1、第十章第十章 觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路 10.1 概述概述一、觸發(fā)器一、觸發(fā)器.概念：概念：能夠存儲(chǔ)位二值信號(hào)的基本單元電路。能夠存儲(chǔ)位二值信號(hào)的基本單元電路。.特點(diǎn)：特點(diǎn)：（）有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)：和。（）有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)：和。（）（）在適當(dāng)輸入信號(hào)作用下，可從一種狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一在適當(dāng)輸入信號(hào)作用下，可從一種狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)；種狀態(tài)； 在輸入信號(hào)取消后，能將獲得的新狀態(tài)保存下來。在輸入信號(hào)取消后，能將獲得的新狀態(tài)保存下來。（3）有兩個(gè)互不輸出）有兩個(gè)互不輸出Q和和3. 觸發(fā)方式：觸發(fā)方式：電平觸發(fā)、脈沖觸發(fā)和邊沿觸發(fā)。 Q按照觸發(fā)器邏輯功能的不同分為：按照觸發(fā)器邏輯功能的不同

2、分為：RS觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、觸發(fā)器、T觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸發(fā)器等；觸發(fā)器等；4. 觸發(fā)器分類觸發(fā)器分類二、觸發(fā)器的初態(tài)和次態(tài)二、觸發(fā)器的初態(tài)和次態(tài)初態(tài)初態(tài)(現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài))：Qn()次態(tài)：次態(tài)：Qn+1(*)初態(tài)初態(tài)(現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài))：觸發(fā)器在輸入信號(hào)作用之前的輸出狀態(tài)；：觸發(fā)器在輸入信號(hào)作用之前的輸出狀態(tài)；次態(tài)：觸發(fā)器在輸入信號(hào)作用之后的輸出狀態(tài)；次態(tài)：觸發(fā)器在輸入信號(hào)作用之后的輸出狀態(tài)；三、觸發(fā)器邏輯功能描述方法三、觸發(fā)器邏輯功能描述方法功能表（特性表）、特性方程、功能表（特性表）、特性方程、狀態(tài)圖、波形圖狀態(tài)圖、波形圖 基本基本R-S觸發(fā)器是直接觸發(fā)器是直接復(fù)位（復(fù)位（Reset）、置位）

3、、置位（Set）觸發(fā)器的簡(jiǎn)稱。電路簡(jiǎn)單，是觸發(fā)器的簡(jiǎn)稱。電路簡(jiǎn)單，是所有觸發(fā)所有觸發(fā)器的基礎(chǔ)器的基礎(chǔ)，它將輸出信號(hào)反饋到輸入，可以實(shí)現(xiàn)，它將輸出信號(hào)反饋到輸入，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出狀態(tài)的鎖定。對(duì)輸出狀態(tài)的鎖定。10.1.1 基本RS觸發(fā)器(與非門構(gòu)成)&SRQQQ和和 為觸發(fā)器的互補(bǔ)輸出端；為觸發(fā)器的互補(bǔ)輸出端；R和和S為輸入端。為輸入端。R置置“0”端端或或復(fù)位端，復(fù)位端，S置置“1”端端或或置位端置位端Q低電平有效低電平有效邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)RSQQ10.1.1 基本RS觸發(fā)器(與非門構(gòu)成)1、電路組成及邏輯符號(hào)、電路組成及邏輯符號(hào) 觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系(1) R=

4、1，S= 00101設(shè)觸發(fā)器原設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為態(tài)為“0”態(tài)態(tài)。010翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)態(tài).& G1& G2.RSQQ1設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為“1”態(tài)態(tài)011100觸發(fā)器保持觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變態(tài)不變 結(jié)論結(jié)論: 不論觸不論觸 發(fā)器原來為何發(fā)器原來為何 種狀態(tài)，當(dāng)種狀態(tài)，當(dāng) R=1，S=0時(shí)時(shí)， 將使將使觸發(fā)器置觸發(fā)器置“1”或稱為或稱為置位置位。S稱為置位端。稱為置位端。置位置位.& G1& G2.RSQQ10(2) R=0，S=101設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為“1”態(tài)態(tài)011100翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為“0”態(tài)態(tài).& G1& G2.RSQQ01設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)態(tài)101100觸發(fā)器保持觸發(fā)器保持“0”態(tài)不變態(tài)

5、不變 結(jié)論結(jié)論: 不論不論 觸發(fā)器原來觸發(fā)器原來 為何種狀態(tài)，為何種狀態(tài)， 當(dāng)當(dāng) R=0， S=1時(shí)時(shí)， 將使將使觸發(fā)器觸發(fā)器 置置“0”或稱或稱 為為復(fù)位復(fù)位。R稱為復(fù)位端。稱為復(fù)位端。復(fù)位復(fù)位.& G1& G2.RSQQ(3) R=1，S=111設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為“1”010011 保持保持 “1”態(tài)態(tài).& G1& G2.RSQQ11設(shè)原態(tài)為設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)態(tài)101100觸發(fā)器保持觸發(fā)器保持“0”態(tài)不變態(tài)不變 當(dāng)當(dāng) R=1， S=1時(shí)，時(shí)， 觸發(fā)器觸發(fā)器保持保持 原來的狀態(tài)，原來的狀態(tài)， 即觸發(fā)器具即觸發(fā)器具 有有保持、記保持、記 憶功能憶功能。.& G1& G2.RSQQ(4) R = 0

6、，S = 01100.& G1& G2.RSQQ觸發(fā)器的輸出既不是觸發(fā)器的輸出既不是0態(tài)，也不是態(tài)，也不是1態(tài)態(tài)狀態(tài)不確定狀態(tài)不確定約束條件約束條件: S+R = 1當(dāng)當(dāng)S、R同時(shí)撤去時(shí)，輸出端同時(shí)撤去時(shí)，輸出端Q和和Q狀態(tài)不定。狀態(tài)不定。設(shè)計(jì)電路時(shí)此種情況應(yīng)避免設(shè)計(jì)電路時(shí)此種情況應(yīng)避免無論初態(tài)無論初態(tài)Q 為為0或或1，觸發(fā)器的次態(tài)，觸發(fā)器的次態(tài)和和 都為都為1。SR 觸發(fā)器的描述與組合電路的描述類似，但觸發(fā)器的描述與組合電路的描述類似，但有區(qū)別。最主要的區(qū)別就是有區(qū)別。最主要的區(qū)別就是要反映過去、現(xiàn)在要反映過去、現(xiàn)在和將來的不同狀態(tài)和將來的不同狀態(tài)。 通常使用通常使用特性表特性表、特性方程特

7、性方程、狀態(tài)圖狀態(tài)圖等工等工具來描述觸發(fā)器的功能。具來描述觸發(fā)器的功能。 (1)特性表特性表 RS說明說明R和和S是低電平有效是低電平有效(2) 特性方程特性方程將特性表轉(zhuǎn)換為卡諾圖，再將卡諾圖化簡(jiǎn)后得到的將特性表轉(zhuǎn)換為卡諾圖，再將卡諾圖化簡(jiǎn)后得到的方程即為特性方程。方程即為特性方程。nnQRSQ1特性方程特性方程1 SR約束條件約束條件011 1 100011110SRQn (3) 狀態(tài)圖狀態(tài)圖 01S=0 R=1S=1 R=0S=1 R=S= R=1當(dāng)當(dāng)S=1,R=1S=1,R=1時(shí)觸發(fā)器保持，狀態(tài)時(shí)觸發(fā)器保持，狀態(tài)保持保持0 0；當(dāng)當(dāng)S=0,R=1S=0,R=1時(shí)觸發(fā)器置位，狀態(tài)時(shí)觸發(fā)器

