3.0概述3.1觸發器3.2寄存器3.4時序邏輯電路的分析與設計3.3計數器3.5常用時序模塊及其應用

觸發器與時序邏輯電路相關知識回顧組合電路：不含記憶元件無反饋輸出與原來狀態無關。復習二、觸發器特點：三、觸發器分類：能夠存儲一位二進制信息的基本單元。1.有兩個能夠保持的穩定狀態，分別用來表示邏輯0和邏輯1。2.在適當輸入信號作用下，可從一種狀態翻轉到另一種狀態；在輸入信號取消后，能將獲得的新狀態保存下來。按觸發方式分：電位觸發方式、主從觸發方式及邊沿觸發方式。按邏輯功能分：R-S觸發器、D觸發器、J-K觸發器和T觸發器。一、觸發器概述基礎知識

3.1觸發器

3.1.1RS觸發器3.1.2JK觸發器New！3.1.3D觸發器3.1.4觸發器的相互轉換

3.1.1RS

觸發器

基礎知識★基本RS觸發器★鐘控RS觸發器★主從RS觸發器基本RS觸發器11101101一、電路圖與邏輯符號（2）由兩個“與非”門構成的R-S觸發器電路圖RD=1，SD=1，Q=0：=1兩個穩定狀態：RD=1，SD=1，Q=1：=0RD，SD：輸入RD、SD為1輸出不變（1）邏輯符號；Q，：輸出10真值表

RD

SD Q 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0不定（Ф）

1 1 不變 0001100111二、真值表RD=0，SD=1：=1，Q=0RD=1，SD=0：=0，Q=1RD=1，SD=1：、Q（不變）RD=0，SD=0：=Q=1，不穩定RD、SD同時變為1時，輸出不穩定。RD：置零或復位端（低電平置零，邏輯符號上用小圓圈表示。）：觸發器非端或0端真值表

RD

SD Q 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0不定（Ф）

1 1 不變 SD：置1或置位端（低電平置１）Q：觸發器原端或1端狀態轉換真值表及特征方程

狀態轉換真值表

RD SD Qn Qn+1

0 0 0 Ф 0 0 1 Ф 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 約束條件，不能同時為零。卡諾圖特征方程Qn

：原狀態或現態Qn+1：新狀態或次態

狀態轉換真值表：輸入信號與原態、次態之間的關系。鐘控RS

觸發器：CP=0：狀態不變增加一個控制輸入端，在其控制下，觸發器的狀態隨數據輸入變化。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：非法輸入

控制數據輸入端R、S通過“非”門作用于基本RS觸發器。CP=1：

基本RS觸發器輸入端均為1基礎知識真值表特征方程R S

Qn+1

0 0 Qn

0 1 1 1 0 0 1 1 ×

鐘控RS觸發器真值表

約束條件：RS不能同時為1基礎知識CP=1時，輸出將隨數據輸入而改變。

CP與R、S在“輸入”之意義上有何本質的區別？鐘控RS觸發器邏輯功能波形圖應用基礎？思考？！討論！有什么辦法使時鐘的作用更有效些？采用主從結構或者說使電路的工作更規范些？或者邊沿觸發形式基礎知識主從RS

觸發器：從觸發器主觸發器

3.1.2JK

觸發器

基礎知識★主從JK觸發器的結構★狀態圖與特征方程★計數應用★邊沿JK觸發器主從JK觸發器的結構邏輯符號Ｊ、Ｋ：輸入ＲＤ、ＳＤ：直接復位、置位端（因不受ＣＰ限制，也稱為異步置０、置１端）ＣＰ：時鐘控制輸入基礎知識Ｑ、：輸出端主觸發器從觸發器真值表

K J

Qn+1

0 0 Qn

1 0 0 0 1 1 1 1 主從JK

觸發器的結構由兩個鐘控ＲＳ觸發器構成Ｋ與Ｒ對應，Ｊ與Ｓ對應。CP=0：從觸發器接受主觸發器狀態并翻轉穩定CP=1:主觸發器接受激勵信號并翻轉穩定基礎知識真值表

K J Qn+1

0 0 Qn

1 0 0 0 1 1 1 1 狀態轉換圖與特征方程狀態轉換真值表

Qn

Qn+1

JK

0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 01狀態0狀態1J=0K=K=0J=J=1K=K=1J=狀態轉換圖特征方程

