输入为0 0==R S 、，当两输入的0状态同时消失时，触发器的输出状态为（ ）（A ）1 0==Q Q 、 （B ）0 1==Q Q 、 （C ）1 1==Q Q 、（D ）状态不确定 6. 触发器引入时钟脉冲的目的是（ ）（A ）改变输出状态（B ）改变输出状态的时刻受时钟脉冲的控制（C ）保持输出状态的稳定性7. 与非门构成的SR 锁存器的约束条件是（ ）（A ）0=+R S （B ）1=+R S （C ）0=⋅R S （D ）1=⋅R S8. “空翻”是指（ ）（A ）在时钟信号作用时，触发器的输出状态随输入信号的变化发生多次翻转（B ）触发器的输出状态取决于输入信号（C ）触发器的输出状态取决于时钟信号和输入信号（D ）总是使输出改变状态9. JK 触发器处于翻转时，输入信号的条件是（ ）(A)J =0 , K =0 (B)J =0 , K =1 (C) J =1 , K =0 (D)J =1 , K =110. J =K =1时，JK 触发器的时钟输入频率为120Hz ，Q 输出为（ ）（A）保持为高电平（B）保持为低电平（C）频率为60Hz的方波（D）频率为240Hz的方波*，则输入信号为（）11. JK触发器在CP的作用下，要使QQ（A）J=K=0 （B）J=1 , K=0 （C）J=K=Q （D）J=0 , K=112. 下列触发器中，没有约束条件的是（）（A）SR锁存器（B）主从JK触发器（C）钟控RS触发器13. 某JK触发器工作时，输出状态始终保持为1，则可能的原因有（）（A）无时钟脉冲输入（B）J=K=1 （C）J=K=0 （D）J=1 , K=0 14. 归纳基本RS触发器、同步触发器、主从触发器和边沿触发器触发翻转的特点。
寄存器_触发器_锁存器区别与联系
1.1 寄存器在实际的数字系统中，通常把能够用来存储一组二进制代码的同步时序逻辑电路称为寄存器．由于触发器有记忆功能，因此利用触发器可以方便地构成寄存器。
由于一个触发器能够存储一位二进制码，所以把n个触发器的时钟端口连接起来就能构成一个存储n位二进制码的寄存器。
1.2 锁存器由若干个钟控D触发器构成的一次能存储多位二进制代码的时序逻辑电路。
数据有效迟后于时钟信号有效。
这意味着时钟信号先到，数据信号后到。
在某些运算器电路中有时采用锁存器作为数据暂存器。
1.3 缓冲器缓冲器相当于一个寄存器，暂时保存数据.缓冲是用来在两种不同速度的设备之间传输信息时平滑传输过程的常用手段。
除了在关键的地方采用少量硬件缓冲器之外，大都采用软件缓冲。
软件缓冲区是指在I/O操作期间用来临时存放输入/输出数据的一块存储区域。
在操作系统中，引入缓冲的主要原因如：缓和CPU与l/0设备间速度不匹配的矛盾。
一般情况下，程序的运行过程是时而进行计算，时而进行输入或输出。
以输出为例，如果没有缓冲，则程序在输出时，必然由于打印机的速度跟不上而使CPU停下来等待;然而在计算阶段，打印机又无事可做。
如果设置一个缓冲区，程序可以将待输出的数据先输出到缓冲区中，然后继续执行;而打印机则可以从缓冲区取出数据慢慢打印。
1.4 寄存器和锁存器的区别（1）寄存器是同步时钟控制，而锁存器是电位信号控制。
（2）寄存器的输出端平时不随输入端的变化而变化，只有在时钟有效时才将输入端的数据送输出端（打入寄存器），而锁存器的输出端平时总随输入端变化而变化，只有当锁存器信号到达时，才将输出端的状态锁存起来，使其不再随输入端的变化而变化可见，寄存器和锁存器具有不同的应用场合，取决于控制方式以及控制信号和数据之间的时间关系：若数据有效一定滞后于控制信号有效，则只能使用锁；数据提前于控制信号而到达并且要求同步操作，则可用寄存器来存放数据。
一、锁存器1. 锁存器的工作原理锁存器不同于触发器，它不在锁存数据时，输出端的信号随输入信号变化，就像信号通过一个缓冲器一样；一旦锁存信号起锁存作用，则数据被锁住，输入信号不起作用。
计数器和触发器的基本原理
计数器和触发器的基本原理计数器和触发器是数字电路中的重要组件，它们被广泛应用于各种数字设备中，如电脑、手机、摄像机等。
它们的作用是对信号进行处理和转换，实现各种计算和控制功能。
本文将简要介绍计数器和触发器的基本原理。
一、计数器（Counter）计数器是一种可以记录电路中信号的个数的装置。
通常，计数器接收一个外部时钟信号作为输入，并根据时钟信号将二进制数值逐渐加1或减1。
当计数器的输出达到预设值时，它会发出一个输出信号。
计数器可以分为同步计数器和异步计数器两种类型。
同步计数器是在时钟信号的影响下同步计数的计数器。
它在计数的过程中，每当接收到一个时钟脉冲，就会将计数值加1。
同步计数器的输出信号表明计数值已经达到了预设值。
异步计数器是在基本电路的帮助下进行的计数器。
在异步计数器中，输出信号与输入信号同步时发生。
通常，它通过一个加法器来使计数器在2的幂次方上计数。
异步计数器可以通过简单的电路来构成，用于把电流转化为二进制信号。
在数字设备中，计数器被广泛应用于计数、定时、频率合成等场合中。
二、触发器（Flip-Flop）触发器是数字电路中一个重要的元件，它是一种存储器设备，可以将输入信号转换成一个二值状态，并将其输出。
