锁存器
校招基础——锁存器和触发器
校招基础——锁存器和触发器基本概念1、名词解释锁存器（latch）是电平触发的存储单元，数据存储的动作取决于输⼊时钟（或者使能）信号的电平值，尽当锁存器处于使能状态时，输出才会随着数据输⼊发⽣变化。
触发器（flipflop）是边沿敏感的存储单元，数据存储的动作由某⼀信号的上升或者下降沿⾏同步的。
（钟控D触发器其实就是D锁存器，边沿D触发器才是真正的D触发器）寄存器（register）是⽤来暂时存放参与运算的数据和运算结果。
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。
2、锁存器和触发器的区别锁存器同其所有的输⼊信号相关，是电平触发，当输⼊信号变化时锁存器就变化，没有时钟端，属于异步电路设计，时序分析困难且浪费⼤量芯⽚资源。
触发器受时钟控制的边沿触发，只有在时钟触发时才采样当前的输⼊产⽣输出，当然因为锁存器和触发器⼆者都是时序逻辑，所以输出不但同当前的输⼊相关，还同上⼀时间的输出相关。
3、触发器、锁存器、寄存器的区别？由于触发器内有记忆功能，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。
从寄存数据的⾓度来讲，寄存器和锁存器的功能是相同的；它们的区别在于寄存器是同步时钟控制，⽽锁存器是电位信号控制。
4、锁存器有哪些缺点？锁存器在不锁存数据时，输出端的信号随输⼊信号变化，就像信号通过⼀个缓存器⼀样；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。
因此锁存器也称为透明锁存器，指的是不锁存时输出对输⼊是透明的。
此外锁存器还有以下⼀些缺点：（1）对⽑刺敏感，不能异步复位，所以上电后处于不确定的状态。
（2）锁存器会使静态时序分析变得⾮常复杂。
（3）在 FPGA 中，基本的单元时由查找表和触发器组成的，若⽣成锁存器反⽽需要更多的资源。
5、触发器有哪些类型？根据逻辑功能不同：RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器和T'触发器等。
锁存器原理
锁存器原理
锁存器是一种用于存储数据的电子元件，它可以将输入数据“锁定”在其内部，以便在需要时提供输出。
锁存器通常由触发器构成，触发器是一种具有两个稳定状态（0或1）的电路。
锁存器的工作原理基于触发器的工作特性。
触发器可以在两种状态之间切换：设置状态（1）和复位状态（0）。
当触发器处于设置状态时，它会“锁定”输入数据并将其存储在内部。
当触发器处于复位状态时，它会将存储的数据保持不变。
锁存器通常有两个主要输入：数据输入和时钟输入。
数据输入用于将要存储的数据传输到锁存器中。
时钟输入用于控制锁存器的操作。
当时钟输入信号发生变化时，锁存器根据其当前状态和输入数据更新存储的值。
除了数据输入和时钟输入之外，锁存器还可以具有其他控制输入，例如使能输入。
使能输入可以控制锁存器的工作，使其在接收到特定的使能信号时进行存储或输出。
锁存器的输出通常由一个或多个输出端口提供。
输出端口可以从锁存器中读取存储的数据，并将其传递给其他电路或组件使用。
总之，锁存器通过触发器的状态切换和输入数据的传输来实现数据的存储和锁定。
它是数字电路中常用的基本元件，用于存储和传输数据。
数字电路锁存器详解
Qn+1
功能
0
Q n1 Q n 保持
1
0
Q n1 0 置 0
0
1
Qn1 1 置 1
1
1
Q n1 Q n 翻转
0
32
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J-K触发器的工作波形 例：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）
下降沿触发翻转
CP J
K
Q
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在画主从触发器的波形图时，应注意以下两点： （1）触发器的触发翻转发生在时钟脉冲的触发沿（这 里是下降沿） （2）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
41
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一、 D触发器
1. D触发器状态真值表
SD
RD
2、特征方程 Q n+1＝D 3、
描述触发器的状态转换关系及转换 D= 0 条件的图形称为状态图
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CP D
(b) 曾用符号
D= 1
0
1
D= 1
D= 0
42
二、 JK触发器
1. JK触发器真值表
J
K
Qn
