教師備課紙第頁課題3.1觸發器基本知識3.2基本RS觸發器課型理實一體授課班級集成電路23C1授課時數2教學目標1.理解觸發器的概念、特點、分類；2.掌握基本RS觸發器的邏輯功能；3.掌握基本RS觸發器的應用；4.掌握觸發器邏輯功能描述的方法。教學重點基本RS觸發器的邏輯功能及應用。教學難點基本RS觸發器的應用——消抖動開關電路學情分析學生已學過組合邏輯電路教學效果較好教后記通過多練習讓學生掌握觸發器邏輯功能描述方法中的波形表示法。復習1.組合邏輯電路的特點；2.說出一兩個組合邏輯電路無法解決的問題。新課一、觸發器基本知識觸發器是一個具有記憶功能的二進制信息存儲元件，是構成時序邏輯電路的基本單元。一個觸發器能記住?1?位二進制信號（0?或?1），n?個觸發器組合在一起就能記憶?n?位二進制信?號。1.觸發器的基本特點（1）它有兩個穩定狀態。觸發器有兩個互補輸出端，分別用、表示，其中端狀態為觸發器的狀態；當=1、=0?為?1?態；當=0、=1?為?0?態；其他情況如==0?或==1，不滿足互補的條件，稱之為不定狀?態。（2）在外部信號作用下，觸發器能從一個穩態翻轉到另一穩?態。（3）外部信號消失后，它仍能維持這一狀態，即記住這一狀?態。2.觸發器的分類（1）按功能分：RS觸發器、JK觸發器、D觸發器、T觸發器、T/觸發器（2）按結構分：基本觸發器、時鐘控制的觸發器。時鐘觸發器又有同步觸發器、主從觸發器、邊沿觸發?器。二、基本RS觸發器1．電路及符號SSRSS（b）邏輯符號基本RS觸發器Q&&（a）原理圖G1G22．邏輯功能觸發器的邏輯功能可采用真值表、特征方程、狀態轉換圖、波形圖（時序圖）來描?述。表示觸發信號輸入前觸發器原來的狀態稱為現態，表示觸發信號輸入后，觸發器從一種狀態翻轉到另一種狀態，翻轉后觸發器的狀態稱為次態。（1）狀態表說明0001××狀態不定010100置0100111置1110101狀態不變當==0?的有效低電平消失后，門?G1、G2?的輸出都要由?1?向?0?轉換，這要看哪一個門的傳輸延遲時間?tpd?短。若門?G1?的?tpd?短，G1?首先翻轉，即首先由?1?變?0，反饋到?G2?門的輸入，使其輸出=1，電路變為?0?態。反之，若門?G2?的?tpd?短，根據類似的推理，電路將變為?1?態。由于在設計和分析電路時，無法事先估計兩個門的傳輸時間的長短，也就無法判斷在、同時變為高電平后，觸發器到底變成?1?態還是?0?態。綜上所述，基本?RS?觸發器有置?1、置?0、保持三種功能，并且要求輸入信號、不能同時為?0，即滿足+=1?的約束條件。根據以上分析，把邏輯關系列成真值表，這種真值表也稱為觸發器的功能表或特性表，如上表所?示。=1狀態轉換圖=1=1狀態轉換圖=1=0=×=1=0=1=×n+1=S+n+=1（約束條件）狀態轉換圖（簡稱狀態圖）圓圈表示觸發器的兩個狀態0態和1態，箭頭表示狀態轉換的方向，箭頭旁邊標注的觸發信號取值表示狀態轉換的條件。（4）波形圖（時序圖）如圖?4.4?所示，觸發器初態為?0。畫波形圖時，對應一個時刻，時刻以前為n，時刻以后為n+1。畫圖時應根據真值表來確定各個時間段與的狀?態。例?4-1由與非門構成的基本?RS?觸發器輸入波形如圖?4.5?所示，試畫出和端的波形（設觸發器的初態為?0?態）。3.基本?RS?觸發器的優缺點優點：電路簡單，是構成其他觸發器的基?礎。缺點：輸出受輸入信號直接控制，不能定時控制；有約束條?件。4.基本?RS?觸發器的應用—消抖動開關電路通過這兩個問題引入時序電路，由此引出觸發器的概念消抖動開關電路消抖動開關電路&&(a)VCC10K10KK(b)消抖動電路的工作原理：當開關向下時，為高電平，通過開關觸點接地，但由于機械觸點存在抖動現象，端不是一個穩定的低電平，而是有一段時高時低的不規則脈沖出現。但在開關打下的瞬間，為低電平，此時=1、=0，觸發器置“1”，輸出=1。如果由于開關的抖動使變為高電平，但由于=1、=1，此時觸發器保持原來的“1”狀態。所以盡管由于開關的抖動使電信號產生了不規則的脈沖，但輸出波形卻為穩定的無瞬時抖動的脈沖信號。見上圖b圖基本RS觸發器的用途可用作數碼寄存器、消抖動開關、單次脈沖發生器、或用作脈沖變換電路等。5．練習（1）用與非門組成的基本RS觸發器，設初始狀態為0，已知輸入、的波形圖如圖，畫出輸出波形圖。SSR（2）用或非門組成RS觸發器如圖所示。列出它的真值表，說明功能。寫出它的特征方程。畫出狀態轉換圖。課題3.3同步觸發器課型理實一體授課班級集成電路23C1授課時數2教學目標1.掌握同步RS觸發器的電路結構、工作原理；2.掌握同步RS觸發器的邏輯功能。教學重點同步RS觸發器邏輯功能的描述。教學難點空翻現象的理解學情分析學生已學習了由與非門構成的基本RS觸發器教學效果較好教后記通過舉例分析學生能很好的掌握空翻現象。復習觸發器的特點；基本RS觸發器的邏輯功能；基本RS觸發器的不足。新課一、同步RS觸發器1.電路組成及符號CP稱為時鐘脈沖信號，為直接置0端，為直接置1端。同步RS觸發器同步RS觸發器CPR1RC11SDSD（b）邏輯符號（a）原理圖QJ=1K=X&&3G&&GG12QSRDDG4CP2.