第14章 触发器和时序逻辑电路
电子技术基础-触发器和时序逻辑电路
常用集成边沿触发器有： 双JK边沿触发器：CT3112/4112、CT2108等。 单JK边沿触发器：CT2101/2102（下降沿触发）、CT1070（上 升沿触发）。
8.2.1 时序逻辑电路的概述
时序逻辑电路：含有具有记忆能力的存储器件，任何一个 时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，还与电路的原状 态有关。
X1
Y1
Xn
组合逻辑电路
Ym
… …
… …
Q1
W1
存储电路
Qj
Wk
8.2.2 时序逻辑电路的分析 步骤：
（1）由逻辑图写出方程式（时钟方程、输出方程、 驱动方程、状态方程）。 （2）列写状态转换真值表。
3.有记忆功能：在无外来触发信号作用时， 电路将保持原状态不变。
4.有计数功能：来一个计数脉冲，电路翻转 一次，计数一次。
5.缺点:计数时存在空翻问题。
8.1.3 JK触发器
一种功能完善，应用极广泛的电路。 Q Q
1.电路组成
两个可控 RS触发器通过一源自从触发器个非门(反相器)相连,分别称
SCR
主触发器和从触发器。
111
0
111
000
1
(6)状态图
(7)时序图
2.异步时序电路分析举例
例8.5 图示为74LS290主体电路，试分析这部分电路的逻 辑功能。
[解] (1)三个异步触发的下降延JK触 发器：CPB控制FF0的CP，Q1控 制FF1的CP，Q2控制FF2的CP。
14电路
开关电路
D + ui =0V － RL + uoo u －
ui =5V 时的等效电路
ui =0V 时的等效电路
第14章 逻辑门电路
**************************************************************
二、三极管的开关特性
Rc Rb
+VCC iC
2、或逻辑（或运算） 意义：当决定事件（Y）发生的各种条件（A，B)中，只要有 一个或多个条件具备，事件（Y）就发生。 表达式为：
Ｙ＝Ａ+Ｂ
A
真值表
例：开关A，B并联控制灯泡Y
B E 电路图
Y
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
Y 0 1 1 1
两个开关只要有一个接通，灯就会亮。
L=AB
第14章 逻辑门电路
第14章 逻辑门电路
**************************************************************
2、二极管或门
5V A D1 0V B D2 R Y
真值表
A
0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y
0 1 1 1
3kΩ
逻辑符号：
A B
≥1
Ｙ＝Ａ+Ｂ
第14章 逻辑门电路
c
iB(μ A)
iC (mA)
直流负载线
80μ A
b iB
uo
饱 和 区
VCC Q2 Rc Q
放 区 大
60μ A 40μ A 20μ A
ui
e
0 工作原理电路 0.5
Q1 i =0 B
时序逻辑电路的设计方法
时序逻辑电路的设计方法时序逻辑电路是一类通过内部的记忆元件来实现存储功能的数字电路，它能够根据输入信号的时序变化来决定输出信号的状态。
常见的时序逻辑电路包括时钟发生器、时钟分配器、触发器、计数器等。
在设计时序逻辑电路时，需要考虑到电路的功能要求、时序要求、稳定性和可靠性。
本文将介绍时序逻辑电路的设计方法。
1.确定功能要求：首先需要明确时序逻辑电路的功能要求，即输入信号和输出信号之间的逻辑关系。
可以通过真值表、状态转换图、状态方程等方式进行描述。
根据功能要求，可以确定电路中需要使用到的逻辑门、触发器等元件。
2.确定时序要求：在时序逻辑电路中，输入信号的变化必须满足一定的时序要求，通常需要使用时钟信号来进行同步控制。
时钟信号是一个周期性的信号，控制电路在时钟的上升沿或下降沿进行状态的改变。
时序要求还包括时序逻辑电路在不同输入组合下的稳态和状态转换时的时间要求。
3.设计电路结构：根据功能要求和时序要求，可以确定时序逻辑电路的整体结构。
电路结构的设计包括将逻辑元件(例如逻辑门、触发器)按照特定的方式连接起来，以实现所需的功能。
常见的电路结构包括级联结构、并行结构、环形结构等。
4.选择逻辑元件：根据电路的功能和时序要求，选择合适的逻辑元件来实现电路的功能。
常见的逻辑元件包括与门、或门、非门、异或门等。
触发器是时序逻辑电路的核心元件，常用的触发器包括D触发器、JK触发器、T触发器等。
5.进行逻辑功能实现：将所选择的逻辑元件按照电路结构进行连接，并完成时序逻辑电路的逻辑功能实现。
这一步可以使用绘图工具进行电路图的绘制，也可以通过硬件描述语言(HDL)进行电路的逻辑设计。
6.时序优化：对设计的时序逻辑电路进行时序优化。
时序优化可以通过调整逻辑元件的连接方式、引入时序优化电路等方式来提高电路的性能和可靠性。