狀態轉換真值表

QnQn+1

J K

0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 基礎知識JK觸發器對激勵信號的要求習題：說明什么是主從JK觸發器的“一次性變化”。應用基礎JK觸發器的計數應用令Ｊ=Ｋ=T，稱為Ｔ觸發器。真值表

K J Qn+1

0 0 Qn

1 0 0 0 1 1 1 1

真值表

T Qn+1

0 Qn

1 基本應用

激勵表

Qn Qn+1

T

0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 狀態轉換圖特征方程工程應用特別地，當T=1時討論：這是什么功能？邊沿JK觸發器自學返回基礎知識D

觸發器主從觸發器：CP=1,若J、K變化，觸發器的狀態可能發生錯誤。邊沿D觸發器D：輸入ＲＤ、ＳＤ：異步置０、置１Ｑ、：輸出ＣＰ：時鐘控制，上升沿觸發邊沿觸發器：上升沿或下降沿觸發，激勵信號在觸發時間的前后幾個延遲時間內保持不變，便可以穩定地根據激勵輸入翻轉。基礎知識０１１１１０１００１１１００１Ｄ＝１，Ｑ＝０，ＣＰ上升沿：Ｑ＝１Ｄ＝１，Ｑ＝1Ｄ＝０，Ｑ＝0Ｄ＝０，Ｑ＝1自己分析

Qn+1=D

真值表D Qn+1

0 0 1 1

激勵表

Qn Qn+1

D

0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 狀態轉換圖狀態方程基礎知識觸發器的應用移位寄存器：數碼1數碼1數碼2數碼1數碼3數碼2數碼1數碼4數碼3數碼2基本應用計數：D與狀態非連接，Q在CP上升沿翻轉。CP2與D1相連，Q2在Q1下降沿翻轉。ＪＫ→Ｄ：ＪＫ-FF特征方程：Ｄ-FF特征方程：Ｊ＝Ｄ比較得：Ｄ→ＪＫ：

3.1.4觸發器的相互轉換應用基礎＝Ｄ★鐘控RS-FF★JK-FF★D-FFQn+1=D★T

’-FF★基本RS-FFQn+1=Qn觸發器小結請集中精力！

3.2寄存器

3.2.0概述New！3.2.2移位寄存器3.2.1鎖存器

3.2.0寄存器概述

基礎知識寄存器的功能：存放二進制數碼。寄存器分類：思考：這與“存儲器”有何不同？代碼寄存器鎖存器移位寄存器基本應用3.2.1鎖存器功能：在控制信號作用下，將信息“鎖”在觸發器里。D0···D7Q0···Q774LS373OEG工程應用鎖存器的應用D0···D7Q0···Q774LS373OEG3.2.2移位寄存器基礎知識功能：在時鐘信號作用下，數碼在各個觸發器中按一定規律移動。單向移位雙向移位并聯輸出串聯輸出同步清除異步清除并聯輸入串聯輸入（預置）移位寄存器基本應用分析電路基本應用

在圖示電路中，設現態Q1Q2Q3Q4=1000，分析

答案：0001經過三個脈沖作用后，Q1Q2Q3Q4的狀態。分析電路基本應用

在圖示電路中，設現態Q1Q2Q3=000，分析經5

答案：001個脈沖作用后，Q1Q2Q3的狀態。分析電路

在圖示電路中，若初始狀態Q4

Q3

Q2Q1=0000，

答案1：00001111則輸出序列Z=？工程應用

若初始狀態Q4

Q3

Q2Q1=0101，則輸出序列Z=？

答案2：10100101基礎知識移位寄存器討論：如何形成帶有并行輸入的雙向移位寄存器？

解：根據題中要求，當X=0時，D0輸入應是DI，即XDI；當X=1時，D0的輸入應是Q2，即XQ2。所以觸發器F0的數據輸入端D0為

例：用邊沿D觸發器和與非門設計一個3位右移移位寄存器，用一控制端X控制：當X=0時，能串行輸入新數據DI；當X=1時，具有自循環的功能。工程應用移位寄存器D0=XQ2+XDI=X