触发器可以分为RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器等种类，具体实现方式略有不同。
RS触发器通常用基本逻辑门来实现。
RS触发器有两个输入端和两个输出端。
当输入为0时，输出信号不变；当输入为1时，输出信号发生反转。
D触发器是一种常用的触发器，它将输入信号进行存储。
它具有一个数据输入端(D)和时钟输入(C)，并且它只有一个输出端。
D触发器时钟上升沿发生时，它将数据输入端(D)的当前状态保存到它的输出端中，这个输出值将一直保持到下一次时钟上升沿的时候。
JK触发器与RS触发器相似，但它有三个输入端。
JK触发器有一个时钟输入端(C)、一个数据输入端(J)和一个置位输入端(K)。
JK触发器的输出信号与输入信号有关，但它具有独特的置位和复位功能，能够避免出现数据冲突和互锁现象。
《数字电子技术与接口技术试验教程》课件第5章
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验
图5-2 边沿D触发器的仿真结果
9
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验 (2) 边沿D触发器的VHDL源代码如下：
--Behavioral D Flip-Flop with Clock Enable and Asynchronous Reset
entity Dflipflop is Port (D,clk,rst,ce : in STD_LOGIC; Q : out STD_LOGIC);
architecture Behavioral of DFF is begin
process(clk, rst,D) begin
if (CLK'event and CLK='1') then if rst ='1' then Q <= '0'; else Q<=D; end if;
end if; end process; end Behavioral;
end if; end process; end Behavioral;
13
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验
(3) 带有置位和清零端的边沿D触发器的约束文件规定
如下：
#Basys2约束文件： NET "clk" LOC ="B8"; //时钟
#Basys2约束文件： NET "clk" LOC ="B8"; //时钟
end Dflipflop;
architecture Behavioral of Dflipflop is begin
process(clk, rst,D,ce)
时序逻辑电路(触发器、计数器、寄存器等)
Qn+1 Q
n
功能
Q n 1 Q n 保持 Q n 1 Q n 保持 Q n 1 1 置 1 Q n 1 0 置 0
不允许
0 1 1 1 0 0 不用 不用
特 性 表
1 1 1 1 1 1 1
特性 方程
Q n 1 S R Q n CP=1期间有效 RS 0
3
n 1 Q2 Q1n n 1 n Q Q 1 0 n 1 n Q Q 2 0 n Y Q1nQ2
n n 1 1 Q2 1 0 2 n n 1 1 Q 1 0 1 1 n n 1 1 01 Q 1 0 0 0
不 置 变 0
不 变
不 变
不 变
2、同步JK触发器
Q Q Q Q Q Q
G1 & G3 & J
& G2 & G4
Q J CP
Q K 1J C1 1K
CP K (a) 逻辑电路
J CP K (b) 曾用符号
J CP K (c) 国标符号
将S=JQn、R=KQn代入同步RS触发器的特性方程，得 同步JK触发器的特性方程：
Q
n 1
S R Q JQ KQ Q
n n n n n
n
JQ K Q
CP=1期间有效
特性表
CP 0 1 1 1 1 1 1 1 1 J × 0 0 0 0 1 1 1 1 K × 0 0 1 1 0 0 1 1 Qn × 0 1 0 1 0 1 0 1 Qn+1 Q
n
功能
Q n 1 Q n 保持 Q n 1 Q n 保持
特性表（真值表）
态现 ，态 也： 就触 是发 触器 发接 器收 原输 来入 的信 稳号 定之 状前 态的 。状
电路中的计数器和触发器
电路中的计数器和触发器计数器和触发器是电路中常用的数字逻辑元件，它们在电子设备和计算机系统中扮演着重要的角色。
本文将重点介绍计数器和触发器的基本原理、工作方式以及应用领域。
一、计数器计数器是一种能够在一定条件下实现自动计数的电子元件。
它能够按照一定规律进行数字计数，并在达到预设值时产生相应的输出信号。
常见的计数器有二进制计数器、十进制计数器等。
1. 二进制计数器二进制计数器是最基本的计数器之一。
它使用二进制数字表示计数值，每次计数递增或递减1。
例如，一个4位二进制计数器可以从0000计数到1111，在达到1111后重新回到0000。
二进制计数器通常由触发器构成，触发器在计数信号的驱动下进行状态变化。
2. 十进制计数器十进制计数器是按照十进制数字进行计数的计数器。
它通常由多个二进制计数器组合而成，每个二进制计数器负责计数一个十进制位。