时序优化的目标是尽可能满足时序要求，减少信号传输延迟和功耗。
7.进行电路仿真和验证：对设计的时序逻辑电路进行仿真和验证。
第14章触发器和时序逻辑电路-习题
第14章 触发器和时序逻辑电路A 选择题14.1.1 触发器如图14.01所示，设初始状态为0，则输出Q的波形为图14.02中的（ ）。
图14.01 习题14.1.1的图 图14.02 习题14.1.1的图14.1.2 触发器如图14.03所示，设初始状态为0，则输出Q的波形为图14.04中的（ ）。
图14.03 习题14.1.2的图 图14.04 习题14.1.2的图14.1.3 图14.05所示的触发器具有（ ）功能。
（1）保持 （2）计数 （3）置1图14.05 习题14.1.3的图14.1.4 在图14.06所示的电路中，触发器的原状态Q1Q0＝01，则在下一个CP作用下，Q1Q0为（ ）。
（1）00 （2）01 （3）10图14.06 习题14.1.4的图 图14.07 习题14.1.5的图14.1.5在图14.07所示的电路中，触发器的原状态Q1Q0＝00，则在下一个CP作用下，Q1Q0为（ ）。
（1）00 （2）01 （3）1014.3.1 图14.08所示的是（ ）计数器。
（1）七进制 （2）八进制 （3）九进制图14.08 习题14.3.1的图14.4.1 由555定时器组成的单稳态触发器如图14.4.2（a）所示，若加大电容C的电容值，则（ ）。
（1）增大输出脉冲u0的幅度（2）增大输出脉冲u0的宽度（3）对输出脉冲u0无影响14.4.2 由555定时器组成的多谐振荡器如图14.4.3（a）所示，欲使振荡频率增高，则可（ ）。
（1）减小C （2）增大R1,R2 （3）增大U CCB基本题14.1.6 当基本RS触发器D R和D S端加上图14.09所示的波形时，试画出Q端的输出波形。
设初始状态为0和1两种情况。
14.1.7 当可控RS触发器CP，S和R端加上图14.10所示的波形时，使画出Q端的输出波形。
设初始状态为0和1两种情况。
图14.09 习题14.1.6的图 图14.10 习题14.1.7的图14.1.8 当主从型JK触发器的CP，J、K端分别加上图14.11所示的波形时，试画出Q端的输出波形。
触发器和时序逻辑电路
(2) 第二位触发器 FF1 ，在 Q0 = 1 时再来一种时钟脉冲才翻转，故 J1 = K1 = Q0 ；
大家网：
(3) 第三位触发器 FF2 ，在 Q1= Q0 = 1 时再来一种时钟脉冲才翻转，故 J2 = K2 = Q1Q0 ；
大家网：
只有当初钟脉冲来到后，即 CP = 1 时，触发器才按 R 、S 端旳输入状态 来决 定其输出状态。
触发器置R和D0 或置是S1直D，接一置般0用和于直置接初置态1。端在，工就作是过不程经中过它时们钟处脉于冲1 旳态控。制能够对基本
可控 RS 触发器旳逻辑式
Q S CP Q ，
可分四种情况分析CP = 1 时触 发器旳状态转换和逻辑功能，如右 表所示。
转一次，即
，具有计数功能。
SD
S
Q
D
1D
CP
C1
Q
RD
R
Q Q n1
n
上升沿 D 触发 器图形符号
1D
Q
CP
C1
Q
D 触发器转换 为 T 触发器
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返回
14.2 寄存器
寄存器用来临时存储参加运算旳数据和运算成果。
14.2.1 数码寄存器
下图是由 D 触发器(上升沿触发)构成旳四位数码寄存器，这是并行输入/并行 输出旳寄存器。工作之初要先清零。
时序逻辑电路旳特点：它旳输出状态不但决定于当初旳输入状态，而且还与电 路旳原来状态有关，也就是时序逻辑电路具有记忆功能。
触发器是时序逻辑电路旳基本单元。
大家网：
14.1 双稳态触发器
14.1.1 RS 触发器
触发器Flip-Flops和时序电路
组合逻辑电路组成，能够将输入信号向左或向右移动指定的位数。
时序电路的应用
数字逻辑控制
时序电路在数字逻辑控制中有着 广泛的应用，例如在计算机、数 字交换机、数控机床等设备中， 都需要使用时序电路来实现数字
逻辑控制。
通信技术
在通信技术中，时序电路被广泛 应用于数字信号处理、调制解调、
信道编码等领域。
自动控制
寄存器
寄存器是一种常见的触发器与时序电 路的组合，它由多个触发器组成，用 于存储二进制数据。
计数器
计数器是一种能够自动计数输入脉冲 个数的时序电路，它由多个触发器和 门电路组成。
05 触发器Flip-flops和时序 电路的优化与挑战
触发器Flip-flops的优化策略
减少功耗
通过降低时钟频率、使用低功耗设计 和工艺、以及优化时钟网络来降低功 耗。
触发器Flip-flops是数字逻辑电路 中的基本存储单元，用于存储二进 制状态（0或1）。
工作原理
触发器Flip-flops采用双稳态电路 ，通过时钟信号控制数据输入和 输出，实现状态的存储和切换。