Qn+1
S 为置位端Set 。
0
≥1
1
≥1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 1
≥1
0 0
≥1
0
1
3
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3）S=R=0时 Q 和 Q 互锁，保持不变。 这是锁存器的特点：当输入处于某一状态时，输出保持。
两个稳定状态：
S=0，R=0，Q=1： S=0，R=0，Q=0：
锁存器
彻底理解锁存器，让你不再为锁存器头疼！彻底理解锁存器，让你不再为锁存器头疼！锁存器（latch）：是电平触发的存储单元，数据存储的动作取决于输入时钟（或者使能）信号的电平值，尽当锁存器处于使能状态时，输出才会随着数据输入发生变化。
触发器（flipflop）是边沿敏感的存储单元，数据存储的动作由某一信号的上升或者下降沿进行同步的。
（钟控D触发器其实就是D锁存器，边沿D触发器才是真正的D触发器）寄存器（register）：用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。
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．区别与联系：由于触发器内有记忆功能，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。
从寄存数据的角度来讲，寄存器和锁存器的功能是相同的；它们的区别在于寄存器是同步时钟控制，而锁存器是电位信号控制。
一般的设计规则是：在绝大多数设计中避免产生锁存器。
它会让您设计的时序完蛋，并且它的隐蔽性很强，非老手不能查出。
锁存器最大的危害在于不能过滤毛刺。
这对于下一级电路是极其危险的。
所以，只要能用D触发器的地方，就不用锁存器。
附件里是更详细的分析。
让锁存器不再让人头痛.pdf基本概念：触发器是指有时钟边沿触发的存储单元。
锁存器指一个由信号而不是时钟控制的电平敏感的设备。
锁存器的工作原理：锁存器不同于触发器，锁存器在不锁存数据时，输出端的信号随输入信号变化，就像信号通过一个缓存器一样；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。
因此锁存器也称为透明锁存器，值得是不锁存是输出对输入是透明的。
锁存器出现的地点：两个最明显的地方：1：if语句的使用中缺少else语句（前提是不是始终边沿触发）；2：case语句中没有给出全部的情况。
1：if语句中缺少else的情况：process(en,d)beginif(en = '1')then //注意这里是边沿触发q <= d;end if; //注意没有else语句end process;综合出来的RTL图如下：从上图可以看出综合出来的是锁存器。
锁存器的工作原理
锁存器的工作原理
锁存器是一种电子电路，用于存储和保持数据的状态。
它通常由一组触发器（比如D触发器）组成。
锁存器的工作原理如下：
1. 输入数据：锁存器有一个或多个数据输入端，用于接收要存储的数据。
这些输入通过电子开关（比如AND门或OR门）连接到锁存器的触发器输入。
2. 控制信号：锁存器还有一个或多个控制输入端，用于控制数据存储的时机。
控制信号通常是时钟信号，它决定了何时从数据输入端将数据存储到锁存器中。
3. 触发器：锁存器中的每个触发器都有两个输入端和一个输出端。
其中一个输入端是数据输入端，用于接收输入数据；另一个输入端是控制输入端，用于接收控制信号。
输出端则连接到锁存器的输出端。
4. 存储数据：当控制信号（时钟信号）到达时，锁存器中的触发器将输入数据存储到内部存储元件中，并在输出端提供相应的输出。
存储的数据将保持不变，直到下一个时钟信号到达。
5. 读取数据：锁存器的输出端可以连接到其他电路，以便读取存储的数据。
当需要读取数据时，可以将锁存器的输出端连接到读取电路，并通过读取电路获取存储的数据。
总之，锁存器通过控制信号来存储和保持数据状态，使用触发器作为内部存储元件，通过输入数据和时钟信号来控制数据的存储和读取。
锁存器,
锁存器,锁存器是什么意思锁存器定义一位钟控D触发器只能传送或存储一位二进制数据，而在实际工作中往往是一次传送或存储多位数据。
为此，可以把若干个钟控D触发器的控制端CP连接起来，用一个公共的控制信号来控制，而各个数据端仍然是各自独立地接收数据。
用这种形式构成的一次能传送或存储多位数据的电路称为锁存器。
输出端的状态不会随输入端的状态变化而变化，只有在有锁存信号时输入的状态被保存到输出，直到下一个锁存信号。
通常只有0和1两个值。
典型的逻辑电路是D触发器，其字长(位数)有4位、8位等。
典型锁存器电路钟控RS 触发器的S 输入端，通过非门连接到R 输入端，组成单输入触发器，通常把这个电路叫做 D 锁存器。