例如，一个4位十进制计数器可以从0000计数到9999，在达到9999后重新回到0000。
3. 同步计数器和异步计数器计数器可以分为同步计数器和异步计数器。
同步计数器的各个触发器按照统一的时钟信号进行状态变化，计数过程同步进行。
而异步计数器的各个触发器可以独立地进行状态变化，计数过程异步进行。
二、触发器触发器是一种能够储存和改变输入信号状态的器件。
它可以进行状态的存储和传递，常用于电路中的时序控制和存储元件。
常见的触发器有RS触发器、D触发器、JK触发器等。
1. RS触发器RS触发器是最简单的触发器之一。
它由两个交叉连接的非门和一个反馈路径构成。
RS触发器有两个输入端S和R，通过控制这两个输入端的状态，可以实现触发器的置位（Set）和复位（Reset）操作。
2. D触发器D触发器是基于RS触发器发展而来的触发器。
它只有一个输入端D，通过时钟信号的控制实现输入信号的存储和传递。
D触发器常用于时序控制电路和寄存器中。
3. JK触发器JK触发器是一种全功能触发器，可以实现RS触发器和D触发器的所有功能，同时具有更高的稳定性。
电路基础原理数字电路中的计数器与触发器
电路基础原理数字电路中的计数器与触发器电路基础原理——数字电路中的计数器与触发器作为电子技术的基础，数字电路在现代科技中扮演着重要的角色。
在数字电路中，计数器与触发器是两个非常重要的组件。
它们的存在使得数字电路可以进行计数和存储信息的工作。
本文将深入探讨计数器与触发器的原理及其在电路设计中的应用。
一、计数器的工作原理计数器是一种能够按照一定的规律对输入信号进行计数的电路。
它通常由触发器、逻辑门和计数控制线构成。
1.触发器触发器是计数器的核心组件之一。
它可以存储和传输二进制信息。
常见的触发器有RS触发器、D触发器和JK触发器。
其中JK触发器最为常用，因为它既可以实现同步计数，也可以实现异步计数。
2.逻辑门逻辑门负责对输入信号进行逻辑运算和控制。
常见的逻辑门有与门、或门、非门和异或门等。
通过逻辑门的组合运算，可以实现复杂的计数器功能。
3.计数控制线计数控制线是计数器的输入线路，它负责控制计数器的计数规律。
比如，一个4位二进制计数器就需要4根计数控制线。
计数器工作的关键在于通过逻辑门控制触发器的状态改变。
比如，在一个2位计数器中，当第一个触发器的输出为1时，第二个触发器根据逻辑门的运算结果决定是否要翻转输出。
二、计数器的应用计数器在数字电路中有着广泛的应用。
下面以一个简单的例子来说明计数器在数码显示器中的应用。
数码显示器是一种能够显示数字的设备，它通常由七段数码管构成。
每个数码管有七根输入线，通过控制输入线的电平可以显示不同的数字。
在一个4位数码显示器中，可以通过一个4位二进制计数器来控制显示的数字。
当计数器按照规律计数时，通过逻辑门的控制，将对应的输出信号传递给数码管，就可以显示从0到9的数字。
这只是计数器应用的一个简单例子。
在实际应用中，计数器还可以用于时序控制、分频器、频率测量等方面。
三、触发器的工作原理触发器是一种能够存储和传输信号的电路，它有两种状态：SET和RESET。
触发器通常由几个门电路组成，比如RS触发器由两个与非门组成，D触发器由与门和非门组成。
电路中的计数器与触发器
电路中的计数器与触发器电路中的计数器与触发器是数字电路中常用的组件，它们在各种电子设备和系统中发挥着重要的作用。
本文将介绍计数器和触发器的基本原理、种类以及应用。
一、计数器计数器是一种用于计数和储存数字信号的电子设备。
它通过输入的时钟信号来计数，并将计数结果以二进制形式输出。
1. 时钟信号计数器的工作离不开时钟信号。
时钟信号是一个周期性变化的信号，用来同步整个电路的工作。
当时钟信号发生一个上升沿或下降沿时，计数器会进行一次计数操作。
2. 同步计数器同步计数器是最常见的计数器类型之一。
它由多个触发器组成，通常是D触发器。
每个触发器都用来储存一个二进制位，并通过时钟信号的变化来进行计数。
同步计数器的输出包括各个触发器的输出线和计数值的二进制表示。
当一个触发器的输出从高电平变为低电平时，表示一个计数周期已经完成。
3. 异步计数器异步计数器与同步计数器相比，它的计数过程是不同步的。
异步计数器只有一个触发器用作计数，其输出作为时钟信号输入给后面的触发器。
当计数值达到预设的最大值时，触发器的输出回到初始状态，实现循环计数。
二、触发器触发器是一种储存数字信号的电路元件，它能够通过输入信号的变化来改变输出的状态。
1. RS触发器RS触发器是最简单的触发器之一。
它由两个交叉连接的非门组成，其中一个非门的输出作为另一个非门的输入。
RS触发器有两个输入端：R（复位）和S（设定），以及两个输出：Q和Q'。
当R输入为高电平，S输入为低电平时，Q输出为低电平，Q'输出为高电平；当R输入为低电平，S输入为高电平时，Q输出为高电平，Q'输出为低电平；当R和S输入同时为高电平时，触发器将进入不稳定状态。
2. D触发器D触发器是一种较为常用的触发器。
它是通过一个时钟信号来控制输入信号D的储存和更新。
D触发器有一个数据输入端D和一个时钟输入端CLK，以及两个输出端Q和Q'。
当时钟信号发生边沿变化时，输入端D的信号（可以是高电平或低电平）将被存储在Q输出端。