触发器Flip-flops的类型
01
02
03
JK触发器
具有置0、置1、翻转和保 持四种功能，通过改变时 钟信号的相位实现不同操 作。
提高速度
通过优化触发器的结构、减少内部延 迟和传播延迟，以及采用更快的时钟 源来提高速度。
减小面积
通过优化设计、采用更小的单元尺寸 和更高效的布局布线技术来减小面积。
提高可靠性
通过采用冗余设计、错误检测和纠正 技术以及容错逻辑来提高可靠性。
时序电路的优化策略
优化时钟网络
通过减少时钟源的数量、降低时钟频率、 优化时钟分布和减少时钟偏斜来优化时钟
《电工与电子技术》考试【 触发器和时序逻辑电路】题目类型【问答题】难度【易】
为什么触发器能寄存0或1？
答案：
因为
问题【3】删除修改
基本RS触发器、钟控触发器和边沿触发器在什么时候会因为干扰而可能产生误动作？
答案：
基本RS触发器在任何时候都会受干扰而产生误触发；钟控触发器在CP脉冲高电平期间会因干扰而误触发；而边沿触发器只有在CP脉冲上升沿或是下降沿时才会受干扰产生误触发。
问题【4】删除修改
触发器的逻辑功能有哪几种描述方法？
答案：
触发器的逻辑功能的描述方法有：真值表法；逻辑函数表达式；真值表法；波形图法和状态转换图法等5种。
问题【5】删除修改
钟控触发器的电路结构型式，逻辑功能及触发方式三者之间有什么关系？逻辑功能相同的触发器，触发方式是否相同？
答案：
电路结构不同，逻辑功能和触发器方式便可能不同。但同一种逻辑功能的触发器，可以采用不同的电路结构，便有不同的触发方式。因此，逻辑功能相同的触发器，触发方式不一定相同。
问题【9】删除修改
什么是并行输入、串行输入、并行输出、串行输出？
答案：
并行输入，即当寄存指令来到时，待寄存的各位数据同时存放到各位触发器；串行输入，即在移位脉冲的作用下，待存数据逐位向左或向右移入各触发器；并行输出，即当取指指令来到时，被存放的数据同时在各位触发器的输出端取出；串行输出，即在移位脉冲的作用下，被存数据由最高位或最低位逐位取出。
问题【10】删除修改
什么是异步计数器，什么是同步计数器两者有什么区别？
答案：
异步计数器，即计数脉冲不是同时加到各位触发器的C端，因此各位触发器的翻转有先后次序，即是异步的。同步计数器，即计数脉冲是同时加到各位触发器的C端，因此各位触发器的翻转和计数脉冲同步。同步计数器运算速度快，可靠性高。而异步计数器不仅运算速度慢，而且可能产生误码，如由状态“0111”变到“1000”的过程实际上是111→0110→0100→0000→1000。同步计数器则在同一时刻由0111→1000。
14组合逻辑电路、触发器和时序逻辑电路
周测14组合逻辑电路、触发器和时序逻辑电路一、单项选择题(每题2分,共20分)（ ）1.以下能防止空翻现象的触发器是________A.基本RS 触发器B.同步RS 触发器C.主从RS 触发器D.RS 触发器（ ）2.构成加法器的基本电路是________A.基本放大电路B.限幅电路C.门电路D.触发器（ ）3.用二进制异步计数器从零计到十进制数50，至少需要触发器的个数为________A.SB.6C.7D.4（ ）4.寄存器主要用于________A.存储数码和信息B.水久存储二进制数码C.存储十进制数码D.暂存数码和信息（ ）5.如果要存储6位二进制数码通常要用________个触发器来构成寄存器。
A.2B.3C.6D.12（ ）6.抗千扰能力较差的触发方式是________A.同步触发B.上升沿触发C.下降沿触发D.主从触发（ ）7.二—十进制译码器有________A.3个输入端，8个输出端B.4个输入端，10个输出端C.4个输入端，9个输出端D.3个输入端，9个输出端（ ）8.七段显示译码器要显示数“2”则共阴极数码显示器的a —g 引脚的电平应为________A.1101101B.1011011C.1111011D.1110000（ ）9.3位二进制编码器输人信号为1时,输出Y2Y1Y0。
=A. 100B.110C.011D.101（ ）10.十进制数(67)10码对应的8421码是________A.10000111B.1100111C.1100011D.1100110二、判断题(每题2分,共20分)（ ）1.JK 触发器的特性方程是N N N Q K Q J Q +=+1。
（ ）2.主从RS 触发器工作分两拍进行，先是从触发器工作再是主触发器工作。
（ ）3.半导体数码管是将发光管排列成“日”字形状制成的。
（ ）4.译码器属于组合逻辑电路，其输入的具有特定含义的二进制的代码，输出的是数字而不是信号。
电路基础与集成电子技术 数码寄存器和移位寄存器
若需要从移位寄存器中取出数码，可从每位触发 器的输出端引出，这种输出方式称并行输出。另一种 输出方式是由最后一级触发器F4输出端引出。若寄存 器中已存有数码1011，每来一个移位脉冲输出一个数 码（即将寄存器中的数码右移一位），则再来四个移 位脉冲后，四位数码全部逐个输出，这种方式称之为 串行输出。