邏輯功能分析（1）真值表CPRS說明0××0101狀態不變1000101狀態不變1010111置11100100置01110111狀態不定（2）特征方程n+1=S+nRS=0（約束條件）狀態轉換圖R=1S=0R=1S=0R=0S=1R=×S=0R=0S=×狀態轉換圖（4）波形圖（時序圖）在上圖（a）所示電路中，加到?R、S?端的信號波形如圖?4.10?所示，則、端波形如圖?4.10?所示（設觸發器初態為?0）。同步RS觸發器的狀態轉換分別由R、S和CP控制，其中，R、S控制狀態轉換的方向，CP控制狀態轉換的時刻。在CP=0時，觸發器不接收信號，保持其狀態不變；而當CP=1時，觸發器接收輸入信號R、S，并隨其變化而作相應的變化。3.同步觸發器存在的問題—空翻空翻現象：在CP=1期間，觸發器輸出狀態的翻轉出現兩次或兩次以上的現象。為了保證觸發器可靠地工作，防止出現空翻現象，必須限制輸入的觸發信號在CP=1期間不發生變化。CPCPSRQ有效翻轉空翻例?4-2同步?RS?觸發器的輸入波形如圖?4.12?所示，試畫出端的波形（設觸發器的初態為?0?態）。二、主從?RS?觸發器為提高觸發器的可靠性，規定每一個?CP?周期內輸出端的狀態只能動作一次，主從觸發器是建立在同步觸發器的基礎上，解決了觸發器在?CP=1?期間，觸發器多次翻轉的空翻現?象。1.主從觸發器的基本結構主從觸發器的基本結構包含兩個結構相同的同步觸發器，即主觸發器和從觸發器，它們的時鐘信號相位相反，其框圖及符號如圖?4.13?所?示。圖4.13主從?RS?觸發器的框圖及符號2.主從觸發器的工作原理如圖?4.13?所示的主從?RS?觸發器，CP=1?期間，主觸發器接收輸入信號，從觸發器保持不變；CP=0?期間，主觸發器保持不變，而從觸發器接收主觸發器狀態。因此，主從觸發器的狀態只能在?CP?下降沿時刻翻轉。這種觸發方式稱為主從觸發式，克服了空翻現?象。通過第3個問題引入同步RS觸發器課題3.4邊沿觸發器3.5觸發器的相互轉換課型理實一體授課班級集成電路23C1授課時數2教學目標1.掌握邊沿JK、D、?T?和?T觸發器的工作特點及邏輯功能；2.了解邊沿觸發器是如何克服空翻和振蕩現象的；3.掌握觸發器之間的相互轉換。教學重點1.邊沿JK、D、?T?和?T觸發器的工作特點；2.觸發器之間的相互轉換。教學難點1.邊沿JK、D、?T?和?T觸發器的工作特點；2.觸發器之間的相互轉換。學情分析學生已學過基本RS觸發器和同步RS觸發器教學效果一般教后記學生對畫波形有一定的困難復習：1.同步RS觸發器的邏輯功能；2.CP、D、D的作用；3.同步RS觸發器存在的問題。新課：邊沿觸發器是在時鐘信號CP上升沿或下降沿到來瞬間，觸發器才根據輸入信號改變輸出狀態，而在時鐘信號CP的其他時刻，觸發器將保持輸出狀態不變，從而防止了空翻。一、邊沿JK觸發器1.邏輯符號邏輯符號J1JCPK1KC1（a）CP上升沿有效J1JCPC1K1K（b）CP下降沿有效2.邏輯功能描述（1）真值表JK說明000101保持=010100置0（狀態和J相同）100111置1（狀態和J相同）110110取反=（2）特征方程（3）狀態轉換圖001J=0K=XJ=1K=XJ=XK=1J=XK=0狀態轉換圖（4）波形圖邊沿JK觸發器的波形圖如下圖所示，設觸發器初始狀態為0，CP時鐘下降沿有效，試畫出輸出波形。CPCPJKQ波形圖3.集成JK觸發器74LS112（a）邏輯符號（a）邏輯符號74LS112邏輯符號和引腳排列圖（b）引腳排列圖123456714131211109874LS1121234567101112131415167789二、邊沿?D?觸發器1.邏輯符號邊沿?D?觸發器的邏輯符號如下圖所?示。2.邏輯功能描述（1）真值表邊沿?D?觸發器的真值表如下表所?示。（2）特征方程根據真值表可得?D?觸發器的特征方程：n+1=D。（3）狀態轉換圖D?觸發器的狀態轉換圖如下圖?所示。D說明00100置?010111置?1（4）波形圖邊沿?D?觸發器的波形圖如下圖?所示（設觸發器的初態為?0，CP?時鐘上升沿有?效）。3.集成邊沿?D?觸發器?74LS7474LS74?內部有兩個上升沿有效的?D?觸發器，每個觸發器有一個輸入端?D，置?0?端和置?1?端，置?0?端和置?1?端為低電平有效。其引腳排列圖及邏輯符號如圖?4.22?所?示。圖4.22邏輯符號和引腳排列圖4.D?觸發器的應用—分頻電路所謂分頻就是降低頻率，N?分頻器輸出信號頻率是其輸入信號頻率的?N?分之一。用?D?觸發器可以構成分頻電路，其電路及波形如圖?4.23?所示。圖中?CP?是時鐘信號，將接到?D?端。設?D?觸發器初始狀態為?0。圖4.23用?D?觸發器構成的分頻電路及其波形圖當第一個時鐘?CP?上升沿到來時，D?觸發器由?0?翻轉到?1，當第二個時鐘上升沿到來時，D?觸發器由?1?翻轉到?0，即每一個時鐘周期，觸發器都翻轉一次；經過兩個時鐘周期，輸出信號才周期變化一次。所以經過由?D?觸發器組成的分頻電路后，輸出脈沖頻率減少了?1/2，稱為二分頻。若在其輸出端再串接一個同樣的分頻電路就能實現?4?分頻，同理若接?n?個分頻電路就能構成?1/2n?倍的分頻?器。三、邊沿?T?和?T＇觸發器1.邊沿?T?觸發器（1）邏輯符號邊沿?T?觸發器的邏輯符號如下圖?所?示。（2）邏輯功能描述①