大学课程数字电子技术复习常见问题汇总
数字电子技术复习常见问题汇总第一章 逻辑代数基础一、 数制编码1、各种进制之间的相互转化和用编码表示数 例1、（10110.101）B =（_________）D =（___________）H =(____________)8421BCD=(__________)5421BCD =(__________)余三BCD注意：此种题型重要，必须掌握。
2、给定一个函数F ，求它的反函数和对偶函数例2、已知)()C A C A B C B AC F +++=，则________________________=F ，方法：求反函数的方法是：（1） 与和或互换，0和1互换，原变量和反变量互换，（2） 此互换过程不能改变原函数运算顺序，同时如果非号不是单变量的非号，则应保留。
求对偶函数的方法是：（1） 与或互换，0和1互换，注意原变量和反变量不互换。
（2） 互换过程不能改变原函数的运算顺序。
解：[][]))(())(())(())((C A C A B C B C A F C A C A B C B C A F +++•++='+++•++=二、 代数法化简逻辑函数1、 给定一个函数，求：与或式和与非—与非式方法：求函数的与或式和与非—与非式，采用先求与或式，然后两次求反即可 例3、C B C B B A B A F +++=，采用代数法求F 的与或式和与非—与非式 解：方法1：先求与或式，采用添项法CB C A B A C B C A C B B A C B C A C B B A C B C A B A C B B A C B C A C B B A B A C B C B B A B A F ++=+++=+++=++++=++++=+++=)()()(解、此方法采用添项法，技巧性较强，此时可以先用卡诺图化简， 从图上观察合并项的规律BA CBC A C B C B A B A C B A C B A BC A C B C B A C B A B A BC A C B A C B C B B A B A F ++=+++++=+++++=+++=)()()(求出与或式后，再两次求非，即得函数的与非—与非式C B C A B A C B C A B A C B C A B A F ••=++=++==2、给定一个函数，求：或非—或非式，或与式，与或非式方法：先求反函数的与或式，然后求出函数的与或非式，再变形得或非—或非式，或与式例4、E D CE BCE ACE B A F ++++=，采用代数法求F 的或非—或非式，或与式，与或非式解：)()E B (D C B ()E A (D C (F )(EC ED C F )())()((或与式））或非式或非与或非式+•++•+•++=⇒−+++++++++=⇒+++=⇒+++=+++=++=⇒++=++++=A B D B A A EB DC B E AD C A F EB DC B E AD C AE D E C B A E D CE B AF ED CE B A E D CE BCE ACE B A F三、 卡诺图法化简逻辑函数 1、 一般逻辑函数的化简：（1） 求函数的与或式和与非—与非式，可以采用圈1法,求出与或式后两次求反。
《数字电子线路》课程教案
《数字电子线路》课程教案一、教学内容本节课的教学内容来自于《数字电子线路》教材的第五章，主要内容包括：1. 逻辑门电路：与门、或门、非门、异或门等；2. 逻辑函数及其最小项和卡诺图；3. 组合逻辑电路：编码器、译码器、多路选择器、算术逻辑单元等；4. 时序逻辑电路：触发器、计数器、寄存器等；5. 数字电路的设计与仿真。
二、教学目标1. 让学生掌握逻辑门电路的组成和工作原理；2. 使学生能够用逻辑门电路实现简单的逻辑功能；3. 培养学生运用逻辑函数及其最小项和卡诺图进行分析的能力；4. 让学生了解组合逻辑电路和时序逻辑电路的组成和功能；5. 培养学生利用数字电路设计和仿真的能力。
三、教学难点与重点1. 教学难点：逻辑函数的最小项和卡诺图的求解；2. 教学重点：组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计与仿真。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体教学设备、逻辑门电路实验板；2. 学具：教材、笔记本、实验报告。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过一个小游戏，让学生感受数字电路的魅力；2. 讲解逻辑门电路的组成和工作原理，举例说明各种逻辑门的功能；3. 讲解逻辑函数及其最小项和卡诺图的求解方法，并通过例题进行讲解；4. 讲解组合逻辑电路和时序逻辑电路的组成和功能，并通过实验进行验证；5. 布置随堂练习，让学生运用所学知识进行分析；6. 对学生的练习进行点评，解答学生的疑问；六、板书设计1. 逻辑门电路：与门、或门、非门、异或门等；2. 逻辑函数及其最小项和卡诺图；3. 组合逻辑电路：编码器、译码器、多路选择器、算术逻辑单元等；4. 时序逻辑电路：触发器、计数器、寄存器等；5. 数字电路的设计与仿真。