数码寄存器在获得“接收”命令（也称“写入脉冲”） 时，把数码接收过来，在得到“读出”命令后，将数码输出。
读出脉冲 &
Q4 D4 CP X4
输出
&
Q3 D3
&
Q2 D2
X3
X2
输入
&
Q1 D1
X1
第14章 触发器和时序逻辑电路
2010.03
D触发器的输出Qn+1=Dn=Xn；若输入数码Xn =1，Qn+1= D n=1；若输入数码Xn = 0，Qn+1=Dn=0。可见，不管各位触 发器的原状态如何。当接收脉冲CP到来后，输入数据X1~X4 就一齐送入D触发器，这种输入方式称为并行输入。 并行输出。
3 0 1 0 1 1 D触发器的输出Qn+1=Dn=Xn；
在计算机中，进行二制数的乘法和除法都是由移位操作结合加法操作来完成。
第四个串入的数据"1"
4．右移 当[S1S0]=01(1)时，在时钟的参与下执行右移操作，将移位寄存器中 的数据依次向高位移动一位，同时接收右移数据串行输入
4 1 0 端DSR的数据进入QA，QD的数据将移出寄存器。
由于寄存器具有清除数码、接收数码、存放数码和传 送数码的功能，因此，它必须具有记忆功能，所以寄存器 都由触发器和门电路组成的。
寄存器分为数码寄存器（也简称为存储器）和移位寄 存器两种。两者都具有暂时存放数码的记忆功能，不同之 处是后者具有移位功能而前者却没有。
常用的时序逻辑电路
常用的时序逻辑电路时序逻辑电路是数字电路中一类重要的电路，它根据输入信号的顺序和时序关系，产生对应的输出信号。
时序逻辑电路主要应用于计时、控制、存储等领域。
本文将介绍几种常用的时序逻辑电路。
一、触发器触发器是一种常见的时序逻辑电路，它具有两个稳态，即SET和RESET。
触发器接受输入信号，并根据输入信号的变化产生对应的输出。
触发器有很多种类型，常见的有SR触发器、D触发器、JK 触发器等。
触发器在存储、计数、控制等方面有广泛的应用。
二、时序计数器时序计数器是一种能按照一定顺序计数的电路，它根据时钟信号和控制信号进行计数。
时序计数器的输出通常是一个二进制数，用于驱动其他电路的工作。
时序计数器有很多种类型，包括二进制计数器、BCD计数器、进位计数器等。
时序计数器在计时、频率分频、序列生成等方面有广泛的应用。
三、时序比较器时序比较器是一种能够比较两个信号的大小关系的电路。
它接受两个输入信号，并根据输入信号的大小关系产生对应的输出信号。
时序比较器通常用于判断两个信号的相等性、大小关系等。
常见的时序比较器有两位比较器、四位比较器等。
四、时序多路选择器时序多路选择器是一种能够根据控制信号选择不同输入信号的电路。
它接受多个输入信号和一个控制信号，并根据控制信号的不同选择对应的输入信号作为输出。
时序多路选择器常用于多路数据选择、时序控制等方面。
五、时序移位寄存器时序移位寄存器是一种能够将数据按照一定规律进行移位的电路。
它接受输入信号和时钟信号，并根据时钟信号的变化将输入信号进行移位。
时序移位寄存器常用于数据存储、数据传输等方面。
常见的时序移位寄存器有移位寄存器、移位计数器等。
六、状态机状态机是一种能够根据输入信号和当前状态产生下一个状态的电路。
它由状态寄存器和状态转移逻辑电路组成，能够实现复杂的状态转移和控制。
状态机常用于序列识别、控制逻辑等方面。
以上是几种常用的时序逻辑电路，它们在数字电路设计中起着重要的作用。
时序逻辑电路
14.1 时序逻辑电路概述
14.1.1 时序逻辑电路的概念
14.1.1 时序逻辑电路的概念
1．数字集成电路分类 组合逻辑电路 电路的输出状态只由同一时刻的电路输入状 态决定，与电路的原状态无关。
时序逻辑电路 电路的输出状态不仅与同一时刻的输入状态 有关，也与电路原状态有关。
第 14 章 时序逻辑电路
本章学习目标 14.1 时序逻辑电路概述 14.2 寄存器 14.3 计数器 14.4 计数译码显示电路 本章小结
本章学习目标
1. 理解时序逻辑电路的概念及分类。
2. 掌握寄存器的功能、电路组成及工作原理。清楚环 形脉冲分配器的电路构成和工作原理。
3. 理解计数器的功能，了解二进制加法计数器、十进 制计数器电路组成及工作原理。
循环
14.3 计数器
14.3.1 二进制计数器 14.3.2 十进制计数器
在数字系统中，对脉冲的个数进行计数是常见的问题，用 计数器便可解决。
计数器：具有计数功能的电路。
14.3.1 二进制计数器
二进制计数器是各种类型计数器的基础。
一、二进制加法计数器
1．异步二进制加法计数器 电路如图所示。低位触发器 的 Q 端接至高位触发器 CP 端。
若按功能表最下面 4 行任一行取值时，则进入计数工作状 态。
4. 电源电压 4.5 ~ 5.5 V，通常VCC = 5 V 。
14.4 计数译码显示电路
14.4.1 七段数码显示器 14.4.2 分段显示译码电路 14.4.3 计数译码显示电路的组合
14.4.1 七段数码显示器
1. 作用：把计数器的输出状态，翻译成人们习惯的十进制 数码的字形，直观的显示出来。