8、置位，狀態(tài)置置1 1；所以當(dāng)所以當(dāng)R=1R=1時(shí)，不管時(shí)，不管S S是多少，是多少，現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)/ /次態(tài)均為次態(tài)均為1 1；當(dāng)當(dāng)S=1,R=1S=1,R=1時(shí)觸發(fā)器保持，狀態(tài)時(shí)觸發(fā)器保持，狀態(tài)保持保持0 0；當(dāng)當(dāng)S=1,R=0S=1,R=0時(shí)觸發(fā)器置位，狀態(tài)時(shí)觸發(fā)器置位，狀態(tài)置置0 0；所以當(dāng)所以當(dāng)S=1S=1時(shí)，不管時(shí)，不管R R是多少，是多少，現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)/ /次態(tài)均為次態(tài)均為0 0；基本基本R-SR-S觸發(fā)器的優(yōu)缺點(diǎn)觸發(fā)器的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可獨(dú)立使用，也可組成其他類型觸發(fā)器。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可獨(dú)立使用，也可組成其他類型觸發(fā)器。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 輸入輸入R、S之間存在約束條件；之間存在約

9、束條件； 輸出直接受輸入影響輸出直接受輸入影響，無法控制其狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時(shí)刻。，無法控制其狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時(shí)刻。 使用范圍有限。使用范圍有限。基本基本RS觸發(fā)器的特點(diǎn)：觸發(fā)器的特點(diǎn)：總總 結(jié)結(jié)（1 1）有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端，有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。）有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端，有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。（2 2）有復(fù)位（）有復(fù)位（Q=0Q=0）、置位（）、置位（Q=1Q=1）、保持原狀態(tài)（記憶）三）、保持原狀態(tài)（記憶）三種功能。種功能。（3 3）R R為復(fù)位（置為復(fù)位（置0 0）輸入端，）輸入端，S S為置位（置為置位（置1 1）輸入端，可以）輸入端，可以是低電平有效，也可以是高電平有效，取決于觸發(fā)器的結(jié)是低電平有效，也可以是高電

10、平有效，取決于觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。構(gòu)。（4 4）由于反饋線的存在，無論是復(fù)位還是置位，有效信號(hào)只）由于反饋線的存在，無論是復(fù)位還是置位，有效信號(hào)只需要作用很短的一段時(shí)間，即需要作用很短的一段時(shí)間，即“一觸即發(fā)一觸即發(fā)”。10.1.2 其他類型觸發(fā)器其他類型觸發(fā)器 基本觸發(fā)器具有保持功能，輸出與輸入不象組合基本觸發(fā)器具有保持功能，輸出與輸入不象組合電路那樣一一對(duì)應(yīng)，輸入同為電路那樣一一對(duì)應(yīng)，輸入同為1，輸出可為狀態(tài)，輸出可為狀態(tài)0，也，也可為狀態(tài)可為狀態(tài) 1。 但基本觸發(fā)器又與組合電路類似，但基本觸發(fā)器又與組合電路類似，輸入任意時(shí)刻輸入任意時(shí)刻發(fā)生變化，輸出馬上跟著改變發(fā)生變化，輸出馬上跟著改變。 在

11、時(shí)序電路中，常常希望在時(shí)序電路中，常常希望輸入輸入信號(hào)信號(hào)只作為只作為輸出輸出變變化的條件化的條件，何時(shí)開始，何時(shí)開始翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)要要由由節(jié)拍器（節(jié)拍器（時(shí)鐘時(shí)鐘）來）來決定決定。顯然基本觸發(fā)器不具有這樣的功能。顯然基本觸發(fā)器不具有這樣的功能。 鐘控觸發(fā)器鐘控觸發(fā)器具有按時(shí)鐘拍節(jié)工作的特點(diǎn)。具有按時(shí)鐘拍節(jié)工作的特點(diǎn)。 在時(shí)鐘脈沖在時(shí)鐘脈沖CP控制控制的規(guī)定的規(guī)定時(shí)刻時(shí)刻按輸入信號(hào)決定的狀態(tài)按輸入信號(hào)決定的狀態(tài)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器，稱為鐘控觸發(fā)器。進(jìn)行翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器，稱為鐘控觸發(fā)器。 分類：分類：J-K觸發(fā)器觸發(fā)器D觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器邏輯功能邏輯功能同步式同步式主從型主從型維持阻塞型維持阻塞型邊沿

12、觸發(fā)型邊沿觸發(fā)型電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)觸發(fā)方式觸發(fā)方式 相同邏輯功能的觸發(fā)器，采用不同的電路結(jié)構(gòu)，便相同邏輯功能的觸發(fā)器，采用不同的電路結(jié)構(gòu)，便有不同的觸發(fā)方式。有不同的觸發(fā)方式。重點(diǎn)：重點(diǎn)：邏輯功能和觸發(fā)方式。邏輯功能和觸發(fā)方式。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 不同邏輯功能的觸發(fā)器，可通過外部連線進(jìn)行相互不同邏輯功能的觸發(fā)器，可通過外部連線進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。邏輯功能變化但是觸發(fā)方式不變。邏輯功能變化但是觸發(fā)方式不變。RS觸發(fā)器觸發(fā)器1.同步同步SR觸發(fā)器觸發(fā)器CLK=0時(shí)，門G3和G4的輸出為1，S、R端的信號(hào)無法通過G3和G4而影響輸出端狀態(tài)；CLK1時(shí)，工作情況與基本RS觸發(fā)器相同。觸發(fā)電路發(fā)生，使輸出Q和Q

13、根據(jù)S、R信號(hào)而改變狀態(tài)；同步同步SR觸發(fā)器的特性表觸發(fā)器的特性表10nnQSRQSR特性方程：特性方程：01110011110101011011100Qn+1QnQn同步同步RS觸發(fā)器是電平觸發(fā)方式，其特點(diǎn)為：觸發(fā)器是電平觸發(fā)方式，其特點(diǎn)為：在在CLK=1的全部時(shí)間里的全部時(shí)間里S和和R 信號(hào)都能通過門信號(hào)都能通過門G3和和G4加到基本加到基本RS觸發(fā)器上，所以在觸發(fā)器上，所以在CLK=1的全部時(shí)間里的全部時(shí)間里S和和R的變化都可引起的變化都可引起觸發(fā)器輸出的變化，這是同步觸發(fā)器輸出的變化，這是同步RS觸發(fā)器的特點(diǎn)。觸發(fā)器的特點(diǎn)。 時(shí)鐘脈沖作用期間（時(shí)鐘脈沖作用期間（CP=1），將輸入信號(hào)）

