第二十一章电工学-触发器和时序逻辑电路

电工与电子技术基础
关于计数器的几点说明：
1、所谓n进制，就是“逢n进1”。 例如 2 进制，它只有 0 和 1 两个数码，每当本位是 1 ，再 加1时，本位便变为0，而向高位进位，使高位加1。 0+1=1，1+1=10（壹零） 2、一个双稳态触发器可以表示一位二进制数：因为双 稳态触发器有“1”和“0”两个状态。故要表示 n 位二进 制数，就得用n个双稳态触发器。 3 、构成计数器时，采用不同的触发器有不同的逻辑电 路；即使用同一种触发器也可得出不同的逻辑电路。 4、鉴于T和T/触发器的功能，构成计数器时，多采用这 两种触发器，这样设计思路比较明晰。
J-K触发器是由两个可 控R-S触发器构成，还 通过 一 个“ 非 ” 门将 两个触发器联系起来。 分别 称 为主 触 发 器和 从触发器。 这种触发 器具有主从型结构。
1 主从型J-K触发器逻辑图
SD J C K RD
J-K触发器的图形符号入右图。
Q Q
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2.J-K触发器的工作原理
只有寄存数码和清除原有数码的功能的寄存器。 双拍数码寄存器
Q3
1
&
Q2
1
&
Q1
1
&
Q0
1
&
取出指令 Q SD
&
Q RD
Q SD
&
Q RD
Q SD
&
Q RD
Q SD
&
Q RD 清零
d3
d2
d1
d0
寄存指令
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单拍数码寄存器 结构：由4个D触发器构成的并入并出的数码寄存器。
Q3
D C
△
Q2
1.将J-K触发器转换D触发器
如图电路，当 D=1(J=1 及 K=0) ，在 C脉冲的后沿触发 器的输出为“1”态；当D=0(J=0及K=1)，在C脉冲的后沿 触发器的输出为“0” 态。
D
1
SD J C K RD
Q Q
D C
D
SD
Q
C RDQ
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2.将J-K触发器转换 T 触发器
如图电路，将 J、K端联在一起，称为T端。当T=0时， 时钟脉冲作用后触发器的状态不变；当T=1时，触发器具有 逻辑计数功能，即 Qn1 Qn T
D C
△
Q1
D C
△
Q0
D C
△
Q Q
Q Q
Q Q
Q Q
寄存指令
d3
d2
d1
d0
RD
清零
工作原理：4个D触发器同时动作。可随时存入数码(单 拍)，可单独清零。
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二、移位寄存器
不仅有存放数码的功能，还有移位的功能。
移位：每当来一个移位脉 冲（时钟脉冲），触发器的状态 便向左或右移一位。 移位寄存器有左移、右移、 双向和循环移位寄存器。
SD J C K RD
Q
T
0 1
Q n 1 Qn
Qn
Q
3.将D触发器转换T触发器
TTL产品的D触发器主要是维持阻塞型而不是主从型。 这里不介绍维持阻塞型触发器，只指出其差异——在时 钟脉冲的前沿如触发。
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如图(a)是单D触发器集成电路的外引线排列图，(b) 图是前沿触发的 D 触发器的图形符号。 ( 区别是在时钟脉 冲C输入端不加小圆圈) 如将D触发器的D端与Q端相联(如图c)，就转换成为 T触 发器，它的逻辑功能是每来一个时钟脉冲 ，翻转一次 ， 即 Qn1 Qn ，具有计数功能。
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(2) 当 J=0 、 K=0 时， 主触发器的输入状态为
S JQ 0
SD J C K S 主 Q C触 发 R 器 Q RD S 从 Q C触 发 R 器 Q
Q
R KQ 0
不论从触发器输出 Q的状态如何，主触发 器的状态都不改变 ， 从触发器的输出状态 也 不 变 。即保持原状 态不变。
Q
1
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(3)当J=1、K=0时，设触 发器的初始状态为 “ 0” 态。当C=1时
SD S 主 Q C触 发 R 器 Q S 从 Q C触 发 R 器 Q
S JQ 1
R KQ 0
则主触发器输出 为“ 1” 态 ；当 C 下 跳 为“ 0”时，从触发器 的 S=1 、 R=0 ， 故 也 翻 转为“1”态。
1 0
&
SD
&
当时钟脉冲 C=0 时，触发 器的输出状态不变；只有当时 C 1 1 1 钟脉冲 C=1 时触发器的状态才 由 R 、 S 的 状 态 决 定 ： R 0 1 10 （1）S=1，R=0 Q 1, Q 0
（2）S=0，R=1 （3）S=1，R=1 （4）S=0，R=0
GC 1 0 1
当时钟脉冲来到 后(C=1)，“非”门的 J 输出为“0 ”，从触发 C 器的状态不变 。而主 K 触发器是否翻转 ， 要 由其输入端状态决定 (即图中的J和K)。