如下图示。
当CP = 1 时,输出端的状态随输入端的状态而改变。
Q n+1 = D ,存入新的数据；当CP = 0 时,无论D 如何变化，输出端的状态保持不变。
Q n+1 = Q n，存入的数据不变。
为了触发器可靠的工作，要求D 输入信号先于CP = 1 的信号，称为建立时间t set。
锁存器的用途锁存器广泛用于计算机与数字系统的输入缓冲电路，其作用是将输入信号暂时寄存，等待处理，这一方面因为计算机或数字系统的操作都是有序进行的，通常不可能信号一到即刻处理，另一方面，也可防止输入信号的各个位到达时间不一致造成竞争与险象。
锁存器是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。
简单锁存器描述：输出端的状态不会随输入端的状态变化而变化，只有在有锁存信号时输入的状态被保存到输出，直到下一个锁存信号。
通常只有0和1两个值。
典型的逻辑电路是D触发器。
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，叫锁存器件。
逻辑结构与功能表8位锁存器74LS373的逻辑图见图所示。
其中使能端G加入CP信号，D为数据信号。
输出控制信号为0时，锁存器的数据通过三态门进行输出。
应用场合：数据有效延迟后于时钟信号有效。
锁存器的工作原理
锁存器的工作原理锁存器（Latch）是数字电路中常用的一种存储元件，它可以在一定条件下“锁住”输入信号，使得输出信号保持不变。
锁存器广泛应用于寄存器、触发器等电路中，是数字系统中的重要组成部分。
本文将介绍锁存器的工作原理，以帮助读者更好地理解和应用这一重要的数字电路元件。
锁存器由两个互补的双稳态触发器组成，常见的有RS锁存器、D锁存器、JK锁存器等。
这些锁存器在不同的输入条件下，可以实现数据的存储和传输。
下面我们将分别介绍几种常见的锁存器的工作原理。
首先是RS锁存器。
RS锁存器由两个与非门组成，其中一个与非门的输出接到另一个与非门的输入，反之亦然。
当输入为00时，输出保持不变；当输入为01时，输出为10；当输入为10时，输出为01；当输入为11时，输出保持不变。
这样，RS锁存器可以实现数据的存储和传输。
其次是D锁存器。
D锁存器由一个与非门和一个与门组成。
当时钟信号为高电平时，数据输入D经过与门传输到输出Q；当时钟信号为低电平时，输出Q保持不变。
这样，D锁存器可以实现在时钟信号的控制下，数据的存储和传输。
最后是JK锁存器。
JK锁存器由两个与非门和一个与门组成。
当J和K都为1时，输出取反；当J为1，K为0时，输出为1；当J为0，K为1时，输出为0；当J和K都为0时，输出保持不变。
这样，JK锁存器可以实现数据的存储和传输，并且具有复位和置位功能。
总的来说，锁存器是数字电路中重要的存储元件，它通过不同的输入条件实现数据的存储和传输。
不同类型的锁存器具有不同的特性和功能，可以根据具体的应用场景选择合适的锁存器类型。
希望本文对读者对锁存器的工作原理有所帮助，更深入地理解和应用这一重要的数字电路元件。
数字电路第五章锁存器和触发器
Q3
Q
S 1S
Q
G1 G3
使能信号控制门电路
2、工作原 理
E=0： 状态不变
E=1： Q3 = S Q4 = R R
G4
G2
& Q4 ≥1
Q
状态发生变化。
S=0，R=0：Qn+1=Qn
E
S=1，R=0：Qn+1=1
≥1
&
Q
S=0，R=1：Qn+1=0
S
Q3 G1
G3
S=1，R=1：Qn+1= Ф
逻辑门控SR锁存器的E、S、R的波形如下图虚线上边所示， 锁存器的原始状态为Q = 0，试画出Q3、Q4、Q和Q 的波形。
或非门
G1
G2
Q T1 T4 Q
T3 R
T6 S
T2 T5
初态：R、S信号作用前Q端的 次态：R、S信号作用后Q端的
状态，初态用Q n表示。
状态次态用Q n+1表示。
1) 工作原理 R=0、S=0
状态不变
0 G1
R
≥1
11
Q
R
0 G1
≥1
00
Q
G2 ≥1 S
0
0
Q
若初态 Q n = 1
G2 ≥1 S
建立时间tSU ：保证与D 相关的电路建立起稳定的状态，使触 发器状态得到正确的转换。 保持时间tH ：保证D状态可靠地传送到Q 触发脉冲宽度tW ：保证内部各门正确翻转。 传输延迟时间tPLH和tPHL ：时钟脉冲CP上升沿至输出端新状态 稳定建立起来的时间 最高触发频率fcmax ：触发器内部都要完成一系列动作，需要 一定的时间延迟，所以对于CP最高工作频率有一个限制。
锁存器
注意事项
并不是一定要接锁存器，要看其线和数据线的安排，只有数据和线复用的情况下才会需要锁存器，其目的是 防止在传数据时，线被数据所影响。这是由单片机数据与总线复用造成的，接 RAM时加锁存器是为了锁存信号。