14、，將輸入信號(hào)D轉(zhuǎn)換成一轉(zhuǎn)換成一對(duì)對(duì)互補(bǔ)信號(hào)互補(bǔ)信號(hào)送至基本送至基本R-S觸發(fā)器，使基本觸發(fā)器，使基本R-S觸發(fā)器的輸觸發(fā)器的輸入只可能是入只可能是 01 或或10 ，從而消除了狀態(tài)不確定的現(xiàn)象。，從而消除了狀態(tài)不確定的現(xiàn)象。CP1）電路結(jié)構(gòu)：）電路結(jié)構(gòu)：2）工作原理：）工作原理：SR01110100CPSRCP1011CPDQn 0 Qn Qn 1 0 0Qn+11 1 1鐘控鐘控D 觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表2）工作原理：）工作原理：CPR1CP=1時(shí)，輸入端的兩個(gè)與非門時(shí)，輸入端的兩個(gè)與非門被打開，輸出由被打開，輸出由D決定決定CP=0時(shí)，輸入端的兩個(gè)與非門時(shí)，輸入端的兩個(gè)與非門被堵塞，輸出

15、保持原態(tài)被堵塞，輸出保持原態(tài)特性方程：特性方程：DQn 1CPDQn 0 Qn Qn 1 0 0Qn+11 1 1鐘控鐘控D 觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表鐘控鐘控D 觸發(fā)器狀態(tài)圖觸發(fā)器狀態(tài)圖01 1 101DQn3）邏輯功能描述）邏輯功能描述例：例：5.3 設(shè)初態(tài)為設(shè)初態(tài)為0CP鐘控鐘控D觸發(fā)器是電平觸發(fā)（電位觸發(fā)）方式觸發(fā)器是電平觸發(fā)（電位觸發(fā)）方式電平（電位觸發(fā)）觸發(fā)方式的工作特性電平（電位觸發(fā)）觸發(fā)方式的工作特性 電位觸發(fā)方式也叫電位觸發(fā)方式也叫電平觸發(fā)方式電平觸發(fā)方式，鐘控觸發(fā)器鐘控觸發(fā)器采用采用的就是電位觸發(fā)方式。的就是電位觸發(fā)方式。 很明顯，當(dāng)很明顯，當(dāng) CP=1 時(shí)，觸發(fā)器可以被輸入

16、信號(hào)觸發(fā)；時(shí)，觸發(fā)器可以被輸入信號(hào)觸發(fā)； 當(dāng)當(dāng) CP=0 時(shí)，觸發(fā)器不能被輸入信號(hào)改變，時(shí)，觸發(fā)器不能被輸入信號(hào)改變， 處于保持狀態(tài)。處于保持狀態(tài)。 這種在某一電平下這種在某一電平下可以隨時(shí)改變觸發(fā)器狀態(tài)可以隨時(shí)改變觸發(fā)器狀態(tài)的觸發(fā)的觸發(fā)方式稱為電位觸發(fā)方式。方式稱為電位觸發(fā)方式。 電位觸發(fā)方式的電位觸發(fā)方式的缺點(diǎn)缺點(diǎn)是是輸出在一個(gè)時(shí)間段都可能改輸出在一個(gè)時(shí)間段都可能改變，變，比如輸入端存在干擾時(shí)，輸出狀態(tài)會(huì)來回翻轉(zhuǎn)。抗比如輸入端存在干擾時(shí)，輸出狀態(tài)會(huì)來回翻轉(zhuǎn)。抗干擾能力不強(qiáng)。干擾能力不強(qiáng)。總結(jié)：電平觸發(fā)的觸發(fā)器的特點(diǎn)總結(jié)：電平觸發(fā)的觸發(fā)器的特點(diǎn)1、在、在CP為電平為電平0期間，觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)與

17、初態(tài)一樣。期間，觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)與初態(tài)一樣。2、在、在CP為電平為電平1期間，觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)隨著輸入信號(hào)的期間，觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)隨著輸入信號(hào)的狀態(tài)的改變可能發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)。也即只有當(dāng)狀態(tài)的改變可能發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)。也即只有當(dāng)CP=1時(shí)，時(shí)，觸發(fā)器的輸出才會(huì)受到輸入信號(hào)的影響。觸發(fā)器的輸出才會(huì)受到輸入信號(hào)的影響。CP 電位觸發(fā)方式為了避免在一個(gè)觸發(fā)周期之內(nèi)，電位觸發(fā)方式為了避免在一個(gè)觸發(fā)周期之內(nèi)，輸出端發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)，要求輸出端發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)，要求 CP=1 的時(shí)間滿足：的時(shí)間滿足： 不能太短不能太短，要保證觸發(fā)器能可靠翻轉(zhuǎn)。，要保證觸發(fā)器能可靠翻轉(zhuǎn)。 不能太長(zhǎng)不能太長(zhǎng)，只夠翻轉(zhuǎn)一次，不能出現(xiàn)第二次翻轉(zhuǎn)，只夠翻轉(zhuǎn)一

18、次，不能出現(xiàn)第二次翻轉(zhuǎn) 顯然，這對(duì)顯然，這對(duì)CP來說來說要求太高了要求太高了。 為了降低對(duì)為了降低對(duì)CP信號(hào)的要求，但還要保證輸出不信號(hào)的要求，但還要保證輸出不隨意翻轉(zhuǎn)，我們可以采用隨意翻轉(zhuǎn)，我們可以采用具有具有主從結(jié)構(gòu)主從結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器的觸發(fā)器， 它的特點(diǎn)是它的特點(diǎn)是狀態(tài)轉(zhuǎn)變只發(fā)生在狀態(tài)轉(zhuǎn)變只發(fā)生在某一時(shí)刻某一時(shí)刻，而不是某，而不是某一時(shí)段一時(shí)段。主主 從從 觸觸 發(fā)發(fā) 器器1.主從主從SR觸發(fā)器觸發(fā)器結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)電平觸發(fā)的結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)電平觸發(fā)的SR觸發(fā)器組成；觸發(fā)器組成；時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖CLK直接控制主觸發(fā)器，并通過反相器相連，以控制直接控制主觸發(fā)器，并通過反相器相連，以控制從觸發(fā)器。從觸發(fā)

19、器。（1 1）接收輸入）接收輸入信號(hào)過程信號(hào)過程CLK=1=1期間：期間：主觸發(fā)器控制主觸發(fā)器控制門門G G7 7、G G8 8打開，打開，接收輸入信號(hào)接收輸入信號(hào)S S、R,R,從觸發(fā)器控從觸發(fā)器控制門制門G G3 3、G G4 4封鎖，封鎖，其狀態(tài)保持不其狀態(tài)保持不變。變。1011結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（2 2）輸出信）輸出信號(hào)過程號(hào)過程CLK下降沿到下降沿到來時(shí)，主觸發(fā)來時(shí)，主觸發(fā)器封鎖，從觸器封鎖，從觸發(fā)器按照主觸發(fā)器按照主觸發(fā)器的狀態(tài)改發(fā)器的狀態(tài)改變。變。0111CLK下降沿到來時(shí)有效下降沿到來時(shí)有效因此，在一個(gè)因此，在一個(gè)CLK的變化周期的變化周期里觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)只可能里觸發(fā)器輸出端

