第三章时序逻辑
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0 1
0
1
此时输出Q=0或Q=1
1
都是可能的，因此是
?
不可控制的。
称“输入S=0, R=0”
为“不稳”，禁止它 1
?
出现。
课堂作业3.2
• 重复刚才的分析过程，写出基本SR锁存器的变 化情况。即分析输入和输出的对应情况。
真值表
RS
01 10 00 11
QQ
01 10 不稳（Ф）
保持
R：置零或复位端（低电平置零，逻辑符号上用小圆圈表示） S：置1或置位端（低电平置１） Q：触发器原端或1端
1 从卡诺图如何得到这个约束条件？
状态图 描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图 10
×1
0
1
1×
01 ①当触发器处在0状态，即Qn=0时，若输入信号RS＝01或 11，触发器仍为0状态；
若RS＝10，触发器就会翻转成为1状态。
②当触发器处在1状态，即Qn=1时，若输入信号RS＝10或 11，触发器仍为1状态； 若 RS＝01，触发器就会翻转成为0状态。
这里D锁存器解决了这个问题。
但奇怪的是：D触发器好像什么都没做？
图3.8。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
课堂作业3.5
• 默写：D锁存器的状态方程。
• 看图3.8，说明D触发器“做“了什么。（输 出Q和输入D是完全一样的吗？为什么不一 样）
3.2 触发器 flip-flop
• 3.2.1 SR触发器 • 3.2.2 D触发器 • 3.2.3 JK触发器 • 3.2.4 触发器的应用和时间参数
三种形式的触发 器逻辑符号，时钟 端C处：
不带小圆圈：表 示时钟信号为正脉 冲；
负反馈 negative feedback
Xi +
Xd 基本放大 Xo
•
X–f
电路A
反馈 电路F
课堂作业3.1： Xon+1 = A (Xi - FXon)
如果A=10，Xi=1，F=0.01，请画出Xo的变化曲 线，并指出Xo最后稳定在什么值。
例如：T=0时刻，Xi=1，Xf=0, Xd=1,Xo0=10; T=1时刻，Xi=1，Xf=0.1, Xd=0.9,Xo1=9;
第三章 时序逻辑
返回目录
如何用逻辑门实现时序电路？
组合电路：输入决定输出 时序电路：有时间记忆功能，当前输出和当 前的输入有关，和以前的输入也有关。
逻辑门 + 反馈 = 时序电路
反馈：输出－>影响－>输入。 前一次的输出影响现在的输入－>从而当前的 输出受到上一次的输出影响。
• 开环控制 • 闭环控制：正反馈，负反馈
约束条件，不 能同时为1
门控SR锁存器真值表
RS
00 01 10 11
Qn+1
Qn 1 0 Ф
课堂作业3.4
• 默写：门控SR锁存器的状态方程。 • 画：门控SR锁存器的状态图。
继续改进： 解决SR锁存器存在“不稳”态的问
题。 这就是D锁存器。
状态方程：Qn+1=D SR锁存器的S和R的取值受到约束，即不能同 时为1。
1788年： 博尔顿& 瓦特引擎
3.1 锁存器
• 3.1.1 锁存器的基本特性 • 3.1.2 基本SR锁存器 • 3.1.3 门控SR锁存器 • 3.1.4 门控D锁存器
电路图与逻辑符号
R，S ：输入； Q， Q ：输出
由与非门构成的基本SR锁存器的电路及符号
以下几页很关键！
输入S、R共有4种可能的情况，下面逐一讨论。 输出确定的情况：
Q ：触发器非端或0端
功能真值表及特征方程
状态转换真值表：输入信号与原态、 次态之间的关系
Qn+1的卡诺图
Qn ：原状态或现态（输入） Qn+1：新状态或次态（输出）
功能真值表
R
S
Qn
0
0
0
001
0
1
0
0
1
1
1
0
0
101
1
1
0
1
1
1
Qn+1
Ф Ф
状态方程
0 0 1
QRn1
S
S RQn 1
1
0
约束条件：R、S不能同时为零。
1 0
0
1
0 1
1
0
输入S=1、R=1 ，而输出Q有2种情况？ 可以接受吗？
1 1
1
0
1 0
1
1
下面考虑状态的变化
(1)原状态S=0, R=1，输出Q=1； 新状态S=1, R=1，输出Q=1。 如果考虑原状态到新状态的连续变化，那么“输入S=1,
R=1，输出Q=1”的情况是确定的。不可能出现输出Q=0。 因 此“状态保持不变”。
......