在某些应用中，单片机的I/O口上需要外接锁存器。例如，当单片机连接Байду номын сангаас外存储器时，要接上锁存器，这 是为了实现的复用。假设，MCU端口其中的 8路的 I/O管脚既要用于信号又要用于数据信号，这时就可以用锁存 器先将锁存起来。
8051访问外部存储器时P0口和P2口共同做为总线，P0口常接锁存器再接存储器。以防止总线间的冲突。而P2 口直接接存储器。因为单片机内部时序只能锁住P2口的，如果用P0口传输数据时不用锁存器的话，就改变了。
描述
锁存器，Latch，是数字电路中的一种具有记忆功能的逻辑元件。锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状 态，在数字电路中则可以记录二进制数字信号“0”和“1”。
只有在有锁存信号时输入的状态被保存到输出，直到下一个锁存信号。通常只有0和1两个值。 逻辑结构与功能表 8位锁存器74LS373的逻辑图如图所示。其中使能端G加入CP信号，D为数据信号。输出控制信号为0时，锁存 器的数据通过三态门进行输出。 8位锁存器74LS373逻辑图 累加Latch： 微处理器中运算器部分主要电路结构。 作用是防止算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit, ALU)的输出通过累加器（A）直接反馈到ALU的输入端。
原理
CMOS反相器的功能是可以使输出获得跟输入相反的逻辑值，那如果把两个反相器的输入跟输出连接在一起会 出现什么情况呢？我们来看下图，假设某个时刻反相器A的输入是1，那么其输出会是0；因为A的输出连接到B的 输入端，即反相器B的输入为0，那么其输出会变为1；又因为B的输出连接到A的输入端，即B输出的1反馈回A的输 入，对刚才假设的“A的输入为1”进行了确认和加强。此时A的输入确实为1，按A和B的输入输出连接关系，又走 了一遍刚才的路程，如此循环，结果是反相器A的输出稳定为0，反相器B的输出稳定为1。这个结构的电路有两个 稳定的状态，一般称之为双稳态电路。可见类似的双稳态电路可以稳定地保持其节点中的值（数据），具有记忆 功能，这就是锁存器工作的原理。
锁存器原理
锁存器原理锁存器（Latch）是数字电子电路中的一种重要元件，它能够在一定条件下存储数据，并且在这种条件不变的情况下保持数据的稳定。
锁存器广泛应用于存储器、寄存器、触发器等电路中，是数字系统中的重要组成部分。
锁存器的原理主要由存储单元和控制单元两部分组成。
存储单元负责存储数据，而控制单元则负责控制存储单元的读写操作。
在锁存器中，存储单元通常由两个互补的门电路构成，比如与门和非门、或门和非门等。
控制单元则由时钟信号、使能信号等控制信号组成，用于控制存储单元的读写操作。
锁存器的工作原理可以简单描述为，当控制单元的控制信号满足一定条件时，存储单元就会将输入的数据存储起来，并在这种条件不变的情况下一直保持数据的稳定。
这种特性使得锁存器在数字系统中非常重要，它可以用来存储临时数据、实现数据的暂存和传输等功能。
在实际应用中，锁存器的原理可以通过逻辑门电路来实现。
比如，利用触发器电路可以实现锁存器的功能。
在触发器电路中，通过控制时钟信号和使能信号，可以实现数据的存储和保持。
这种实现方式简单可靠，广泛应用于数字系统中。
除了触发器电路，锁存器的原理还可以通过其他逻辑门电路来实现。
比如，利用与门和非门构成的存储单元，再加上控制信号，也可以实现锁存器的功能。
这种实现方式灵活多样，适用于不同的应用场景。
总的来说，锁存器是数字系统中一种重要的存储元件，它能够在一定条件下存储数据，并且在这种条件不变的情况下保持数据的稳定。
锁存器的原理通过存储单元和控制单元的组合实现，可以通过触发器电路、逻辑门电路等方式来实现。
锁存器的原理在数字系统中有着广泛的应用，是数字电子电路中的重要组成部分。
锁存器和触发器
锁存器和触发器锁存器（Latch）和触发器（Flip-flop）是数字电路中常用的存储元件。
它们能够存储一个或多个位的信息，并将其在需要的时候保持下去。
在数字电路中，锁存器和触发器常用于存储、传输和操作数据。
本文将介绍锁存器和触发器的基本原理、特性和应用。
1. 锁存器锁存器是一种能够存储和保持输入信号状态的元件。
它可以通过一个控制信号来控制存储和保持动作。
常见的锁存器有SR锁存器、D锁存器和JK锁存器。
1.1 SR锁存器SR锁存器是由两个交叉连接的与非门构成的。
它有两个输入信号：S（Set）和R（Reset）。
当S=1、R=0时，输入Q=1，输出Q’=0；当S=0、R=1时，输入Q=0，输出Q’=1；当S=0、R=0时，保持前一状态不变；当S=1、R=1时，无效。
SR锁存器的真值表如下：S R Q Q’0 0 Q Q’0 1 0 11 0 1 01 1 禁止禁止1.2 D锁存器D锁存器是由一个与非门和一个与门构成的。