20、的狀態(tài)只可能改變一次。改變一次。 101工作原理工作原理S=1 R=0時(shí)，時(shí)，CLK1期間主觸發(fā)器置期間主觸發(fā)器置1；CLK下降沿到達(dá)時(shí)，從觸發(fā)器置下降沿到達(dá)時(shí)，從觸發(fā)器置1，Qn+1=1。為置。為置1態(tài)態(tài)1010110S=0 R=1時(shí)，時(shí)，CLK1期間主觸發(fā)器置期間主觸發(fā)器置0；CLK下降沿到達(dá)時(shí)，從觸發(fā)器置下降沿到達(dá)時(shí)，從觸發(fā)器置0，Qn+1=0。為置。為置0態(tài)態(tài)010100S=0 R=0時(shí)，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變，時(shí)，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變， Qn+1=Qn。111S=1 R=1時(shí)，時(shí)，CLK1期間主觸發(fā)器輸出全為期間主觸發(fā)器輸出全為 1；CLK下降沿到達(dá)時(shí)，從觸發(fā)器置輸出全為下降沿到達(dá)

21、時(shí)，從觸發(fā)器置輸出全為 1 。為不定態(tài)。因。為不定態(tài)。因此，約束條件為此，約束條件為SR=0。1111特性方程：特性方程：10nnQSRQSR特性表（功能表）：特性表（功能表）：只在只在CP從從1變?yōu)樽優(yōu)?時(shí)有效時(shí)有效 在畫主從觸發(fā)器的波在畫主從觸發(fā)器的波形圖時(shí)，應(yīng)注意以下形圖時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：兩點(diǎn)：（1）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在時(shí)鐘脈沖的觸發(fā)生在時(shí)鐘脈沖的觸發(fā)沿（這里是下降發(fā)沿（這里是下降沿）。沿）。（2）判斷觸發(fā)器次態(tài)的）判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是時(shí)鐘脈沖下降依據(jù)是時(shí)鐘脈沖下降沿前一瞬間輸入端的沿前一瞬間輸入端的狀態(tài)。在下降沿來之狀態(tài)。在下降沿來之前，觸發(fā)器輸出處于前，觸發(fā)器

22、輸出處于保持態(tài)。保持態(tài)。例例5.4.1：設(shè)主從設(shè)主從SR觸發(fā)器的初始狀態(tài)觸發(fā)器的初始狀態(tài)Q=01）電路結(jié)構(gòu)）電路結(jié)構(gòu)CPCP1）電路結(jié)構(gòu)）電路結(jié)構(gòu) 主、從觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖反相；主、從觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖反相； 主觸發(fā)器主觸發(fā)器輸入端為輸入端為J、K，其輸出狀態(tài)為從觸發(fā)器的輸，其輸出狀態(tài)為從觸發(fā)器的輸入信號(hào)，入信號(hào)，從觸發(fā)器的狀態(tài)為最終狀態(tài)從觸發(fā)器的狀態(tài)為最終狀態(tài)。KJG 2G3G1G4G5G7G 6G 8G9QQmmC PQQ&1mRmSRS 由圖可見，主從觸發(fā)器結(jié)構(gòu)上分兩級(jí)，節(jié)拍上分兩由圖可見，主從觸發(fā)器結(jié)構(gòu)上分兩級(jí)，節(jié)拍上分兩拍。拍。第一拍：第一拍：主觸發(fā)器工作，接受輸入激勵(lì)，改變主觸發(fā)器工作

23、，接受輸入激勵(lì)，改變 Q主主狀態(tài)。從觸發(fā)器鎖定在以前狀態(tài)。狀態(tài)。從觸發(fā)器鎖定在以前狀態(tài)。 第二拍：第二拍：主觸發(fā)器鎖定在第一拍最后狀態(tài)，從觸發(fā)主觸發(fā)器鎖定在第一拍最后狀態(tài)，從觸發(fā)器始終跟隨該狀態(tài)，由于器始終跟隨該狀態(tài)，由于Q主主被鎖定，故被鎖定，故Q = Q主主。狀態(tài)不。狀態(tài)不再受再受JK的影響，的影響，克服了克服了“空翻空翻”現(xiàn)象現(xiàn)象。 CP=1時(shí)，時(shí)，G1、G2門打開，主觸發(fā)器狀態(tài)由門打開，主觸發(fā)器狀態(tài)由 JK 的輸入決定。而對(duì)于從觸發(fā)器，由于的輸入決定。而對(duì)于從觸發(fā)器，由于CP=0，G5、G6被封鎖，從觸發(fā)器狀態(tài)不變。被封鎖，從觸發(fā)器狀態(tài)不變。 CP=0時(shí)，時(shí)，G1、G2門被封鎖，主觸發(fā)

24、器狀態(tài)不變。門被封鎖，主觸發(fā)器狀態(tài)不變。而對(duì)于從觸發(fā)器，由于而對(duì)于從觸發(fā)器，由于CP=1，G5、G6打開，主觸打開，主觸發(fā)器狀態(tài)作用于從觸發(fā)器，且狀態(tài)相同。發(fā)器狀態(tài)作用于從觸發(fā)器，且狀態(tài)相同。nnnQKQJQ 1主從主從JK觸發(fā)器特性方程觸發(fā)器特性方程0 0 JK0 1 01 0 1 1 1 QnQn+1Qn主從主從 J-K特性表特性表功功 能能保持保持置置0置置1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)狀態(tài)圖狀態(tài)圖主從主從J-K 觸發(fā)器的輸出波形觸發(fā)器的輸出波形Q主主QJKCP 不過主從不過主從J-K觸發(fā)器存在觸發(fā)器存在“一次翻轉(zhuǎn)一次翻轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。即受現(xiàn)象。即受到干擾以后，觸發(fā)器輸出錯(cuò)誤的狀態(tài)，且干擾消失以到干擾以后，觸發(fā)器

25、輸出錯(cuò)誤的狀態(tài)，且干擾消失以后，無法恢復(fù)正常。這是不允許的！后，無法恢復(fù)正常。這是不允許的！ 為了使主從為了使主從J-K觸發(fā)器能正常實(shí)現(xiàn)預(yù)定的邏輯功能，觸發(fā)器能正常實(shí)現(xiàn)預(yù)定的邏輯功能，要求在要求在CP=1期間，期間，JK值不能變化值不能變化。一般使用。一般使用窄脈沖窄脈沖作為作為觸發(fā)觸發(fā)脈沖，脈沖，降低了抗干擾能力降低了抗干擾能力。& G1QQDCPSDRD& G2& G4& G3& G5& G6置置0維持線維持線置置1維持線維持線置置0阻塞線阻塞線置置1阻塞線阻塞線DQQ CP邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)總結(jié)：總結(jié)： 維持阻塞型維持阻塞型D觸發(fā)器只在觸發(fā)器只在時(shí)鐘上升沿時(shí)刻狀時(shí)鐘上升沿時(shí)刻狀態(tài)發(fā)生變化態(tài)