触发器和时序逻辑电路
课题十四：【学习内容】触发器按照其稳定工作状态分为多中类型，为了实现一定程序的运算，需要含有记忆功能的元件-触发器，它的输出状态不仅决定于当时的输入状态，而且还与电路的原来工作状态有关。
【学习重点】RS触发器的性质【学习难点】RS触发器的工作波形图RS触发器的“空翻”现象【学习内容】双稳态触发器组合电路和时序电路是数字电路的两大类。
门电路式组合电路的基本单元；触发器是时序电路的基本单元。
触发器按其稳定工作状态可分为双稳定触发器，单稳定触发器，无稳态触发器（多谐振荡器）等。
双稳态触发其按其逻辑功能可分为RS触发器，JK触发器,D触发器和T触发器等；按其结构可分为主从触发器和维持阻塞型触发器等。
基本RS触发器可由两个“与非”门交叉连接而成，如下图所示。
基本RS触发器可由两个“与非”门交叉连接而成，如下图所示。
Q与是基本触发器的输出端，两者的逻辑状态在正常条件下能保持相反。
这种触发器有两种稳定状态：一个状态是Q=1，=0，称为置位状态（“1”态）；另一个状态是Q=0，=1，称为复位状态（“0”态）。
相应的输入端分别称为直接置位端或直接置“1”端（）和直接复位端“0”端（）。
基本RS触发器输出与输入的逻辑关系。
1）=1，=0所谓=1，就是将端保持高电位；而=0，就是在端加一个负脉冲。
设触发器的初始状态为“1”态，即Q=1，=0。
这时“与非”门G2有一个输入端为“0”，其输出端变为“1”；而“与非”门G1的两个输入端全为“1”，其输出端Q变为“0”。
因此，在端加负脉冲后，触发器就由“1”态翻转为“0”态。
如果它的初始态为“0”态，触发器仍保持“0”态不变。
2）=0，=1设触发器的初始状态为“0”态，即Q=0，=1。
这是“与非”门G1有一个输入端为“0”，其输出端Q变为“1”；而“与非”门G2的两个输入端全为“1”，其输出端变为“0”。
因此，在端加负脉冲后，触发器就由“0”态翻转为“1”态。
如果它的初始状态为“1”态，触发器人保持“1”太不变。
时序逻辑电路的结构
时序逻辑电路的结构时序逻辑电路是一种数字电路，其输出不仅取决于当前的输入，还与之前的输入序列有关。
这种电路主要由组合逻辑电路和存储元件组成，存储元件用来存储状态信息。
下面将从五个方面详细介绍时序逻辑电路的结构。
1.输入和输出信号时序逻辑电路具有一组输入信号和一组输出信号。
输入信号用于改变电路的状态，而输出信号则表示电路的当前状态。
与组合逻辑电路不同的是，时序逻辑电路的输出信号不仅与当前的输入信号有关，还与其内部存储的状态信息有关。
2.存储元件存储元件是时序逻辑电路的核心部分，用于存储状态信息。
常见的存储元件包括触发器和寄存器等。
触发器在特定的时钟脉冲边缘触发下，根据输入信号的变化更新内部状态；寄存器则能够保存一个二进制数位的序列，常用于实现计数器、移位器等功能。
3.逻辑门逻辑门是实现逻辑运算的电路元件，用于处理输入信号并产生输出信号。
在时序逻辑电路中，逻辑门通常与存储元件配合使用，以实现特定的功能。
常见的逻辑门有与门、或门、非门等，这些门电路能够实现基本的逻辑运算。
4.时钟信号时钟信号是时序逻辑电路中控制电路运行的关键信号。
时钟信号通常是一个周期性的脉冲信号，用于控制触发器的触发时刻和状态更新。
在同步时序逻辑电路中，所有存储元件都在同一时钟信号的控制下进行状态更新。
5.反馈信号反馈信号是指从时序逻辑电路的输出端返回的信号，用于影响电路的下一个状态。
反馈信号通常由存储元件的输出提供，并作为输入信号的一部分影响下一个状态的计算。
通过适当的反馈设计，可以实现各种复杂的时序逻辑功能，如计数器、移位器等。
时序逻辑电路是一种重要的数字电路类型，其结构包含输入和输出信号、存储元件、逻辑门、时钟信号和反馈信号等方面。
通过这些组成部分的协同工作，时序逻辑电路能够实现各种复杂的逻辑功能，并在数字系统中得到广泛应用。
了解时序逻辑电路的结构和工作原理对于设计、分析和应用数字系统具有重要意义。
逻辑门电路和触发器
2.1 逻辑门电路和触发器数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类：组合逻辑电路的特点是任何时刻的输出信号仅仅取决于输入信号，而与信号作用前的电路原有状态无关。
在电路结构上单纯由逻辑门构成，没有反馈电路，也不含有存储元件。
时序逻辑电路在任何时刻的稳定输出，不仅取决于当前的输入状态，而且还与电路的前一个输出状态有关。
时序逻辑电路主要由触发器构成，而触发器的基本元件是逻辑门电路，因此，不论是简单还是复杂的数字电路系统都是由基本逻辑门电路构成的。
2.1.1 逻辑门电路数字系统的所有逻辑关系都是由与、或、非三种基本逻辑关系的不同组合构成。
能够实现逻辑关系的电路称为逻辑门电路，常用的门电路有与门、或门、非门、与非门、或非门、三态门和异或门等。
逻辑电路的输入和输出信号只有高电平和低电平两种状态：用1表示高电平、用0表示低电平的情况称为正逻辑；反之，用0表示高电平、用1表示低电平的情况称为负逻辑（本书采用正逻辑）。