七、作业设计2. 答案：最小项：A'B'C'D、AB'C'D、AB'CD'、ABCD；卡诺图：略。
八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课通过讲解逻辑门电路、逻辑函数及其最小项和卡诺图、组合逻辑电路和时序逻辑电路的内容，让学生掌握了数字电路的基本知识和设计方法；重点和难点解析一、教学内容本节课的教学内容来自于《数字电子线路》教材的第五章，主要内容包括：1. 逻辑门电路：与门、或门、非门、异或门等；2. 逻辑函数及其最小项和卡诺图；3. 组合逻辑电路：编码器、译码器、多路选择器、算术逻辑单元等；4. 时序逻辑电路：触发器、计数器、寄存器等；5. 数字电路的设计与仿真。
数电课件第五章锁存器和触发器
不同类型的触发器具有不同的工 作特性和应用场景，可以根据实 际需求选择合适的触发器类型。
03 锁存器和触发器的应用
在时序逻辑电路中的应用
存储数据
锁存器和触发器可以用于存储数 据，在时序逻辑电路中作为寄存 器使用，保存数据以便后续处理。
控制信号
锁存器和触发器可以用于控制信号 的传递，在时序逻辑电路中作为控 制门使用，根据输入信号的变化来 控制输出信号的输出。
数电课件第五章锁存器和触发器
目录
• 锁存器概述 • 触发器概述 • 锁存器和触发器的应用 • 锁存器和触发器的实例分析 • 总结与展望
01 锁存器概述
定义与特点
01
02
定义：锁存器是一种具 特点 有存储功能的电路，能 在特定条件下保存数据， 即使在电源关闭或电路 其他部分出现故障的情 况下也能保持数据的完 整性。
分析
通过仿真验证了74HC74的触发器功能，并对其工作原理有了更深入的理解。
05 总结与展望
锁存器和触发器的重要性和应用价值
锁存器和触发器是数字电路中的基本元件，在时序逻辑电路和组合逻辑 电路中有着广泛的应用。
锁存器能够存储二进制数据，在数字系统中起到数据存储和传输的作用； 触发器则能够记忆二进制数据的状态，常用于实现时序逻辑电路如计数 器和寄存器等。
03
04
05
具有记忆功能，能够保 存前一个状态；
在时钟信号的驱动下， 通常由逻辑门电路构成， 完成数据的存储和读取； 如与门、或门和非门等。
工作原理
在时钟信号的控制下，锁存器在数据输入端接收数据，并在数据输出端输出数据。
当时钟信号处于低电平状态时，锁存器处于关闭状态，无法接收新的数据输入。
5数电课程设计
5数电课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解数字电路的基本概念，掌握五种基本逻辑门的功能和特点。
2. 学生能够描述触发器的工作原理，区分不同类型的触发器。
3. 学生能够解释计数器的作用，掌握同步和异步计数器的设计方法。
4. 学生能够分析数字电路中的时序关系，了解数字电路的定时和时钟概念。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的数字电路，并进行仿真验证。
2. 学生能够运用逻辑门和触发器搭建简单的数字系统，实现特定功能。
3. 学生能够使用计数器进行数字计数和定时控制，解决实际问题。
4. 学生能够运用时序逻辑分析方法和工具，分析并优化数字电路的性能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生主动探索数字电路世界的兴趣，激发创新意识。
2. 培养学生具备团队合作精神，学会倾听、交流、分享和协作。
3. 培养学生严谨的科学态度，注重实践操作，养成良好的实验习惯。
4. 培养学生关注科技发展，认识到数字电路在日常生活和国家建设中的重要作用。
课程性质：本课程为五年级信息技术课程，以数字电路为基础，结合实际操作，培养学生的信息技术素养。
学生特点：五年级学生对数字电路有一定的好奇心，具备基本的操作能力和逻辑思维能力，但需要进一步引导和培养。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，以实际操作为主线，引导学生主动探索，培养解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握数字电路的基本知识，具备一定的设计能力和创新意识。
二、教学内容1. 数字电路基础知识- 逻辑门功能与符号- 数字逻辑表达式与简化- 逻辑门电路分析与设计2. 触发器与寄存器- 触发器的工作原理与分类- 基本触发器功能分析- 寄存器的作用与应用3. 计数器- 计数器的基本概念与分类- 同步计数器设计方法- 异步计数器设计方法4. 数字电路定时与时钟- 时序逻辑基础- 时钟信号与定时关系- 数字电路中的时钟同步与异步5. 数字电路设计与仿真- 逻辑门电路设计实例- 触发器与寄存器应用设计- 计数器应用设计- 数字电路仿真软件介绍与操作教学内容安排与进度：第一周：数字电路基础知识，逻辑门功能与符号，数字逻辑表达式与简化第二周：触发器与寄存器，基本触发器功能分析，寄存器作用与应用第三周：计数器，同步计数器设计方法，异步计数器设计方法第四周：数字电路定时与时钟，时序逻辑基础，时钟信号与定时关系第五周：数字电路设计与仿真，逻辑门电路设计实例，触发器与寄存器应用设计第六周：计数器应用设计，数字电路仿真软件介绍与操作教材章节关联：第一章：数字电路基础第二章：组合逻辑电路第三章：时序逻辑电路第四章：数字电路设计实例第五章：数字电路仿真与实践三、教学方法1. 讲授法：- 对于数字电路的基本概念、原理和分类，采用讲授法进行教学，结合多媒体演示，使学生快速理解和掌握。