它只有一个输入信号D（Data）。
当D=0时，输入Q=0，输出Q’=1；当D=1时，输入Q=1，输出Q’=0。
D锁存器的真值表如下：D Q Q’0 0 11 1 01.3 JK锁存器JK锁存器是由两个与非门和一个与门构成的。
它有两个输入信号J（Jump）和K（Kill）。
当J=1、K=0时，输入Q=1，输出Q’=0；当J=0、K=1时，输入Q=0，输出Q’=1；当J=0、K=0时，保持前一状态不变；当J=1、K=1时，输入Q’=Q’的反相。
JK锁存器的真值表如下：J K Q Q’0 0 Q Q’0 1 0 11 0 1 01 1 翻转翻转2. 触发器触发器是一种特殊的锁存器，它能够根据时钟信号进行同步操作。
触发器有很多种类，其中最常见的是D触发器、JK触发器和T触发器。
2.1 D触发器D触发器是一个带有使能端的触发器，它只有一个输入信号D（Data），一个时钟信号CLK（Clock）和一个使能信号EN（Enable）。
锁存器
锁存器、触发器、寄存器和缓冲器的区别一、锁存器锁存器（latch）---对脉冲电平敏感，在时钟脉冲的电平作用下改变状态。
锁存器是电平触发的存储单元，数据存储的动作取决于输入时钟（或者使能）信号的电平值，仅当锁存器处于使能状态时，输出才会随着数据输入发生变化。
（简单地说，它有两个输入，分别是一个有效信号EN,一个输入数据信号DATA_IN，它有一个输出Q，它的功能就是在EN有效的时候把DATA_IN的值传给Q，也就是锁存的过程）。
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。
锁存器也称为透明锁存器，指的是不锁存时输出对于输入是透明的。
应用场合：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。
缺点：时序分析较困难。
不要锁存器的原因有二：1、锁存器容易产生毛刺，2、锁存器在ASIC（专用集成电路）设计中应该说比ff（触发器）要简单，但是在FPGA的资源中，大部分器件没有锁存器这个东西，所以需要用一个逻辑门和ff来组成锁存器，这样就浪费了资源。
（用CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程逻辑阵列）来进行ASIC设计是最为流行的方式之一）优点：面积小。
锁存器比FF快，所以用在地址锁存是很合适的，不过一定要保证所有的latch信号源的质量，锁存器在CPU设计中很常见，正是由于它的应用使得CPU的速度比外部IO部件逻辑快许多。
latch完成同一个功能所需要的门较触发器要少，所以在asic中用的较多。
二、触发器触发器（Flip-Flop，简写为FF），也叫双稳态门，又称双稳态触发器。
是一种可以在两种状态下运行的数字逻辑电路。
触发器一直保持它们的状态，直到它们收到输入脉冲，又称为触发。
当收到输入脉冲时，触发器输出就会根据规则改变状态，然后保持这种状态直到收到另一个触发。
锁存器的工作原理
锁存器的工作原理锁存器（Latch）是数字电路中一种重要的存储元件，它能够在一定条件下存储数字信号，并在另一条件下释放存储的信号。
锁存器通常由触发器构成，通过适当的控制信号可以实现存储和释放操作。
本文将详细介绍锁存器的工作原理，包括其结构、工作方式以及在数字系统中的应用。
首先，我们来看一下锁存器的结构。
一般来说，锁存器由两个互补的交叉耦合逻辑门构成，这两个逻辑门的输出分别连接到对方的输入端，形成一个正反馈环路。
这样一来，锁存器就具有了存储功能，能够在适当的条件下锁定输入信号，并一直保持输出信号的状态。
常见的锁存器包括RS触发器、D触发器、JK触发器等，它们在结构上略有差异，但都能实现存储功能。
接下来，我们来探讨一下锁存器的工作原理。
锁存器的工作原理可以简单地概括为两个状态，存储状态和释放状态。
在存储状态下，锁存器能够将输入信号存储起来，并保持输出信号的状态不变；而在释放状态下，锁存器则能够释放存储的信号，并根据输入信号的变化来更新输出信号。
这种存储和释放的能力使得锁存器在数字系统中具有重要的应用价值，例如在寄存器、计数器、触发器等电路中都有广泛的应用。
除了存储和释放的基本功能外，锁存器还具有一些特殊的工作方式。
例如，RS触发器在输入端同时为高电平时，会出现互相短路的情况，这被称为禁止状态；而D触发器则能够通过时钟信号来控制存储和释放的时机，实现同步操作。
这些特殊的工作方式为锁存器的灵活应用提供了可能，使得数字系统的设计更加多样化和高效化。
最后，我们来总结一下锁存器的工作原理。
锁存器是数字电路中一种重要的存储元件，它通过适当的控制信号能够实现存储和释放操作。
锁存器的结构包括两个互补的交叉耦合逻辑门，它具有存储状态和释放状态两种基本工作方式，并且还具有一些特殊的工作方式，如禁止状态和同步操作。