在数字电路中，只要能明确区分高电平和低电平两种状态就可以了，高电平和低电平都允许有一定范围的误差，因此数字电路对元器件参数的精度要求比模拟电路要低一些，其抗干扰能力要比模拟电路强。
1．与门当决定某个事件的全部条件都具备时，该事件才会发生，这种因果关系称为与逻辑关系。
实现与逻辑关系的电路称为与门。
与门可以有两个或两个以上的输入端口以及一个输出端口，输入和输出按照与逻辑关系可以表示为：当任何一个或一个以上的输入端口为0时，输出为0；只有所有的输入端口均为1时，输出才为1。
组合逻辑电路的输入和输出关系可以用逻辑函数来表示，通常有真值表、逻辑表达式、逻辑图和波形图四种表示方式。
下面就以两输入端与门为例加以说明：（1）真值表是根据给定的逻辑关系，把输入逻辑变量各种可能取值的组合与对应的输出函数值排列成表格。
它表示了逻辑函数与逻辑变量各种取值之间的一一对应的关系，逻辑函数的真值表具有唯一性，若两个逻辑函数具有相同的真值表，则两个逻辑函数必然相等。
第14讲同步时序电路分析
2.按输入信号的特性分 —脉冲输入、电平输入
a)电平输入 b)脉冲输入
3.按输出的特性分—Mealy型、Moore型
状态
输 入
次态 激励 逻辑
存储器 现态
输出 逻辑
输出
时钟
输入
Mealy型电路输出与
现态和输入有关。 CP
状态
输 入
次态 激励 逻辑
存储器 现态
输出 逻辑
输出
时钟
输入
Moore型电路输出仅
假定下列Mealy型电路的初始状态为A，输入序列为 X：10100110，其状态转移序列和输出响应序列为：
假定下列Moore型电路的初始状态为B ，输入序列为 X：11001001，其状态转移序列和输出响应序列为：
时序电路分析的方法
根据给定的电路，写出其方程，列出状态转移真值表， 画出状态转移图和时序图，然后分析出它的功能。 步骤： 、写出激励函数（触发器的输入端表达式）和输出函 数表达式。 2、将FF的驱动方程代入各自的特性方程，求得状态方 程。 3、根据状态方程和输出方程填写状态转移真值表 4、根据状态转移真值表，画出状态转换图。 5、电路功能描述。
读法：
处于状态Q的时序电路， 当输入为X时，输出为Z，在时 钟脉冲作用下，电路进入次态 Q n+1。
读表（图）次序：
Mealy型电路状态表格式
现态→输入→输出→次态
状态转移表（状态表）
Moore型电路状态表格式
读法：
当时序电路处于状态Q时， 输出为Z。若输入为X，在时钟脉 冲作用下，电路进入次态Q n+1。
CP
与现态有关。
时序电路的描述方法
逻辑函数表达式
输出函数表达式 Y(tn)F [X (tn)Q ,(tn)] 激励函数表达式 W (tn)G [X (tn)Q ,(tn)] 次态函数表达式 Q (tn 1)H [W (tn)Q ,(tn)]
第14章 双稳态触发器
图14．1-15例14．1-2的输电平RS触发器输出状态在时钟脉冲高电平时“乱跳”，在电路结构上做了 改变，即利用两个电平触发的RS触发器构成主从结构的RS触发器，其电路及逻辑符号 如图14．1-16所示。其中与外接时钟CLK相连的RS触发器称为主触发器，另一个称为从 触发器，它们之间是用非门将两个时钟连接在一起的。因此在外接时钟脉冲CLK高电平 时，主触发器的输出状态按表 14．1-2跟随输入端S和R改变，但从触发器的CLK从为低 电平，故触发器输出Q的状态在CLK高电平期间保持不变。当在外接时钟脉冲CLK由高 电平转为低电平，即下降沿到来后，从触发器的输出状态按表14．1-2跟随输入端S和尺 改变，但由于主触发器的CLK为低电平，故主触发器此时保持不变。 在图14．1-16(b)中，主从RS触发器的逻辑符号中，符号“]”表示输出状态滞后输入 状态。
图14．1-6 RD=1和SD=1的情况
由上面分析得出基本：RS触发器的功能表，如表14．1-l所示，其中1*表示禁态。 由表可知，基本 RS触发器的输出在任何时候都是由输入信号决定的，这是它的动作 特点。 表14．1-1 由与非门构成的RS触发器的逻辑功能表
基本RS触发器是时钟双稳态触发器的基本组成部分，其作用是设置触发器初始状态，另外 它还可以构成按钮的防抖动电路及数据寄存器。 【例14．1-1】对于图14．1-1(a)所示的基本RS触发器，若输入端所加电压波形如图14．1-7 所示，试画出触发器输出端Q和Q的电压波形。 【解】根据表 14 ． 1-1 可以画出触发器输出端的波形如图 14 ． 1-7 所示。由图可见，当 RD=SD=0时，输出Q=Q=1，触发器为禁态。而当RD=SD=0过后，RD=SD=1时，触发器的状态不 定，为不定态。
图14．1-20 J=0、K=1且触发器原态为“1”的情况 图14．1-21 J=1、K=0且触发器原态为“0”的情况 图14．1-22 J=l、K=0且触发器原态为“1”的情况
电工电子技术与技能(中职)第十四章PPT课件
.