26、發(fā)生變化，其他時(shí)候均保持其他時(shí)候均保持。要求。要求D的有效值的有效值必須在必須在上升沿之前準(zhǔn)備好上升沿之前準(zhǔn)備好。抗干擾能力增強(qiáng)。抗干擾能力增強(qiáng)。CPDQn+1 1 1 0 0 0 10 正邊沿正邊沿D 觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表Qn+1QnQnQQJK CP邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)J K CP說明說明Qn+10 0 負(fù)邊沿負(fù)邊沿JK 觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表Qn+1QnQn保持保持0 1 1 0 0 11 1 1 0QnQn置置0置置1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn) 將將J-K觸發(fā)器的輸入觸發(fā)器的輸入端端J、K連接在一起用連接在一起用 T 表示構(gòu)成表示構(gòu)成 T 觸發(fā)器觸發(fā)器。 由于由于J=K，所以，所以T觸觸發(fā)器只具有發(fā)器

27、只具有J-K觸發(fā)器的觸發(fā)器的部分功能：部分功能：J=K=0時(shí)，保持；時(shí)，保持；J=K=1時(shí)，翻轉(zhuǎn)。時(shí)，翻轉(zhuǎn)。& G1& G2QQ& G4T& G3CP 0 T1Qn+1QT觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表功能功能保持保持翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)Q特性方程特性方程QTQTQn 1若若T1，則為，則為T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖，觸發(fā)器的狀態(tài)就發(fā)每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖，觸發(fā)器的狀態(tài)就發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)，生一次翻轉(zhuǎn)，Q端波形的頻率為時(shí)鐘頻率的端波形的頻率為時(shí)鐘頻率的一半，故這種觸發(fā)器可用作二分頻器。一半，故這種觸發(fā)器可用作二分頻器。 觸發(fā)器的觸發(fā)方式觸發(fā)器的觸發(fā)方式電平觸發(fā)方式：電平觸發(fā)方式：高、低電平觸發(fā)高、低電平觸發(fā)邊沿觸

28、發(fā)方式：邊沿觸發(fā)方式：上升沿、下降沿觸發(fā)上升沿、下降沿觸發(fā)CP低電平低電平觸發(fā)：觸發(fā)：CP高電平高電平觸發(fā)：觸發(fā)：CP下降沿下降沿觸發(fā)：觸發(fā)：CP上升沿上升沿觸發(fā)：觸發(fā)：10 時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)是時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)是 任一時(shí)刻的輸出不任一時(shí)刻的輸出不僅與當(dāng)前的輸入有關(guān)，還與以前的狀態(tài)有關(guān)。僅與當(dāng)前的輸入有關(guān)，還與以前的狀態(tài)有關(guān)。 時(shí)序電路與組合邏輯電路有著本質(zhì)的區(qū)別，它除時(shí)序電路與組合邏輯電路有著本質(zhì)的區(qū)別，它除包含包含組合電路組合電路外，重要的是包含有由外，重要的是包含有由觸發(fā)器觸發(fā)器構(gòu)成的構(gòu)成的存存儲(chǔ)電路儲(chǔ)電路，存在輸出到輸入的反饋，存在輸出到輸入的反饋。時(shí)序電路的特點(diǎn)：時(shí)序電路的特點(diǎn)：（

29、1）含有具有記憶元件（最常用的是觸發(fā)器）。）含有具有記憶元件（最常用的是觸發(fā)器）。（2）具有反饋通道。）具有反饋通道。組合電路組合電路X1XnY1Ym存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)電路Z1ZrQ1QmQ1Qk時(shí)序邏輯電路結(jié)構(gòu)框圖時(shí)序邏輯電路結(jié)構(gòu)框圖 1、電路的觸發(fā)方式：、電路的觸發(fā)方式：同步時(shí)序邏輯電路：同步時(shí)序邏輯電路：電路中所有觸發(fā)器的電路中所有觸發(fā)器的時(shí)鐘時(shí)鐘端是端是連在一連在一起的起的，存儲(chǔ)電路的狀態(tài)更新是在同一時(shí)刻同步進(jìn)行的。，存儲(chǔ)電路的狀態(tài)更新是在同一時(shí)刻同步進(jìn)行的。 同步邏輯電路通常工作速度較快，電路相對(duì)復(fù)雜。同步邏輯電路通常工作速度較快，電路相對(duì)復(fù)雜。異步時(shí)序邏輯電路：異步時(shí)序邏輯電路：電路中各

30、個(gè)觸發(fā)器的電路中各個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘端時(shí)鐘端不是相連不是相連的，可能的，可能各不相同各不相同，也可能某一局部相同，各部分之間不，也可能某一局部相同，各部分之間不同。總之，存儲(chǔ)狀態(tài)的更新是在不同時(shí)刻異步進(jìn)行的。同。總之，存儲(chǔ)狀態(tài)的更新是在不同時(shí)刻異步進(jìn)行的。 異步邏輯電路通常工作速度較慢，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。異步邏輯電路通常工作速度較慢，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。2、電路的輸出、電路的輸出/輸入關(guān)系：輸入關(guān)系：Mealy型：型：電路輸出是電路輸入和電路狀態(tài)的函數(shù)。即：電路輸出是電路輸入和電路狀態(tài)的函數(shù)。即：存儲(chǔ)電路的輸出反饋到組合電路與組合電路的輸入信存儲(chǔ)電路的輸出反饋到組合電路與組合電路的輸入信號(hào)共同決定時(shí)序電路的

31、輸出號(hào)共同決定時(shí)序電路的輸出 。Moore型：型：電路輸出僅為電路狀態(tài)的函數(shù)。即：存儲(chǔ)電電路輸出僅為電路狀態(tài)的函數(shù)。即：存儲(chǔ)電路的輸出就是時(shí)序電路的輸出路的輸出就是時(shí)序電路的輸出 ，沒有專門的外部輸出，沒有專門的外部輸出信號(hào)。信號(hào)。組合電路組合電路X1輸出輸出信號(hào)信號(hào)輸入輸入信號(hào)信號(hào)XnY1Ym存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)電路觸發(fā)器觸發(fā)器輸入信號(hào)輸入信號(hào)觸發(fā)器觸發(fā)器輸出信號(hào)輸出信號(hào)Z1ZrQ1QmQ1Qk組合電路組合電路內(nèi)部輸入內(nèi)部輸入組合電路組合電路內(nèi)部輸出內(nèi)部輸出 把把狀態(tài)變量狀態(tài)變量按規(guī)定的次序排列起來構(gòu)成的二進(jìn)按規(guī)定的次序排列起來構(gòu)成的二進(jìn)制代碼稱為該時(shí)刻時(shí)序電路的制代碼稱為該時(shí)刻時(shí)序電路的狀態(tài)狀態(tài)。