计数器与寄存器原理解析
计数器与寄存器原理解析计数器和寄存器是数字电路中常见的组件，具有重要的作用和原理。
本文将对计数器和寄存器的原理进行解析，并深入探讨其在数字电路中的应用。
一、计数器的原理解析计数器是一种特殊的组合逻辑电路，用于生成一系列连续的数字。
它由触发器和逻辑门组成，其中触发器用于存储和转移数据，而逻辑门用于控制触发器的状态。
计数器的工作原理基于触发器的状态转移。
触发器根据输入信号的变化（如时钟信号），在两个状态之间进行切换。
常见的触发器有D触发器、JK触发器和T触发器等。
计数器根据触发器的状态转移规律实现数字的累加或减少。
当计数器的触发器达到一个特定的状态时，会产生一个输出信号，称为溢出信号。
溢出信号可以用于控制其他电路的工作状态。
二、计数器的应用计数器在数字电路中具有广泛的应用，如频率分频器、时序控制器和计时器等。
1. 频率分频器频率分频器是一种常见的应用，用于将输入信号的频率分频为较低的频率。
通过将计数器的输出信号与输入信号进行比较，当计数器达到预设的值时，输出一个脉冲信号，从而实现频率分频的效果。
2. 时序控制器时序控制器是数字系统中用来控制电路运行顺序的重要组件。
计数器可以用来实现时序控制器，通过控制计数器的工作模式，可以实现不同的时序控制功能。
3. 计时器计时器是用于测量时间间隔的重要设备，如秒表和定时器等。
计数器可以用来实现计时器的功能，通过计数器的工作原理，可以精确计算时间间隔。
三、寄存器的原理解析寄存器是一种存储器件，用于存储和传输数据。
它由多个触发器组成，每个触发器都可以存储一个比特的数据。
寄存器的工作原理基于触发器的状态。
当输入数据进入寄存器时，触发器将数据存储起来，并根据时钟信号的变化，将存储的数据传输到输出端口。
寄存器通常由多个比特组成，例如8位寄存器和16位寄存器等。
不同位数的寄存器可以存储和处理不同位数的数据。
四、寄存器的应用寄存器在数字电路和微处理器中具有广泛的应用，如存储数据、地址和指令等。
寄存器、触发器、锁存器的区别与联系
寄存器、触发器、锁存器的区别与联系
寄存器、触发器、锁存器的区别与联系：
触发器（flip—flop）:是对脉冲边沿（上升沿或下降沿）敏感的存储单元，有D触发器、R-S触发器、J-K触发器和T触发器；其中硬件中⽤的最多的是D触发器。
输出信号只在时钟脉冲上升沿或下降沿的瞬间发⽣变化，具有记忆功能。
锁存器（Latch）：是对电平敏感的存储单元，当锁存器处于使能电平状态时，输出才随着输⼊的变化⽽变化，但锁存器在电路中容易产⽣⽑刺。
锁存器在cpu设计中⽐较常见，⽐如在访问内存时有地址锁存器。
寄存器（register）：寄存器是⽤来存储⼀位⼆进制数据的同步时序逻辑电路，由触发器构成，具有记忆功能，当多个触发器的始终连接起来时可以构成各种寄存器：有数据寄存器、移位寄存器、计数器、串并转换、缓冲器。
个⼈暂时理解，如果有更多的画之后会逐渐补充，百度⽂库终于有更详细的解析，感兴趣的朋友可以找找度娘。
电路基础原理计数器与触发器
电路基础原理计数器与触发器电路基础原理——计数器与触发器电子技术是现代社会中不可或缺的一部分，而电路则是电子技术的基础。
计数器与触发器是电子电路中常见的两种重要元件。
本文将着重探讨这两种元件的基本原理和应用。
一、计数器计数器是一种用于计数的电子元件，它可以根据特定的输入信号完成计数功能。
计数器广泛应用于各种数字系统中，如时钟、计时器、频率分析器等等。
计数器的核心原理是利用触发器的状态进行计数。
触发器是一种具有两个稳定状态（通常为高电平和低电平）的开关元件。
计数器将多个触发器进行级联连接，通过输入信号的变化来控制每个触发器的状态变化，从而实现计数的功能。
计数器可分为两种类型：同步计数器和异步计数器。
同步计数器是指所有触发器在同一个时钟信号的控制下同时改变状态，而异步计数器则是指每个触发器独立地改变状态。
不同类型的计数器适用于不同的应用场景。
计数器还可以分为正向计数器和反向计数器。
正向计数器是指计数器从0递增至最大值，反向计数器则是指计数器从最大值递减至0。
二、触发器触发器是计数器操作的核心元件。
它可以存储和保持一个稳定的电平输出。
触发器的状态取决于输入信号。
常见的触发器包括RS触发器、JK触发器、D触发器等。
每种触发器都有不同的输入和输出特性，适用于不同的电路设计需求。
以JK触发器为例，它是一种能够在时钟脉冲的作用下根据输入信号进行状态转换的触发器。
JK触发器具有三个输入端口：J、K和时钟，以及一个输出端口。
JK触发器的工作原理是：当时钟信号为下降沿时，输入J为高电平，输入K为低电平时，输出将反转；如果输入J和K都为高电平，则输出保持原来的状态。
通过控制输入信号的变化，我们可以实现各种复杂的计数器功能。