锁存器在数字系统中有广泛的应用，能够实现寄存器、计数器、触发器等电路的设计，为数字系统的实现提供了重要的支持。
锁存器实验实验报告
一、实验目的1. 理解锁存器的概念和功能。
2. 掌握锁存器的分类及其工作原理。
3. 通过实验验证锁存器的功能，加深对锁存器原理的理解。
二、实验器材1. 74LS373锁存器芯片2. 74LS04门电路芯片3. 电源4. 连接线5. 逻辑分析仪6. 示波器三、实验原理锁存器是一种具有记忆功能的数字电路，它可以将输入信号保持一段时间，直到新的输入信号到来。
锁存器分为同步锁存器和异步锁存器两种。
1. 同步锁存器：在时钟信号的作用下，输入信号被锁存。
74LS373芯片为同步锁存器，具有三态输出功能。
2. 异步锁存器：在任何时刻，输入信号都可以被锁存。
74LS04芯片为异步锁存器。
四、实验步骤1. 同步锁存器实验（1）搭建电路：将74LS373芯片的输入端分别连接到74LS04芯片的输出端，输出端连接到逻辑分析仪。
（2）设置输入信号：使用示波器观察74LS04芯片的输出信号，将其作为输入信号连接到74LS373芯片的D0-D7端。
（3）观察锁存效果：在时钟信号的作用下，观察逻辑分析仪的输出，验证74LS373芯片的锁存功能。
2. 异步锁存器实验（1）搭建电路：将74LS04芯片的输入端连接到电源，输出端连接到逻辑分析仪。
（2）设置输入信号：使用示波器观察电源信号，将其作为输入信号连接到74LS04芯片的输入端。
（3）观察锁存效果：在任何时刻，观察逻辑分析仪的输出，验证74LS04芯片的锁存功能。
五、实验结果与分析1. 同步锁存器实验结果：在时钟信号的作用下，逻辑分析仪的输出与74LS04芯片的输出信号保持一致，验证了74LS373芯片的锁存功能。
2. 异步锁存器实验结果：在任何时刻，逻辑分析仪的输出与电源信号保持一致，验证了74LS04芯片的锁存功能。
通过本次实验，我们掌握了锁存器的概念、分类和工作原理，并通过实验验证了锁存器的功能。
实验过程中，我们学会了使用逻辑分析仪和示波器观察信号，提高了动手能力。
六、实验总结1. 通过本次实验，我们深入理解了锁存器的概念和功能，掌握了锁存器的分类及其工作原理。
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。
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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。
为什么要使用锁存器
为什么要使用锁存器锁存器（Latch）是一种重要的电子元件，广泛应用于数字电路和计算机系统中。
它的作用是暂时存储和保持数字信号的数值，为后续处理提供稳定的输入。
为什么要使用锁存器？本文将从锁存器的功能、应用场景和优势等方面进行探讨。
1. 锁存器的功能锁存器是一种存储元件，主要用于在数字系统中暂存和保持信号的状态。
它可以存储2进制位（bit）或多位（n-bit）数据，并在需要的时候将所存储的数据输出。
与触发器（Flip-Flop）相比，锁存器在没有时钟输入的情况下，可以实现静态存储，即无需周期性地刷新数据。
这种功能使得锁存器可以作为暂时存储器官冲突解决、数据传送和时序控制等方面发挥重要作用。
2. 锁存器的应用场景2.1 冲突解决在计算机系统中，可能会出现多个任务同时要求访问某一资源的情况，这就产生了资源冲突。
而锁存器的引入可以有效解决这种冲突问题。
通过在资源前设置一个锁存器，可以保持资源的独占状态，其他任务必须等待该锁存器被释放后才能访问该资源，从而避免了冲突的发生。
2.2 数据传输锁存器在数据传输中也具有重要作用。
当需要将数据从一个系统传输到另一个系统时，可以使用锁存器来暂存数据。
通过输入端口将数据写入锁存器，然后在需要时从输出端口读取数据。
这样一来，数据传输可以在不同系统的不同时钟周期内进行，提高了传输的灵活性和可靠性。
2.3 时序控制在数字电路中，时序控制对于系统的正确运行至关重要。
锁存器可以用来存储和调整信号的时序关系，确保信号在正确的时间被使用。
通过控制锁存器的输入和输出时序，可以实现诸如频率分频、相位调整等功能。
这对于系统的稳定性和可靠性具有重要意义。
3. 锁存器的优势使用锁存器具有以下几个优势：3.1 高速存储与存储器相比，锁存器的存储速度更快。
由于锁存器是一种组合逻辑电路，不具备周期性刷新的需求，它可以立即响应输入信号的变化，实现实时的数据存储和输出。
3.2 简单实现锁存器的实现相对简单，通常由几个逻辑门组成。
电路中的锁存器设计与锁存器技术
电路中的锁存器设计与锁存器技术在电子领域中，锁存器是一种基本的电路元件，用于存储和保持数据。