Q2

X

DI工程應用移位寄存器D0=XQ2+XDI=X

Q2

X

DI

3.3計數器

3.3.0概述New！3.3.2十進制計數器3.3.1二進制計數器

3.3.0計數器概述

基礎知識計數——“數數”(shǔshù)二進制（模2n，M=2n

）非二進制十進制任意進制加法（遞增）計數減法（遞減）計數同步計數器異步計數器加1、加1、…各個觸發器使用同一時鐘信號可逆計數

3.3.1二進制計數器

基礎知識加法計數器減法計數器同步計數器異步計數器可逆計數器★異步加法計數器★異步減法計數器★同步加法計數器★同步加減計數器★可逆計數器基礎知識異步加法計數器CP2與Q1相連，Q2在Q1下降沿翻轉。D與Q連接，Q在CP上升沿翻轉。

？問題？異步計數器異步計數器的特點是什么？優點——缺點——結構簡單速度慢基礎知識同步遞增計數器FF3

Q0=Q1=Q2=1，CP

J3=K3=Q2

Q1

Q0

FF2

Q0=Q1=1，CP

J2=K2=Q1

Q0

FF1

Q0=1，CP

J1=K1=Q0

FF0

CP

J1=K1=Q0

轉換條件驅動基礎知識同步遞增計數器

大家一起做！

大家一起做！基礎知識同步遞減計數器FF3

Q0=Q1=Q2=0，CP

J3=K3=FF2

Q0=Q1=0，CP

J2=K2=FF1

Q0=0，CP

J1=K1=FF0

CP

J1=K1=轉換條件驅動應用基礎

可逆計數器

3.3.2十進制計數器

基礎知識遞增計數器遞減計數器同步計數器異步計數器可逆計數器★8421碼異步十進制遞增計數器★8421碼同步十進制遞增計數器8421碼計數器非8421碼計數器異步十進制遞增計數器基礎知識CP假設：J,K懸空為1回憶：異步二進制遞增計數器nnnQKQJQ+=+1

JK觸發器狀態方程：異步十進制遞增計數器重要思路CPnnnQKQJQ+=+1

&？異步十進制遞增計數器基礎知識nnnQKQJQ+=+1

&CP&QC同步十進制遞增計數器？思考？問題：同步計數器與異步計數器有何區別？同步十進制遞增計數器！討論！問題：如何入手進行分析？同步十進制遞增計數器重要分析方法J0=K0=1J2=K2=Q1Q0，J3=Q2Q1Q0，K3=Q0J1=Q3Q0，K1=Q0nnnQKQJQ+=+1

同步十進制遞增計數器重要分析方法J0=K0=1J2=K2=Q1Q0，J1=Q3Q0，K1=Q0Q0n+1=Q0nQ1n+1=Q2nQ1nQ0n+

Q1nQ0nQ2n+1=Q2nQ1nQ0n+

Q2nQ1nQ0nQ3n+1=Q3nQ2nQ1nQ0n+

Q3nQ0nnnnQKQJQ+=+1

J3=Q2Q1Q0，K3=Q0100000NQ3Q2Q1Q010001200103001140100501016011070111810009100100000同步十進制遞增計數器重要分析方法100000NQ3Q2Q1Q0100012001030011401005010160110701118100091001000002345019678Q0n+1=Q0nQ1n+1=Q2nQ1nQ0n+

Q1nQ0nQ2n+1=Q2nQ1nQ0n+

Q2nQ1nQ0nQ3n+1=Q3nQ2nQ1nQ0n+

Q3nQ0n同步十進制遞增計數器重要分析方法101010112345019678Q0n+1=Q0nQ1n+1=Q2nQ1nQ0n+

Q1nQ0nQ2n+1=Q2nQ1nQ0n+

Q2nQ1nQ0nQ3n+1=Q3nQ2nQ1nQ0n+

Q3nQ0n1011010011001101110100001110101111110000Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0n

n+1101114121315同步十進制遞增計數器重要分析方法234501967810111412131523450196781011141213152345019678101114121315234501967810111412131523450196781011141213152345019678101114121315同步十進制遞增計數器重要分析方法2345019678101114121315主循環自啟動過程有問題請講3.4.0