32、若狀態(tài)變量個(gè)。若狀態(tài)變量個(gè)數(shù)為數(shù)為n n，狀態(tài)數(shù)為，狀態(tài)數(shù)為M M，則，則M M2 2n n。 要完整地描述同步時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)和功能，須用要完整地描述同步時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)和功能，須用3組組方程：方程： 描述輸出變量與輸入變量和狀態(tài)變量之間關(guān)系的描述輸出變量與輸入變量和狀態(tài)變量之間關(guān)系的邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式 。 輸出輸出方程方程 描述驅(qū)動(dòng)變量與輸入變量、狀態(tài)變量之間關(guān)系的邏描述驅(qū)動(dòng)變量與輸入變量、狀態(tài)變量之間關(guān)系的邏輯表達(dá)式輯表達(dá)式 。 驅(qū)動(dòng)（激勵(lì)）驅(qū)動(dòng)（激勵(lì)）方程方程,r,) iQ,QX,(XHZnknnii2111,m,) iQ,QX,(XGYnknnii2111 描述次態(tài)與現(xiàn)態(tài)、驅(qū)動(dòng)

33、信號(hào)之間關(guān)系的邏輯表達(dá)式描述次態(tài)與現(xiàn)態(tài)、驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間關(guān)系的邏輯表達(dá)式 。與觸發(fā)器類型相關(guān)。與觸發(fā)器類型相關(guān)。 狀態(tài)狀態(tài)方程方程 上述上述3組方程確定后，電路的邏輯功能便確定。組方程確定后，電路的邏輯功能便確定。,k,) iQ,QZ,(ZFQnknrini21111 時(shí)序電路的幾個(gè)要素是：時(shí)序電路的幾個(gè)要素是： 輸入信號(hào)（有時(shí)可以沒有）輸入信號(hào)（有時(shí)可以沒有） 時(shí)鐘信號(hào)（是一種特殊的輸入）時(shí)鐘信號(hào)（是一種特殊的輸入） 存儲(chǔ)狀態(tài)：通常是觸發(fā)器的輸出存儲(chǔ)狀態(tài)：通常是觸發(fā)器的輸出Q。 輸出信號(hào)：通常是各觸發(fā)器輸出信號(hào)的邏輯組合，有輸出信號(hào)：通常是各觸發(fā)器輸出信號(hào)的邏輯組合，有 時(shí)直接以觸發(fā)器輸出作為最

34、終輸出。時(shí)直接以觸發(fā)器輸出作為最終輸出。 所謂分析，就是根據(jù)給定電路，確定輸入、觸發(fā)器狀所謂分析，就是根據(jù)給定電路，確定輸入、觸發(fā)器狀態(tài)與最終輸出之間的關(guān)系。態(tài)與最終輸出之間的關(guān)系。 描述時(shí)序邏輯電路可以用驅(qū)動(dòng)方程、狀態(tài)方程和輸出描述時(shí)序邏輯電路可以用驅(qū)動(dòng)方程、狀態(tài)方程和輸出方程，也可以用狀態(tài)表、狀態(tài)圖與時(shí)序圖方程，也可以用狀態(tài)表、狀態(tài)圖與時(shí)序圖 。1、同步時(shí)序邏輯電路的描述、同步時(shí)序邏輯電路的描述狀態(tài)圖狀態(tài)圖 反映同步時(shí)序電路反映同步時(shí)序電路狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)律及相應(yīng)輸入狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)律及相應(yīng)輸入/輸出取值輸出取值關(guān)系關(guān)系的有向圖。用圖形的方式表示輸入信號(hào)、現(xiàn)態(tài)、次態(tài)的有向圖。用圖形的方式表示輸入信號(hào)、

35、現(xiàn)態(tài)、次態(tài)以及輸出信號(hào)之間的關(guān)系以及輸出信號(hào)之間的關(guān)系 。QQn+1X/Y狀態(tài)表狀態(tài)表 用表格反映同步時(shí)序電路的用表格反映同步時(shí)序電路的輸出輸出Y、次態(tài)、次態(tài)Qn+1與與輸入輸入X和電路和電路現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài) Q 之間關(guān)系。之間關(guān)系。現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)次態(tài)次態(tài)輸入輸入第二種狀態(tài)表第二種狀態(tài)表 輸出輸出時(shí)序圖是時(shí)序電路的時(shí)序圖是時(shí)序電路的輸入、狀態(tài)和輸出輸入、狀態(tài)和輸出按時(shí)間順序變化的按時(shí)間順序變化的工作波形圖，是以工作波形圖，是以波形方式波形方式描述時(shí)序電路特性的一種方法描述時(shí)序電路特性的一種方法 時(shí)序圖時(shí)序圖Q Qn+1X Y現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)次態(tài)次態(tài)/輸出輸出輸入輸入QQn+1/Y第一種狀態(tài)表第一種狀態(tài)表 X （1）

36、寫出）寫出驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程和和輸出方程輸出方程 分析時(shí)序電路的關(guān)鍵在于存儲(chǔ)電路，所以要先寫出分析時(shí)序電路的關(guān)鍵在于存儲(chǔ)電路，所以要先寫出存儲(chǔ)電路的存儲(chǔ)電路的驅(qū)動(dòng)方程。驅(qū)動(dòng)方程。 假設(shè)電路中的存儲(chǔ)單元是假設(shè)電路中的存儲(chǔ)單元是 J-K觸發(fā)器，那我們就要看觸發(fā)器，那我們就要看一看一看 J 端、端、K端與誰相連，并用表達(dá)式寫出來。端與誰相連，并用表達(dá)式寫出來。 （2）根據(jù)觸發(fā)器的類型，寫出其根據(jù)觸發(fā)器的類型，寫出其特性方程特性方程，結(jié)合，結(jié)合驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)方程方程，求得，求得狀態(tài)方程狀態(tài)方程。 假設(shè)電路中使用的存儲(chǔ)電路是假設(shè)電路中使用的存儲(chǔ)電路是 J-K 觸發(fā)器，則寫出觸發(fā)器，則寫出 J-K 觸發(fā)器的特征方

37、程。觸發(fā)器的特征方程。 將第（將第（1）步得到的）步得到的J、K表達(dá)表達(dá)式代入即可。式代入即可。 （3）根據(jù)已有的狀態(tài)方程或驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程，列根據(jù)已有的狀態(tài)方程或驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程，列出出狀態(tài)表狀態(tài)表或畫出或畫出狀態(tài)圖狀態(tài)圖。 （4）總結(jié)概括時(shí)序電路的邏輯功能，需要時(shí)可以總結(jié)概括時(shí)序電路的邏輯功能，需要時(shí)可以畫出畫出工作波形圖工作波形圖。 例例10.1 分析圖示電路的邏輯功能分析圖示電路的邏輯功能（1）寫出驅(qū)動(dòng)方程）寫出驅(qū)動(dòng)方程QQQ0121DC1&CPFF0FF1FF2QQ1DC1QQ1DC1QQ2102100)(QQQQQQD 01QD 12QD （2）結(jié)合）結(jié)合D觸發(fā)器特性方程，寫出