第一个控制系统：1788年，瓦特设计离心式调速 器，用于控制蒸汽机速度。利用了负反馈的原理
离心式调速器中有二颗重 球，其旋转速度和蒸汽机相 同。 （1）蒸汽机的速度提高时 ，重球因离心力移到调速器 的外侧，因此会带动机构， 关闭蒸汽机进气阀门，降低 蒸汽机速度。
当蒸汽机速度过低时，重 球会移到调速器的内侧，会 再开启蒸汽机进气阀门，增 加蒸汽机速度。
但是如果考虑从原状态到新状态的连续变化，那么 只能出现Q=0或Q=1其中之一，不会都出现。
S=1, R=1的情况称为“状态保持”。
输入S=0, R=0，输出Q=1，是确定的。但是 书上说是“不稳”，为什么？
0 1
0
1
如果“输入S=0, R=0，输出Q=1”是原状态， 新状态是“输入S=1, R=1”，此时输出Q＝？
3.2 触发器
锁存器虽然能记忆一位二进制数，但接受的 输入数据是在允许使能信号EN控制下进行。存在 当EN受干扰（开关变化），保存数据生变的问题。
为了提高锁存器工作的可靠性，推出了边沿方 式工作的触发器。触发器是一种同步双稳态器件。 同步是指触发器的记忆状态按时钟脉冲（CLK） 规定的起动指示点（脉冲边沿）来改变。触发器 可以在时钟脉冲的正沿（上升沿）改变状态，也 可以在时钟脉冲的负沿（下降沿）改变状态。
0 1
0 1
1 1
1
0
(2)原状态S=1, R=0，输出Q=0； 新状态S=1, R=1，输出Q=0。 如果考虑原状态到新状态的连续变化，那么“输入S=1,
R=1，输出Q=0”的情况是确定的。不可能出现输出Q=1。 因 此“状态保持不变”。
1 0
1 0
1 0
1
1
因此虽然输入S=1, R=1，输出可能有两种情况：Q=0 或Q=1，表面看起来这是不可控制的，
课堂作业3.3
• 默写：基本SR锁存器的状态方程。 • 画：基本SR锁存器的状态图。
S和 R同时 0 为 Q,Q同1为
真值表
EN=1， 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
状态方程
Qn1
S RQn
SR 0
0
1
此时输出Q=0或Q=1
1
都是可能的，因此是
?
不可控制的。
称“输入S=0, R=0”
为“不稳”，禁止它 1
?
出现。
课堂作业3.2
• 重复刚才的分析过程，写出基本SR锁存器的变 化情况。即分析输入和输出的对应情况。
真值表
RS
01 10 00 11
01 10 不稳（Ф）
保持
R：置零或复位端（低电平置零，逻辑符号上用小圆圈表示） S：置1或置位端（低电平置１） Q：触发器原端或1端
1 从卡诺图如何得到这个约束条件？
状态图 描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图 10
×1
0
1
1×
01 ①当触发器处在0状态，即Qn=0时，若输入信号RS＝01或 11，触发器仍为0状态；
若RS＝10，触发器就会翻转成为1状态。
②当触发器处在1状态，即Qn=1时，若输入信号RS＝10或 11，触发器仍为1状态； 若 RS＝01，触发器就会翻转成为0状态。
这里D锁存器解决了这个问题。
但奇怪的是：D触发器好像什么都没做？
图3.8。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
课堂作业3.5
• 默写：D锁存器的状态方程。
• 看图3.8，说明D触发器“做“了什么。（输 出Q和输入D是完全一样的吗？为什么不一 样）
3.2 触发器 flip-flop
• 3.2.1 SR触发器 • 3.2.2 D触发器 • 3.2.3 JK触发器 • 3.2.4 触发器的应用和时间参数
三种形式的触发 器逻辑符号，时钟 端C处：
不带小圆圈：表 示时钟信号为正脉 冲；
负反馈 negative feedback
Xi +
Xd 基本放大 Xo
•
X–f
电路A
反馈 电路F
课堂作业3.1： Xon+1 = A (Xi - FXon)
如果A=10，Xi=1，F=0.01，请画出Xo的变化曲 线，并指出Xo最后稳定在什么值。
例如：T=0时刻，Xi=1，Xf=0, Xd=1,Xo0=10; T=1时刻，Xi=1，Xf=0.1, Xd=0.9,Xo1=9;
第三章 时序逻辑
返回目录
如何用逻辑门实现时序电路？
组合电路：输入决定输出 时序电路：有时间记忆功能，当前输出和当 前的输入有关，和以前的输入也有关。
逻辑门 + 反馈 = 时序电路
反馈：输出－>影响－>输入。 前一次的输出影响现在的输入－>从而当前的 输出受到上一次的输出影响。