綜述New！3.4.2

時序邏輯電路的設計3.4.1

時序邏輯電路的分析

3.4時序邏輯電路的分析與設計

3.4.0分析與設計綜述

基礎知識式中：tn、tn+1表示相鄰的兩個離散時間組合電路存儲電路Z1ZmW1WhY1YKX1Xn輸出狀態時鐘信號未注明輸出方程：Z（tn）=F[X（tn），Y（tn）]狀態方程：Y（tn+1）=

G[W（tn），Y（tn）]控制方程:W（tn）=H[X（tn），Y（tn）]輸出信號現態，或原狀態次態或新狀態控制信號時序電路的結構再分析輸入信號

3.4.1時序邏輯電路的分析應用基礎寫各觸發器的控制函數寫電路的輸出函數寫觸發器的狀態方程作狀態轉換表及狀態轉換圖作時序波形圖得到電路的邏輯功能同步時序電路的分析方法輸入端的表達式，如T、J、K、D等組合電路的輸出特性方程描述輸入與狀態轉換關系的表格畫出時鐘脈沖作用下的輸入、輸出波形圖時序邏輯電路分析例：已知某同步時序電路的邏輯圖，試分析電路的邏輯功能。解：1.寫出各觸發器的控制函數和電路的輸出函數。控制函數：T1n=XnQ1nXT2n=XnQ1n輸出函數:XQ1nQ2nZn=XnQ2nQ1n2.寫狀態方程T觸發器的狀態方程為：將T1n、T2n代入則得到兩個觸發器的狀態方程應用基礎時序邏輯電路分析3.作出電路的狀態轉換表及狀態轉換圖描述輸入與狀態轉換關系的表格現入Xn現態Q2nQ1n現控制入T2nT1n次態Q2n+1Q1n+1現輸出Zn輸入：輸入信號、觸發器的輸入及現態量輸出：觸發器的次態及組合輸出Zn填表方法：00010000101111110001101100000T1n=XnT2n=XnQ1nZn=XnQ2nQ1nXnQ2nQ1n所有組合求T1nT2nZn

由狀態方程求Q2n+1Q1n+1T1n=XnT2n=XnQ1n01Zn=XnQ2nQ1n001Q1n+1=XnQ1nQ2n+1010001000011000101001111000001時序邏輯電路分析應用基礎現入Xn現態Q2nQ1n現控制入T2nT1n次態Q2n+1Q1n+1現輸出Zn0001000010111111000110110000001001010001000011000101001111000001由狀態表繪出狀態圖電路狀態轉換條件轉換方向000110111/11/01/0Xn/Zn1/00/00/00/00/0由狀態圖得電路的邏輯功能：電路是一個可控模4計數器。X端是控制端，時鐘脈沖作為計數脈沖輸入。X=1初態為00時，實現模4加計數;X=0時保持原態。輸出不僅取決于電路本身的狀態，而且也與輸入變量X有關。000110111/11/01/0Xn/Zn1/00/00/00/00/0時序邏輯電路分析應用基礎4.作時序波形圖初始狀態Q2nQ1n為00，輸入X的序列為1111100111。X=1模4加計數X=0保持原態010010111000010010001010X=1模4加計數時序邏輯電路分析應用基礎

3.4.2時序邏輯電路的設計應用基礎設計方法狀態轉換表的簡化同步時序電路設計舉例同步時序電路設計給定邏輯功能寫原始狀態圖原始狀態表狀態簡化得最小化狀態表狀態編碼選觸發器類型，求控制函數、輸出函數畫邏輯電路圖畫出全狀態圖，檢查設計，如不符合要求，重新設計例：設計一“011”序列檢測器，每當輸入011碼時，對應最后一個1，電路輸出為1。解：（1）畫出原始狀態圖（或稱轉移圖）與原始狀態表輸入端X：輸入一串行隨機信號輸出端Z：當X出現011序列時，Z=1；否則Z=0。ABCD1/00/00/01/10/00/01/01/0XSn01ABCDB/0A/0B/0C/0B/0D/1B/0A/0Sn+1/Zn同步時序電路設計（2）狀態簡化XSn01ABCDB/0A/0B/0C/0B/0D/1B/0A/0Sn+1/Zn原始狀態表等價狀態可以合并為一個狀態XS

n01ABCB/0A/0B/0C/0B/0A/1Sn+1/Zn（3）狀態編碼00011011盡量采用相鄰代碼ABCQ1Q0--兩個觸發器狀態XQ1nQ0nQ1n+1Q0n+1/Zn0001011001/000/001/010/001/000/1同步時序電路設計對任意輸入，相應的輸出都相同。（4）確定觸發器類型，編寫狀態表，求控制函數及輸出函數。