真值表。邊沿?T?觸發器的真值表如下表所?示。②

特征方程。根據真值表可得?T?觸發器的特征方程：。③

狀態轉換圖。邊沿?T?觸發器的狀態轉換圖如下圖所示。T說明00101保持=10110取反=④波形圖。邊沿?T?觸發器的波形圖如右圖所示（設觸發器的初態為?0，CP?時鐘上升沿有?效）。2.邊沿?T′觸發器實際應用中有時需要觸發器的輸出狀態在每個時鐘上升沿或下降沿到來時都發生翻轉，這種觸發器稱之為?T′觸發器，它能實現計數功能。當?T=1?時，T?觸發器成為?T′觸發?器。（1）邏輯符號邊沿?T′觸發器的邏輯符號如下圖?所?示。（2）邏輯功能描述

真值表。邊沿?T′觸發器的真值表如下表所?示。圖邏輯符號T

′說明10110取反=②特征方程。根據真值表可得?T′觸發器的特征方程：。③

波形圖。邊沿?T′觸發器的波形圖如下圖?所示（設觸發器的初態為?0，CP?時鐘上升沿有?效）。四、觸發器的相互轉換1.?JK?觸發器轉換為?D?觸發器JK?觸發器的特征方程為：D?觸發器的特征方程為：比較得：J=DK=，即將?JK?觸發器的?J?端接到?D，K?端接到，就可以實現?JK?觸發器轉變為?D?觸發器，電路如下圖（a）所?示。2.?JK?觸發器轉換為?T?觸發