三、应用计数器与触发器在电子技术中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：1. 时钟和计时器：计数器可用于设计时钟和计时器，实现时间的测量和显示功能。
2. 频率分析器：计数器可用于频率分析器中，在一定时间内测量输入信号的频率，并输出结果。
电路基础原理数字信号的计数器与触发器实现
电路基础原理数字信号的计数器与触发器实现在电子学领域中，计数器和触发器是数字电路中重要的组成部分。
它们在许多应用中扮演着关键的角色，如计数、时序控制等。
本文将介绍计数器和触发器的基本原理以及它们的实现方法。
计数器是一种能够在输入的时钟脉冲信号作用下计数的电路。
它可以将输入的脉冲信号转换为相应的数字输出。
在计数器中，最简单的形式是二进制计数器，它使用二进制进行计数。
例如，一个4位二进制计数器可以从0000计数到1111，即从0到15。
当计数器的值达到最大值时，会重新从0开始计数。
计数器的实现可以采用不同的技术，包括基本逻辑门电路、触发器等。
其中最常用的是采用触发器来实现计数器。
触发器是一种存储器件，它能够存储一个位的状态，并在时钟脉冲信号的作用下改变其状态。
常用的触发器有RS触发器、D触发器、JK触发器等。
一个简单的二进制计数器可以用触发器级联连接而成。
例如，一个4位二进制计数器可以由四个D触发器连接而成。
每个D触发器的输出作为下一个触发器的时钟输入，以实现计数器的连续计数。
当一个触发器的输出由低变高时，它将触发下一个触发器的计数动作。
除了基本的二进制计数器，还有其他类型的计数器，如可逆计数器、环形计数器等。
可逆计数器可以正向和逆向计数，可以应用于正反转控制。
环形计数器可以将计数值循环在一个指定范围内，可以用于周期性操作。
触发器的实现方法和计数器的结构设计对于电路性能的影响非常重要。
触发器的响应时间、噪声容忍能力、功耗等都是需要考虑的因素。
此外，计数器的位数、计数范围、重载能力等也要根据具体需求进行选择和设计。
在数字电路设计中，计数器和触发器是非常重要的基础组件。
它们在计算机、通信、测量等领域中广泛应用。
通过对计数器和触发器的深入理解和熟练运用，我们可以实现各种功能复杂的数字电路，并为现代电子设备的性能提升做出贡献。
总之，计数器和触发器是数字电路中基础原理的重要组成部分。
了解它们的工作原理、连接方式以及在实际应用中的注意事项对于数字电路设计是非常有帮助的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
0
0 0
1 0
0 1 0
1
0
1 0
0 1
1 1
1
0
0
1
0
1
1
1
55
• Jhonson计数器——同步计数器
输出频率fo与输入频率fi 的关系：fi = 2N*fo（N 为触发器个数）
56
• 循环移位寄存器
57
58
• 74LS393
双四位二进制计数器
59
• 通过计数器输出来控制信号生成
例:假定需要用一组时序脉冲来控制某一生产过程中的三种活动 E1,E2,E3，要求按以下序列出现： 1)E1必须按有效->无效->有效的顺序变化； 2)E2须等到E1第一次处于有效且变为无效后才能出现； 3)E3在E1第二次处于有效状态并且只有当E2变为无效后才能变 为有效，E3必须先于E1变为无效
38
39
CP J K Qm Q
40
CP
J K
Qm
Qs
41
•在画主从触发器的波形图时
触发器的触发翻转发生在时钟脉冲的下降沿
判断触发器次态的依据是时钟脉冲下降沿前一瞬 间输入端的状态
42
• 练习：已知主从JK触发器J、K的波形如图所示，
画出输出Q的波形图（设初始状态为0）。
1 2 3 4 5 6
CP J K
Q
43
• 带异步置0，置1的主从JK触发器
44
• 边沿触发器
触发器的次态只取决于时钟信号上升沿（或下降沿）到 达时刻的输入信号的状态。
例：已知边沿D触发器(正边沿翻转）的时钟信号和输入信 7 CP 号如图所示，试画出 Q 端的波形，设触发器的初态为Q=0。
8 CP 1 0 t D 0 t Q
• 寄存器 • 基本功能：寄存器主要是暂存数据或代码； • 寄存器由触发器组成，结构简单； • 分类
按结构分：串入串出/串入并出/并入串出/并入并出 按功能分：简单寄存器/移位寄存器
65
• 并行输入/并行输出寄存器
所有的触发器都有独立的输入输出线
66
• 移位寄存器
在每个脉冲作用下，将存储器所存储的各位数据，
4
• 时序电路按触发脉冲输入方式的不同分为
同步时序电路
各触发器状态的变化受同一个时钟脉冲控制，它们的状态 在同一时刻更新。
异步时序电路
各触发器状态的变化不受同一个时钟脉冲控制，电路的状
态更新不是同时发生的。
5
波形图
时钟信号是时序逻辑里决定逻辑单元中的状态何时更新的； 现态：时钟脉冲激励到达之前的输出值 ； 次态：时钟脉冲激励到达时的输出值，时钟脉冲激励到达后， 次态变为现态。
Combinational Logic （g） OUTPUT(O)
E=f(I,St) St+1=f(St,E) O=g(St)
Moore 机时序电路模型
Excitation Variables
INPUT(t)
Combinational Transform (f)