觸發器類型：選T觸發器編寫狀態表：現入Xn現態Q1n

Q0n現控制入T1

T0次態Q1n+1Q0n+1現輸出Zn0000001101110001100000010000100101010100110010111）填X=0與X=1時電路的現態與次態，及相應的現輸出。2）填寫相應的Ｔ1、Ｔ0的狀態。根據現態與次態決定T值。同：T=0不同：T=13）填Ｔ1、Ｔ0的卡諾圖，求函數的表達式。狀態轉換表同步時序電路設計表達式為：Q1Q0取11組合的態未使用，在卡諾圖中暫按無關項處理。根據化簡時約束項的使用情況，反填狀態表，得全狀態表。T0：XQ1Q0為111時，以1對待；XQ1Q0為011時，以0對待。同步時序電路設計現入Xn現態Q1n

Q0n現控制入T1

T0次態Q1n+1Q0n+1現輸出Zn000000110111000110000001000010010101010011001011狀態轉換表00111011現入Xn現態Q1n

Q0n

現控制入

T1

T0次態

Q1n+1Q0n+1現輸出Zn000000110111000110000001000010010101010011001011功能狀態轉換表11100100全同步時序電路設計（5）畫邏輯電路圖同步時序電路設計（6）畫全狀態圖00111011現入Xn現態Q1n

Q0n

現控制入T1

T0

次態Q1n+1Q0n+1現輸出Zn000000110111000110000001000010010101010011001011全功能狀態轉換表11100100000110110/00/00/00/01/01/01/01/1同步時序電路設計狀態轉換表的簡化1.

觀察法簡化狀態等價的判別方法：Sn+1/ZnXSn01ABCDB/0C/0E/1C/0D/0A/0E/1A/0EE/1C/0FG/1E/0GF/1E/0同樣輸入的條件下前提條件：輸出必須相同，然后看次態是否等價。1）次態相同或某些次態和各自的現態相同2）次態交錯如F和G，記為[F，G]。3）次態互為隱含條件A、C等價取決B、D，稱B、D等價是A、C等價的隱含條件。同理，A、C等價是B、D等價的隱含條件。A、C和B、D互為隱含，A與C、B與D等價即[A，C]，[B、D。]B、E等價，記為[B、E]。關鍵找等價態狀態轉換表的簡化由于[B，E]，而[B，D]，則[D，E]。稱它們為等價類。相互等價狀態的集合將[B，D，E]稱為最大等價類。不被其它等價類所包含Sn+1/ZnXSn01ABCDB/0C/0E/1C/0D/0A/0E/1A/0EE/1C/0FG/1E/0GF/1E/0簡化Sn+1/ZnXSn01ABB/0A/0B/1A/0FF/1B/0得[A，C]、[F，G]、[B，D，E]。簡化的實質：尋找所有的最大等價類，將等價態合并，得最簡狀態表，以使設計電路最簡。AFB狀態簡化2.隱含表法簡化系統的比較方法X1X2SnA00011110BCDEFGHD/0D/0F/0A/0C/1D/0E/1F/0C/1D/0E/1A/0D/0B/0A/0F/0C/1F/0E/1A/0D/0D/0A/0F/0G/0G/0A/0A/0B/1D/0E/1A/0Sn+1/Zn例子ABCDEFGBCDEFGH第一步作隱含表少尾缺頭1）作隱含表2）順序比較BDAFDGAFAFDFAFBCAFDFBCBDBGAFDGAFBCDF狀態不等價填“”;狀態等價填“”;取決隱含條件的--將條件填在格中。狀態簡化第二步關連比較ABCDEFGBCDEFGHBDAFDGAFAFDFAFBCAFDFBCBDBGAFDGAFBCDFX1X2SnA00011110BCDEFGHD/0D/0F/0A/0C/1D/0E/1F/0C/1D/0E/1A/0D/0B/0A/0F/0C/1F/0E/1A/0D/0D/0A/0F