38、狀態(tài)方程觸發(fā)器特性方程，寫出狀態(tài)方程 。DQn121010)(QQQQn011QQn112QQn（3）列出轉(zhuǎn)移狀態(tài)表、畫出轉(zhuǎn)）列出轉(zhuǎn)移狀態(tài)表、畫出轉(zhuǎn)移圖。移圖。 由狀態(tài)轉(zhuǎn)移表或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖可以分析該電路的功能：由狀態(tài)轉(zhuǎn)移表或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖可以分析該電路的功能： 在在 6 個(gè)狀態(tài)之間循環(huán)往復(fù)個(gè)狀態(tài)之間循環(huán)往復(fù) 有兩個(gè)狀態(tài)游離于循環(huán)之外，如果誤入這兩個(gè)狀態(tài)有兩個(gè)狀態(tài)游離于循環(huán)之外，如果誤入這兩個(gè)狀態(tài)可以自動(dòng)返回主循環(huán)。（游離于主循環(huán)的狀態(tài)稱為偏離可以自動(dòng)返回主循環(huán)。（游離于主循環(huán)的狀態(tài)稱為偏離狀態(tài)，進(jìn)入任一偏離狀態(tài)都可返回主循環(huán)時(shí)，稱該電路狀態(tài)，進(jìn)入任一偏離狀態(tài)都可返回主循環(huán)時(shí)，稱該電路具有具有自啟動(dòng)自

39、啟動(dòng)特性。）特性。） 對(duì)于上述時(shí)序電路的分析，我們已經(jīng)弄清了它的工對(duì)于上述時(shí)序電路的分析，我們已經(jīng)弄清了它的工作規(guī)律，我們可以稱該電路為作規(guī)律，我們可以稱該電路為 具有自啟動(dòng)功能的、具有自啟動(dòng)功能的、模模6計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。 10.3.1 10.3.1 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1 1什么是計(jì)數(shù)器？什么是計(jì)數(shù)器？就常用的集成電路計(jì)數(shù)產(chǎn)品而言，可以對(duì)其定義如下：就常用的集成電路計(jì)數(shù)產(chǎn)品而言，可以對(duì)其定義如下：計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器：是一種對(duì)輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的時(shí)序邏輯電路，是一種對(duì)輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的時(shí)序邏輯電路，被計(jì)數(shù)的脈沖信號(hào)稱作被計(jì)數(shù)的脈沖信號(hào)稱作“計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)脈沖”。 計(jì)數(shù)器在運(yùn)行時(shí)，所經(jīng)歷的狀態(tài)是周期性的，總是在有

40、計(jì)數(shù)器在運(yùn)行時(shí)，所經(jīng)歷的狀態(tài)是周期性的，總是在有限個(gè)狀態(tài)中循環(huán)，限個(gè)狀態(tài)中循環(huán)，通常通常將一次循環(huán)所包含的狀態(tài)總數(shù)稱為計(jì)將一次循環(huán)所包含的狀態(tài)總數(shù)稱為計(jì)數(shù)器的數(shù)器的“模模”。 計(jì)數(shù)器的分類：計(jì)數(shù)器的分類：計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器可逆計(jì)數(shù)器 (按計(jì)數(shù)功能按計(jì)數(shù)功能 )異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器(按工作方式按工作方式) 二二進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器十十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器 N 進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器(按進(jìn)位制按進(jìn)位制)計(jì)數(shù)器的作用：計(jì)數(shù)、定時(shí)、分頻、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖等計(jì)數(shù)器的作用：計(jì)數(shù)、定時(shí)、分頻、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖等1 1、同步計(jì)數(shù)器、同步計(jì)數(shù)器 1JC11K

41、1JC11K1JC11K1JC11KQ3Q2Q1Q01CP&FF0FF1FF2FF3QQQQQQQQ四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器 n位同步二進(jìn)制加位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的組成規(guī)法計(jì)數(shù)器的組成規(guī)律：當(dāng)律：當(dāng)Q0、Q1、Q2、Qn2都為都為1時(shí)，時(shí)，Qn1翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)。 CP脈沖到來時(shí)，脈沖到來時(shí)， Q0就翻轉(zhuǎn)一次；就翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)當(dāng)Q0為為1時(shí)，時(shí)，Q1才翻轉(zhuǎn)一次；才翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)當(dāng)Q0 、Q1都為都為1時(shí)，時(shí)，Q2才翻轉(zhuǎn)一次；才翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)當(dāng)Q0 、Q1 、Q2都為都為1時(shí)，時(shí)，Q3才翻轉(zhuǎn)一次。才翻轉(zhuǎn)一次。 二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器2 2、異步計(jì)數(shù)器、異步計(jì)數(shù)器

42、異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器1JC11K1JC11K1JC11K1JC11KQ3Q2Q1Q0CP &CP3CP2CP1CP0FF0FF1FF2FF3QQQQQQQQ由狀態(tài)表，可知該電路是由狀態(tài)表，可知該電路是8421碼十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器。碼十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器。3 3、集成計(jì)數(shù)器、集成計(jì)數(shù)器 （1）預(yù)置功能）預(yù)置功能 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器的LD或或LOAD為預(yù)置端，當(dāng)它為低電平時(shí)，可以使計(jì)為預(yù)置端，當(dāng)它為低電平時(shí)，可以使計(jì)數(shù)器置數(shù)為預(yù)先設(shè)置的值，即數(shù)器置數(shù)為預(yù)先設(shè)置的值，即Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0。 同步預(yù)置：同步預(yù)置：當(dāng)當(dāng)LD為低電平時(shí)，為低電平時(shí)，需要有時(shí)鐘信號(hào)的參與需要有時(shí)鐘信號(hào)的參與，

43、才能，才能實(shí)現(xiàn)預(yù)置功能；實(shí)現(xiàn)預(yù)置功能； 異步預(yù)置：異步預(yù)置：不需時(shí)鐘信號(hào)的配合，當(dāng)不需時(shí)鐘信號(hào)的配合，當(dāng)LD有效時(shí)馬上實(shí)現(xiàn)預(yù)置有效時(shí)馬上實(shí)現(xiàn)預(yù)置。（2）清零功能）清零功能 清零功能是當(dāng)清零功能是當(dāng)CLR有效（為低電平）時(shí)，將觸發(fā)器輸出直接有效（為低電平）時(shí)，將觸發(fā)器輸出直接清零，即清零，即Q3Q2Q1Q00000。清零功能也分為同步清零和異步清零。清零功能也分為同步清零和異步清零，其具體含義與同步預(yù)置、異步預(yù)置相同。，其具體含義與同步預(yù)置、異步預(yù)置相同。3 3、集成計(jì)數(shù)器、集成計(jì)數(shù)器 （3）可逆計(jì)數(shù)功能）可逆計(jì)數(shù)功能 可逆計(jì)數(shù)就是既可進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，也可進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，可逆計(jì)數(shù)就是既可進(jìn)行加法計(jì)數(shù)