锁存器经常用在数字电路和计算机系统中，广泛应用于存储数据、数据传输以及控制逻辑等方面。
一、锁存器的基本原理锁存器是一种用于存储数据的电路，可以用来保存一个位或多个位的数据，并在需要时随时读取。
它通常由触发器构成，触发器是由逻辑门构建的电路元件，使用正反馈原理来实现数据的存储和锁定功能。
锁存器的基本原理是：当使能信号为高电平时，输入的数据可以被存储和锁定，当使能信号为低电平时，输入的数据将被保持不变。
这样，锁存器可以在使能信号切换时，将数据保存或锁定，以供后续使用。
二、锁存器的种类1. D锁存器（D Latch）D锁存器是最简单的锁存器类型之一，由两个逻辑门构成。
它具有一个数据输入端（D）和一个使能控制端（E）。
D锁存器的工作原理十分简单，当使能信号为高电平时，数据输入端的值将被传输到输出端，当使能信号为低电平时，输出端的值将被锁定，保持不变。
2. RS锁存器（RS Latch）RS锁存器也是一种常见的锁存器，由两个交叉连线的与门和两个非门组成。
RS锁存器有两个控制信号：R (reset）和S (set），当R为低电平并且S为高电平时，输出为低电平；当R为高电平并且S为低电平时，输出为高电平；当R和S同时为高电平时，输出将保持为前一状态；当R和S同时为低电平时，则会导致不确定的结果。
3. JK锁存器（JK Latch）JK锁存器是一种进一步发展的锁存器类型，它是RS锁存器的扩展。
JK锁存器引入了时钟信号，使得锁存器的输出更加稳定可靠。
JK锁存器类似于RS锁存器，但是它通过在输入端添加了反馈回路来实现更灵活的控制。
当时钟信号为高电平时，JK锁存器的工作方式类似于RS锁存器；当时钟信号为低电平时，JK锁存器将保持前一状态。
三、锁存器的应用锁存器在数字电路和计算机系统中有广泛的应用。
它们被用于存储数据、实现寄存器、缓冲器、计数器以及状态机等电路。
锁存器工作原理
锁存器工作原理
锁存器（Latch）是数字电路中的一种重要元件，常用于存储和记忆信息。
它基本上是一个双稳态设备，能够存储一位数字信息（0或1）。
常见的锁存器类型包括RS锁存器、D锁存器、JK锁存器和T锁存器。
这里简要介绍一下RS锁存器的工作原理：
RS锁存器由两个交叉连接的门电路组成，其中每个门电路的输出都连接到另一个门电路的输入。
一般情况下，RS锁存器有两个输入端（S和R），一个输出端（Q）和一个补充输出端（Q'）。
•S端（Set）：将锁存器置为"1"的输入端。
•R端（Reset）：将锁存器置为"0"的输入端。
RS锁存器的工作原理如下：
•当S端输入信号为"1"时，Q端输出为"1"（置位）。
•当R端输入信号为"1"时，Q端输出为"0"（复位）。
•当S和R都为"0"时，锁存器保持其前一个状态，即保持Q和Q'的稳定输出。
然而，RS锁存器存在一个问题，即当S和R同时为"1"时，会导致无法确定的状态。
为了解决这个问题，JK锁存器和D锁存器被设计出来，它们对输入信号的处理更加稳定可靠。
总的来说，锁存器是一种能够存储数字信息并且在需要时保持其状态的重要数字电路元件。
它们在计算机和数字系统中被广泛应用，用于数据存储和流程控制。
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Q
S
Q
使能信号控制门电路
2、工作原理 、
E=0： ：
状态不变
G4
E=1： Q3 = S ：
Q4 = R
R
& Q4
G2 ≥1 Q
状态发生变化。 状态发生变化。 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= Ф ， ：
R=S G4 & Q4 E 1 & Q3 D S= D G 3 ≥1 G1 Q G2 ≥1 Q
E 0 1 1
D × 0 1
Q 不 变 0 1
Q
不变 1 0
功能 保持 置0 置1
G5
E=0 E=1
不变 D=0 D=1 S =0 R=1
Q=0 Q=1
S =1 R=0
2. 传输门控 锁存器 传输门控D锁存器 (a) 电路结构
置0
无论初态Q 无论初态 n为0或1，锁存器的次态为 态。 信号消失后 或 ，锁存器的次态为0态 新的状态将被记忆下来。 新的状态将被记忆下来。 1
R G1 ≥1
1
Q
0
1
R
G1 ≥1 Q
0 0
G2 ≥1 S Q S
G2 ≥1 Q
0 若初态 Q n = 1
1
0 若初态 Q n = 0
1
1
S=1 、 R=1
无论初态Q 无论初态
状态不确定
Q n 、Qn 都为 。 都为0
n为0或1，触发器的次态 或 ，
触发器的输出既不是0态，也不是1态 触发器的输出既不是 态 也不是 态 1
R G1 ≥1 Q
0
同时回到0时 当S、R 同时回到 时，由于两个与非 门的延迟时间无法确定， 门的延迟时间无法确定，使得触发器
G2 ≥1 S Q
Q
不变
Q
不变
S R
S R
Q Q