SD S 主 Q C触 发 R 器 Q RD S 从 Q C触 发 R 器 Q
Q
Q
1
当C从“1”下跳为“0”时，主触发器的状态不变，从触 发器状态将由主触发器的状态决定。因此触发器不会“空 翻”。
可控R-S触发器的计数功能
如图所示联接的电路具有 计数功能。在 C 端，每来一个 脉冲触发器就翻转一次。 例如：在 Q=0 时的情况， C 当计数脉冲来到后， GC 的 输出为 “0”；GD的输出为 “ 1” 。 进 而 GA 的 输 出 为 “1”；GB的输出为 “0”。 促使触发器翻转为 Q = 1。
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3.J-K触发器的逻辑关系
(1) 当 J=1 、 K=1 时， 设触发器的初态为 “ 0”，则主触发器的 J C 输入状态为
SD S C R 主 Q 触 发 器 Q RD 1 S C R 从 Q 触 发 器 Q
Q
S JQ 1
K
Q
R KQ 0
当时钟脉冲来到后(C=1)，主触发器的状态应为置位“1” 输出。从触发器状态不变；当 C 从“ 1”下跳为“ 0”时，主 触发器被关闭，从触发器将输出Q=1。
SD S 主 Q C触 发 R 器 Q RD S 从 Q C触 发 R 器 Q
Q Q
1
SD J C K RD
(后沿触发在图形符号中由C端 附近的小圆圈表示。) 驱动方程：
Q
Q
Qn1 J Qn KQn
00不变，11翻转。
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三、触发器逻辑功能的转换
根据实际需要，可将某种逻辑功能的触发器经过改 接或附加一些电路后，转换成另一种触发器。
△ △ △ △
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0
0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0
0 0 1 1 0 2 1 3 0 4 1 5 0 6 1 7 0 8 1 9 0 10 1 11 0 12 1 13 0 14 1 15 0 0
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第21章 触发器和时序逻辑电路
21.1 双稳态触发器 21.2 寄存器 21.3 计数器
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21.1 双稳态触发器
触发器的分类 ( 按工作状态 ) ：双稳态触发器、单稳 态触发器、无稳态触发器等。 双稳态触发器的类型：按逻辑功能分为R-S触发器、 J-K触发器、D触发器和 T触发器等；按其机构可分为主 从型触发器和维持阻塞型触发器。
1
RD
清零
四位左移寄存器
移位脉冲
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22.3
计数器
计数器是电子计算机和数字逻辑系统中的基本部件 之一，它能累计输入的脉冲数目，以进行求和或作为判 断的依据。
计数器分类：
1、按计数数值变化分： 加法计数器、减法计数器、可逆计数器； 2、按进制（计数器的模数）分： 二进制、十进制、十六进制计数器等； 3、按计数器各触发器状态变化先后次序分： 同步计数器、异步计数器。
SD S 从 Q C触 发 R 器 Q RD 1
Q Q
R KQ 1
主触发器输出为 “ 0”态；当 C 下跳为 “ 0” 时 ， 从 触 发 器 的 S=0 、 R=1 ，故也输 出“0”态。
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综上所述，主从 型触发器在C=1时将输 入信号暂时存入主触 J 发器中，在C=0时将主 C 触发器的输出信号送 K 入从触发器输出。即 是说主从型J-K触发器 为后沿发。
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一、二进制计数器
1、四位二进制加法计数器的状态表
计数 二 进 制 数 十进 脉冲 Q3 Q2 Q1 Q0 制数
0 2、四位异步二进制加法计数器 1 Q3 Q2 Q1 Q0 2 3 4 Q J Q J Q J Q J 5 C C C C 6 一 一 一 一 Q K Q K Q K Q K 7 8 9 计数 脉冲 10 清零 四位异步二进制加法计数器 11 （J、K端悬空，相当于“1”） 12 如采用上升沿触发的J-K触发器，则 13 14 一 把低位的 Q 端接至高位的脉冲信号输入 15 端，作为进位信号。 16
J C K
Q
Q
RD
1
如果触发器的初态为“ 1”，则主触发器的 S=0 、 R=0 ， 在C端变化过程中，触发器始终保持原状态不变。
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(4) 当 J=0 、 K=1 时 ， 不论触 发 器的初 始 状 态 如 何 ， 下一个 状 态 一定是输出“0”态。
S JQ 0