• 开环控制 • 闭环控制：正反馈，负反馈
约束条件，不 能同时为1
门控SR锁存器真值表
RS
00 01 10 11
Qn+1
Qn 1 0 Ф
课堂作业3.4
• 默写：门控SR锁存器的状态方程。 • 画：门控SR锁存器的状态图。
继续改进： 解决SR锁存器存在“不稳”态的问
题。 这就是D锁存器。
状态方程：Qn+1=D SR锁存器的S和R的取值受到约束，即不能同 时为1。
1788年： 博尔顿& 瓦特引擎
3.1 锁存器
• 3.1.1 锁存器的基本特性 • 3.1.2 基本SR锁存器 • 3.1.3 门控SR锁存器 • 3.1.4 门控D锁存器
电路图与逻辑符号
R，S ：输入； Q， Q ：输出
由与非门构成的基本SR锁存器的电路及符号
以下几页很关键！
输入S、R共有4种可能的情况，下面逐一讨论。 输出确定的情况：
Q ：触发器非端或0端
功能真值表及特征方程
状态转换真值表：输入信号与原态、 次态之间的关系
Qn+1的卡诺图
Qn ：原状态或现态（输入） Qn+1：新状态或次态（输出）
功能真值表
R
S
Qn
0
0
0
001
0
1
0
0
1
1
1
0
0
101
1
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1
Qn+1
Ф Ф
状态方程
0 0 1
QRn1
S
S RQn 1
1
0
约束条件：R、S不能同时为零。
1 0
0
1
0 1
1
0
输入S=1、R=1 ，而输出Q有2种情况？ 可以接受吗？
1 1
1
0
1 0
1
1
下面考虑状态的变化
(1)原状态S=0, R=1，输出Q=1； 新状态S=1, R=1，输出Q=1。 如果考虑原状态到新状态的连续变化，那么“输入S=1,
R=1，输出Q=1”的情况是确定的。不可能出现输出Q=0。 因 此“状态保持不变”。
......
第一个控制系统：1788年，瓦特设计离心式调速 器，用于控制蒸汽机速度。利用了负反馈的原理
离心式调速器中有二颗重 球，其旋转速度和蒸汽机相 同。 （1）蒸汽机的速度提高时 ，重球因离心力移到调速器 的外侧，因此会带动机构， 关闭蒸汽机进气阀门，降低 蒸汽机速度。
当蒸汽机速度过低时，重 球会移到调速器的内侧，会 再开启蒸汽机进气阀门，增 加蒸汽机速度。
但是如果考虑从原状态到新状态的连续变化，那么 只能出现Q=0或Q=1其中之一，不会都出现。
S=1, R=1的情况称为“状态保持”。
输入S=0, R=0，输出Q=1，是确定的。但是 书上说是“不稳”，为什么？
0 1
0
1
如果“输入S=0, R=0，输出Q=1”是原状态， 新状态是“输入S=1, R=1”，此时输出Q＝？
3.2 触发器
锁存器虽然能记忆一位二进制数，但接受的 输入数据是在允许使能信号EN控制下进行。存在 当EN受干扰（开关变化），保存数据生变的问题。
为了提高锁存器工作的可靠性，推出了边沿方 式工作的触发器。触发器是一种同步双稳态器件。 同步是指触发器的记忆状态按时钟脉冲（CLK） 规定的起动指示点（脉冲边沿）来改变。触发器 可以在时钟脉冲的正沿（上升沿）改变状态，也 可以在时钟脉冲的负沿（下降沿）改变状态。
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1 1
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(2)原状态S=1, R=0，输出Q=0； 新状态S=1, R=1，输出Q=0。 如果考虑原状态到新状态的连续变化，那么“输入S=1,
R=1，输出Q=0”的情况是确定的。不可能出现输出Q=1。 因 此“状态保持不变”。
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1 0
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因此虽然输入S=1, R=1，输出可能有两种情况：Q=0 或Q=1，表面看起来这是不可控制的，
课堂作业3.3
• 默写：基本SR锁存器的状态方程。 • 画：基本SR锁存器的状态图。
S和 R同时 0 为 Q,Q同1为
真值表
EN=1， 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
状态方程
Qn1
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