44、，也可進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)加減控制有兩種實(shí)現(xiàn)方法即計(jì)數(shù)加減控制有兩種實(shí)現(xiàn)方法即加減控制方式加減控制方式和和雙時(shí)鐘方式。雙時(shí)鐘方式。（4）計(jì)數(shù)控制）計(jì)數(shù)控制 計(jì)數(shù)控制信號(hào)用來控制計(jì)數(shù)器是否進(jìn)行正常的計(jì)數(shù)，只計(jì)數(shù)控制信號(hào)用來控制計(jì)數(shù)器是否進(jìn)行正常的計(jì)數(shù)，只有當(dāng)計(jì)數(shù)控制信號(hào)有效時(shí)，計(jì)數(shù)器才進(jìn)行有效的計(jì)數(shù)。有當(dāng)計(jì)數(shù)控制信號(hào)有效時(shí)，計(jì)數(shù)器才進(jìn)行有效的計(jì)數(shù)。（5）進(jìn)位輸出）進(jìn)位輸出 計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)時(shí)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到最大計(jì)數(shù)狀態(tài)，進(jìn)位輸計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)時(shí)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到最大計(jì)數(shù)狀態(tài)，進(jìn)位輸出端會(huì)輸出一個(gè)有效信號(hào)，該輸出端通常用于多片同步計(jì)數(shù)器出端會(huì)輸出一個(gè)有效信號(hào)，該輸出端通常用于多片同步計(jì)數(shù)器的的級(jí)聯(lián)級(jí)聯(lián) 常用中規(guī)模

45、常用中規(guī)模同步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器型型 號(hào)號(hào)模模 式式預(yù)預(yù) 置置清清 零零工作頻率工作頻率74LS162十進(jìn)制十進(jìn)制同同 步步同同 步步25MHz74LS160十進(jìn)制十進(jìn)制同同 步步異異 步步25MHz74LS168十進(jìn)制可逆十進(jìn)制可逆同同 步步無無40MHz74LS190十進(jìn)制可逆十進(jìn)制可逆異異 步步無無20MHz74ALS568十進(jìn)制可逆十進(jìn)制可逆同同 步步同同 步步20MHz74LS1634位二進(jìn)制位二進(jìn)制同同 步步同同 步步25MHz74LS1614位二進(jìn)制位二進(jìn)制同同 步步異異 步步25MHz74LS1934位二進(jìn)制可逆位二進(jìn)制可逆異異 步步異異 步步25MHz74LS1914位二進(jìn)制可

46、逆位二進(jìn)制可逆異異 步步無無20MHz74ALS5694位二進(jìn)制可逆位二進(jìn)制可逆同同 步步異異 步步20MHz74ALS8678位二進(jìn)制位二進(jìn)制同同 步步同同 步步115MHz74ALS8698位二進(jìn)制位二進(jìn)制異異 步步異異 步步115MHz 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)（1 1）74LS16174LS161四位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器四位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 同步預(yù)置同步預(yù)置 異步清零異步清零 保持保持 進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出41235671516CLK D0D1D2GNDQ3Q2Q1Vcc74161891011121413CLR3DLDENPENTQ0RCO功能：功能： 異步預(yù)置異步預(yù)置（2 2）74LS19074LS

47、190可預(yù)置四位同步可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器可預(yù)置四位同步可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出 加、減法計(jì)數(shù)加、減法計(jì)數(shù) 保持保持功能：功能：41235671516CLKD0D1D2GNDQ3Q2Q1Vcc74190891011121413CT3DLDMAX/MINQ0RCOD/U二二五五十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器7429074290 74290包含一個(gè)獨(dú)立的包含一個(gè)獨(dú)立的1 1位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)和一個(gè)獨(dú)立的獨(dú)立的異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（3 3）中規(guī)模集成異步計(jì)數(shù)器）中規(guī)模集成異步計(jì)數(shù)器 1J1K1J1K1J1K1J1KCPRRCPRR0010219192SdQ

48、QQQ0123CPRRCPRR0010219192QQ QQ0123/2/5&C1C1C1C1&SdSdSdRdRdRdRd. 7429074290的功能的功能： 異步清零異步清零 異步置數(shù)（置異步置數(shù)（置9 9） 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)4123567891011121314GNDVcc74LS29091NC92NC010210Q3Q0Q1Q2CPCPRRRR4 4、計(jì)數(shù)器的應(yīng)用、計(jì)數(shù)器的應(yīng)用1MN 已有計(jì)數(shù)器為已有計(jì)數(shù)器為N進(jìn)制，要構(gòu)成進(jìn)制，要構(gòu)成M進(jìn)制計(jì)數(shù)器且進(jìn)制計(jì)數(shù)器且N大于大于M時(shí)，必須從時(shí)，必須從N個(gè)計(jì)數(shù)狀態(tài)中選取個(gè)計(jì)數(shù)狀態(tài)中選取M個(gè)狀態(tài)個(gè)狀態(tài)作為有效計(jì)數(shù)狀態(tài)，而去掉多余的作為有效計(jì)數(shù)狀態(tài)，而去掉

49、多余的NM個(gè)狀態(tài)，個(gè)狀態(tài)，可通過計(jì)數(shù)器的可通過計(jì)數(shù)器的清零和預(yù)置清零和預(yù)置功能實(shí)現(xiàn)。功能實(shí)現(xiàn)。（1）清零法清零法： 同步清零同步清零，要構(gòu)成，要構(gòu)成M進(jìn)制計(jì)數(shù)器，應(yīng)在進(jìn)制計(jì)數(shù)器，應(yīng)在M1狀態(tài)狀態(tài)將計(jì)數(shù)器清零。將計(jì)數(shù)器清零。 異步清零異步清零，則應(yīng)在狀態(tài)，則應(yīng)在狀態(tài)M清零，因?yàn)榈竭_(dá)清零，因?yàn)榈竭_(dá)M狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)時(shí)，不需計(jì)數(shù)脈沖，清零立即實(shí)現(xiàn)，所以不需計(jì)數(shù)脈沖，清零立即實(shí)現(xiàn)，所以M不是有效計(jì)不是有效計(jì)數(shù)狀態(tài)，它只出現(xiàn)瞬間。數(shù)狀態(tài)，它只出現(xiàn)瞬間。 構(gòu)成任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器 例例1:1:采用采用清零法清零法利用利用74LS163四位同步計(jì)數(shù)器構(gòu)成四位同步計(jì)數(shù)器構(gòu)成12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（同步清

50、零、同步預(yù)置）進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（同步清零、同步預(yù)置） 當(dāng)當(dāng) Q3Q2Q1Q0=1011 時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。DDD1DCPCLKENPENTRCOQ0Q1Q2Q3&CLRLD74LS163 01230000000100100011010001010110011111011100101110101001100011101111例例2 2、用、用7416174161構(gòu)成模構(gòu)成模1010加法計(jì)數(shù)器。加法計(jì)數(shù)器。（異步清零、（異步清零、同步預(yù)置）同步預(yù)置） 復(fù)位法復(fù)位法（清零清零功能）功能） 當(dāng)當(dāng) Q3Q2Q1Q0=1010 時(shí)，時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。計(jì)數(shù)器清零。CLK0Q1Q2Q3Q0D1D2D3DLDCLRRCO74161ENTENP&1例例3 3、用、用7429074290構(gòu)成模構(gòu)成模7 7加法計(jì)數(shù)器。加法計(jì)數(shù)器。（異步清零）（異步清零） 復(fù)位法復(fù)位法（清零清零功能）功能） 當(dāng)當(dāng) Q3Q2Q1Q0=0111 時(shí)，時(shí)，計(jì)數(shù)器清零