(E) Memory CLK State Variables M （S）
0
0
1
若初态 Q n = 1 若初态 Q n = 0 n 无论初态Q n为0或1，触发器的次态 Q 、Q n都为1
。
Qn≠ Q n
15
R=1 、 S=0
无论初态为0或1，锁存器的次态为1。 信号消失后新的 状态将被记忆下来。 0
S’ G1 &
1
Q
1
0
S’
G1
&
0
Q
1
G2 & R’ Q
G2 & R’ Q
Combinational Logic （g） OUTPUT(O)
E=f(I,St)
St+1=f(St,E) O=g(I,St)
Mealy 机时序电路模型
区别：输出如何产生
11
Content
1
2 3 4
时序电路模型
触发器
计数器
寄存器
• 触发器
• 分类
触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑部件。 两个稳定的状态：0状态和1状态； 在不同的输入情况下，可以被置成0状态或1状态； 功能:当输入信号消失后，所置成的状态能够保持不变。 按功能分 RS触发器 D触发器 JK触发器 T触发器 按结构分 基本RS触发器 同步触发器 主从触发器 边沿触发器
CP ＞ C1
T 触发器
49
RS 触发器
Content
1
2 3 4
时序电路模型
触发器
计数器
寄存器
• 计数器功能：累计输入脉冲的个数。 • 不仅可以用来计数、 分频， 还可以对系统进
行定时、顺序控制等， 是数字系统中应用最 广泛的时序逻辑部件之一。
51
• 异步计数器
触发器的状态不是同时改变
1
0
0
1
若初态 Q
n
若初态 Q
16
n
= 1
= 0
R=0 、 S=1
无论初态为0或1，锁存器的次态为0态。 信号消失后新 的状态将被记忆下来。 1
S’ G1 &
1
Q
0
1
S’
G1 & Q
0
0
G2
G2 & Q R’ Q
&
R’
0 若初态 Q
17
1
n
0
若初态 Q
n
1 = 0
1
= 1
R=1、S=1
1
状态不变
E=f(I)
St+1=f(St,E)
O=g(St)
9
简单时序计数器模型
E=f(St) St+1=f(St,E)
O=g(St)
10
Excitation Variables
INPUT(t)
Combinational Transform (f)
(E) Memory CLK State Variables M （S）
号如图所示，试画出 Q 和 Q 端的波形，设触发器的初态为 Q=0。
cp
S 0 R
t
t
0
t
28
cp
S 0 R 0
t
t
t
Q
Q’
29
•同步D触发器
将S=D、R=D代入同步RS触发器的特性方程， 得同步D触发器的特性方程：
Q
n 1
S R Q D DQ D （CP=1期间有效）
n n
6
Excitation Variables
INPUT(t)
Combinational Transform (f)
(E) Memory CLK State Variables M （S）
Combinational Logic （g） OUTPUT(O)
时序电路模型
7
组合逻辑通用时序模型
8
时序延迟模型
13
• 基本RS触发器
S Q R Q’
逻辑符号 “与非”配置的R-S触发器
S Q
R
Q’
逻辑符号 “或非”配置的R-S触发器
14
现态：R、S信号作用前Q端的状态； 次态：R、S信号作用后Q端的状态。
R=0、S=0
S’
状态不确定
1
Q
0
G1 &
1
S’
0
G1 &
0
1
Q
G2 & R’ Q
G2
1
& R’
Q
S’
G1
&
1
Q
1
S’
1
G1 &
0
Q
0
G2 & R’ Q
G2
0
& R’
Q
1 若初态 Q
n
1 = 1
若初态 Q
n
1
= 0
18
S’
Q
SD 1 0 1 0
RD 0 1 1 0
Q 0 1 不变 不确定
功能 置0 置1 保持
R’
Q’
19
真值表
R’ Qn S’
S’
0 0 0 0 1 1
R’ Qn Qn+1
0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 × × 1 1 0 0
解决： 每个CP周期里输 出端的状态只能改变一 次.
=>
主从触发 边沿触发
电平触发方式
35
• 主从RS触发器 • 主从触发器的工作分两
步走
在CP上升沿开始的高电 平期间，主触发器改变 状态； 在CP 下降沿到来时， 从触发器改变状态。 触发器输出在CP下降沿 改变。
36
37
• 主从JK触发器
33
K 0 0 1 1 0 0 1 1
Qn Qn+1 Function 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0
Hold Hold Reset Reset Set Set Toggle Toggle
CP
J K Q Q’
34
• 同步触发器的空翻
同步触发器在一个CP脉冲作用后，出现两次或两次以 上翻转的现象称为空翻。
S
00 0
1
01
11
10
0
1
0
0
1
1
×
×
Qn+1=S+R’Qn SR=0 (约束条件)