35
活动一 基本RS触发 器
活动二 时钟控制触发 器
一、JK触发器 图14-31所示是JK触发器的图形符号。图中，
时钟脉冲输入端处的小圆圈表示CP下降沿有效； 若没有小圆圈，则表示CP上升沿有效。
.
36
活动一 基本RS触发 器
活动二 时钟控制触发 器
.
37
活动一 基本RS触发 器
活动二 时钟控制触发 器
活动三 与或非门
活动四 异或门
.
13
活动三 与或非门
活动四 异或门
当两个输入端输入的逻辑信号相同（同为 “0”或同为“1”）时，输出为“0”；如果两个 输入端输入的逻辑信号不相同（一个为“0”时， 另一个为“1”），输出就为“1”。这样的逻辑 关系称为异或逻辑，实现这种逻辑关系的门电 路称为异或门。
.
10
活动一 与非门
活动二 或非门
.
11
活动三 与或非门
活动四 异或门
如图14-9a所示，将两个与门、一个或门 和一个非门按“与→或→非”的顺序连接起来， 输入信号到输出信号之间要经过“与”“或”“非”3 种逻辑处理，因此，人们称这种复合门电路为 “与或非门”，用图14-9b所示的符号表示。
.
12
第十四章
组合逻辑电路和时序逻辑 电路
.
1
目录:
任务一 任务二 任务三
组合逻辑电路 编码器 译码器
.
2
目录:
任务四 任务五 任务六
集成触发器 寄存器 计数器
.
3
学习目标：
了解组合逻辑电 路的特点，并会用逻 辑运算进行化简
理解逻辑电路的 分析方法和设计方法
.
4
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14.1 双稳态触发器
触发器有两个重要的特点： 触发器有两个重要的特点： （1）触发器有两个可能的稳定工作状态 ） （2）触发器具有记忆功能 ）
14.1.1 基本RS触发器 基本RS RS触发器
SD 1 &
电路组成及工作原理
(1) 设 SD = 1 ， RD = 0
•
0 0 1
Q
初始状态为“1”： 初始状态为“1”：
SD
K
CP
&
R
Q
J
SD C 主 RD Q & S
R Q SD C 从 RD Q S RD
Q
Q
1
主触发器
S=J Qn R=K Qn
（4）J=K=1，Qn+1=Qn ） ，
JK触发器特性表 触发器特性表 J 0 0 1 1 0 0 1 1 K 0 0 0 0 1 1 1 1 Qn 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 Qn+1 Qn 保持功能 1 置 1 功能 0 置 0 功能 Qn 计数功能
则 Qn+1=1， Qn+1=0 ， Q Q
•
0 1
(3) 设 SD = RD = 1 则 Qn = Qn+1
RD
1
&
•
10
Q
(4) SD = RD = 0 SD 0 &
禁用
•
1
Q
特性表
SD RD Qn Qn+1
RD 0 &
•
1
Q
简化特性表
SD RD Q 1 0 0 0 1 1 1 1 不变 0 0 不定，禁止 不定，
SD
K
CP
&
R
Q
J
SD C 主 RD Q & S
R Q SD C 从 RD Q S RD
Q
Q
主触发器
S=J Qn R=K Qn
1 主从型触发器的特点： 主从型触发器的特点：CP=1时，输入信号进入主 时 触发器，从触发器CP=0被封锁；当CP=0时，主触 被封锁； 触发器，从触发器 被封锁 时 发器被封锁，从触发器开启。 发器被封锁，从触发器开启。下降沿触发
SD
&
G5 1 1
&
0
1 1
&
G1
G3 1 1
Q
D
&
G6 0 0 1
&
G4 1
&
G2 0 0
Q
RD CP
SD
&
0 G5 0
&
1
1 0
&
G1
G3 1 0
Q
D
&
G6 1 0 1
&
G4 1
&
G2 0 1
Q
RD CP
已知维持阻塞型D触发器 触发器CP和 端的波形 端的波形， 例：已知维持阻塞型 触发器 和D端的波形，试 画出输出端Q的波形 的波形。 画出输出端 的波形。
清零 串行输入 DO
CP Q0 Q1 Q2 Q3
•
RD D C
•
RD D C
•
RD D C
• •
• •
CP D0 Q0 Q1 Q2 Q3
•
RD • 串行输出 D C
移位脉冲
CP D0 Q0 Q1 Q2 Q3
•
F0
F1
F2
F3
1 1 1 1 0 1
1 0
串行输入串行输出
状态表 Q0 Q1 Q2 Q3 位 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1
SB1
D Q1 CP Q1
RD
D
SB2
•
SB3
• • •
•
SB4
•
&
D CP Q2 D RD 0 Q3 D CP Q3 D RD Q4 D D CP Q4 RD
& CLR
Q2 1