1 0 1
0 1
不定
≥1
R
Q
0 0 约束条件: 约束条件
1 0
S +R = 0
运用基本SR锁存器消除机械开关触点抖动引起的脉冲输出 锁存器消除机械开关触点抖动引起的脉冲输出。 例 运用基本 锁存器消除机械开关触点抖动引起的脉冲输出。
+5V R vO vO +5V t0 t1 t
最终稳定状态也不能确定。 最终稳定状态也不能确定。 0 约束条件: 约束条件 SR = 0
1
3）工作波形 ）
置 1 置 0
S R Q Q
4）用与非门构成的基本SR锁存器 用与非门构成的基本 锁存器
、
a.电路图 电路图
b.功能表 b.功能表
c.国标逻辑符号 国标逻辑符号
S
≥1 1
Q
R S
1 1 1 0
C D TG1 C C
C
(b) E=1时 时
G1 1
(c) E=0时 时 TG2导通， 导通， TG1断开 Q 不变
D TG TG G1 1 Q
Q
TG1导通， 导通， TG2断开 Q=D
D G1 1 TG TG Q
TG2
C
1 G3 1 C G4 G2 1
Q
1 Q
1 G2
Q
E
C
G2
(c) 工作波形
C D TG TG C C TG TG 1 G3 1 C G4 G2 1 C G1 1 C Q
D E Q
Q
Q
E
3. D锁存器的动态特性 锁存器的动态特性 定时图:表示电路动作过程中， 定时图:表示电路动作过程中，对各输入信号的 时间要求以及输出对输入信号的响应时间。 时间要求以及输出对输入信号的响应时间。
D E Q t SU tW T pL
H
tH T pH
4. 典型集成电路 74HC/HCT373 八D锁存器 锁存器
次态： 信号作用后Q端的 次态：R、S信号作用后 端的 信号作用后 状态次态用 表示。 状态次态用Q n+1表示。 次态
1) 工作原理 R=0、S=0 、 状态不变
G1 ≥1
R
0
G1 ≥1
1
Q
1
R
0
0
0
Q
G2 ≥1 S
Q
0
G2 ≥1 S
Q
0 若初态 Q n = 1
0 若初态 Q n = 0
1
R=0、S=1 、
5.2 锁存器 5.2.1 SR 锁存器 5.2.1 D 锁存器
5.2 锁存器
5.2.1 SR 锁存器
1. 基本SR锁存器 基本 锁存器
R G1 ≥1 Q
+VDD 或非门 G1 Q T3 或非门 G2 Q T6
T1 T4 T2 T5
G2 ≥1 S Q
R
S
初态： 信号作用前Q端的 初态：R、S信号作用前 端的 信号作用前 状态，初态用 表示。 状态，初态用Q n表示。
置1
无论初态Q 无论初态 n为0或1，锁存器的次态为为 态。 信号消失 或 ，锁存器的次态为为1态 后新的状态将被记忆下来。 后新的状态将被记忆下来。 0
R G1 ≥1
1
Q
1
0
R
G1 ≥1
0 1
Q
G2 ≥1 S Q S
G2 ≥1 Q
1 若初态 Q n = 1
0
1 若初态 Q n = 0
0
0
R=1 、 S=0
1 E 2 3 4
R
G4 & Q4
G2 ≥1 Q
S R
E ≥1 & S G3 Q3 G1
Q3
Q
Q4 Q Q
5.2.2 D 锁存器
1. 逻辑门控 锁存器 逻辑门控D锁存器 逻辑电路图
R E 1 ≥1 & D S G3 Q3 G1 G4 & Q4 G2 ≥1 Q
国标逻辑符号
D
G51D E1Q源自EQQ逻辑功能 逻辑功能 D锁存器的功能表 锁存器的功能表
S G3 E ≥1 & Q3 G1
Q
逻辑门控SR锁存器的 、 、 的波形如下图虚线上边所示 的波形如下图虚线上边所示， 逻辑门控 锁存器的E、S、R的波形如下图虚线上边所示， 锁存器的 锁存器的原始状态为Q = 0， 锁存器的原始状态为 ， 试画出Q 试画出 3、Q4、Q和Q 的波形。 和 的波形。
D0
1 1D C1 C1
D1
1 1D C1 C1
…
…
D7
1 1D C1 C1
…
L 1 E 1 OE
1 E Q0 E Q1 … … E Q7
74HC/HCT373的功能表 的功能表
输 入 OE LE Dn L H L L L L H H H L L × × H L* H* × × 内部锁存器 状 态 L H L H × × 输 出 Qn L H L H 高阻 高阻
工作模式 使能和读锁存 器 （传送模式） 传送模式） 锁存和读锁存 器 锁存和禁止输 出
L*和H*表示门控电平 由高变低之前瞬间 n的逻辑电平。 和 表示门控电平 由高变低之前瞬间D 的逻辑电平。 表示门控电平LE由高变低之前瞬间
t0 t1
+5V 100k S A S B 100k +5V R ≥ 1 74H C T0 2 ≥ Q
S R Q
2. 逻辑门控 锁存器 逻辑门控SR锁存器 电路结构
R G4 & Q4 G2 ≥1 Q
简单SR锁存器 简单 锁存器
国标逻辑符号
E ≥1 & S G3 Q3 G1
R E
Q
1R E1 1S