1
1 0
&
1 2
3
0 1
14 .2. 1 数码寄存器
Q3
取出 清零
&
14.2 寄存器
并行输入并行输出方式。 N个触发器可寄存 位二进制数码， 个触发器可寄存N位二进制数码 并行输入并行输出方式。 个触发器可寄存 位二进制数码， Q2
为了免除CP=1期间输入控制电平不许改变 期间输入控制电平不许改变 为了免除 的限制，可采用边沿触发方式。其特点是： 边沿触发方式 的限制，可采用边沿触发方式。其特点是：触 发器只在时钟跳转时发生翻转，而在CP=1或 发器只在时钟跳转时发生翻转，而在 或 CP=0期间，输入端的任何变化都不影响输出。 期间， 期间 输入端的任何变化都不影响输出。Biblioteka D & SS
C 01 0 &
1 01
SD
B &
符号
•
Q S
RD
Q
CP
•
D A 11 0 & 001 &
CP
R
Q
SD
R
•
Q
(1) S = R = 0
Qn = Qn+1
RD (2) S = 1 ， R = 0 ， Qn+1=1 (4) S = R= 1 禁用
(3) S = 0 , R = 1 ， Qn+1 =0
14.1.3 D触发器 D触发器
结构形式： 结构形式：维持阻塞型 D触发器特性表 触发器特性表
RD D Q Q
D Qn 0 0 1 1 Qn+1=D 0 1 0 1
Qn+1 0 0 置0 0 Qn+1跟随D 跟随 1 1置1 1
>C
SD
符号
特性方程
触发方式：边沿触发型，且上升沿有效。 触发方式：边沿触发型，且上升沿有效。
CP
D Q
14.1.4 T触发器及T´触发器 触发器及T T触发器 触发器
RD T Q Q
T触发器特性表 触发器特性表
T Qn 0 0 1 1 0 1 0 1
Qn+1 0 Qn 保持功能 1 1 Qn 计数功能 0
>C
SD
符号 特性方程
Qn+1=TQn+TQn
T’触发器 触发器 仅具有计数功能
T触发器：当T=1时， Qn+1=Qn 触发器： 触发器 时
控制端： ） 控制端： 1） SB SA=00，CP上升沿到后，输出不变。 上升沿到后， （ ， 上升沿到后 输出不变。 上升沿到后， （2） SB SA=01，CP上升沿到后，右移。 ） ， 上升沿到后 右移。 上升沿到后， （3） SB SA=10，CP上升沿到后，左移。 ） ， 上升沿到后 左移。 上升沿到后， （4） SB SA=11，CP上升沿到后，并行输入。 ） ， 上升沿到后 并行输入。
特性方程 Qn 00 01
JK
11 10
0 0 1 1 1 1 0 0 1
0
Qn+1跟随 J变化 变化
Qn+1=J Qn+K Qn
J K 触发器逻辑符号
&
J
Q
&
J
Q
JK触发器 触发器 简化特性表
SD >C RD &K
Q
SD >C RD &K
Q
主从型 下降沿触发
边沿触发型 且下降沿触发
J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn
SD
K
CP
&
R
Q/
Q
J
SD C 主 RD Q & S
Q
/
R Q SD C 从 RD Q S RD
Q
Q
主触发器
S=J Qn R=K Qn
1
（1）J=K=0，Qn+1= Qn ） ， Qn=0，S=J Qn=0，R=K Qn=0， Qn+1= Qn =0 ， ， （2）J=0，K=1 ） ， Qn=1，S=J Qn=0，R=K Qn=1， Qn+1 = S= 0 ， ，
RD
Q Q
>C
SD
D
例：
已知CP和 的 已知 和A的 波形，画出Q 波形，画出 1、 Q2的波形。 的波形。
A
SD
Q
CP
CP
D F 1 >C Q RD
SD Q J > C F2 K Q
RD1=SD2=A C1=C2=CP D1=Q2 J2=Q1 K2=Q1
A
Q1 Q（D） 2 ） Q1 J） （ ）
第14章 14章
触发器和时序逻辑电路
14.1 双稳态触发器 14.2 寄存器 14.3 计数器 *时序电路的分析
组合逻辑电路的特点： 无记忆” 组合逻辑电路的特点： 无记忆” “无记忆 某一时刻的输出状态仅由该时刻的输入信号决定。 某一时刻的输出状态仅由该时刻的输入信号决定。 组成:只逻辑门电路 组成 只逻辑门电路 时序逻辑电路的特点： 有记忆” 时序逻辑电路的特点： 有记忆” “有记忆 某一时刻的输出状态不仅与输入信号有关,还 某一时刻的输出状态不仅与输入信号有关 还 与电路原来的输出状态有关。 原来的输出状态有关 与电路原来的输出状态有关。 组成:逻辑门、 组成 逻辑门、触发器 逻辑门
CP T J K
3. D触发器转换为 触发器转换为J-K触发器 触发器转换为 触发器 Qn+1=J Qn+K Qn D=J Qn+K Qn =J Qn K Qn Qn+1=D