第5章 锁存器与触发器

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1、5.25.2基本基本RSRS锁存器锁存器5.45.4主从触发器主从触发器5.55.5维持阻塞触发器维持阻塞触发器5.65.6触发器逻辑功能及其描述触发器逻辑功能及其描述5.15.1概述概述5.75.7应用举例应用举例5.35.3门控门控RSRS锁存器锁存器第五章第五章 锁存器和触发器锁存器和触发器2相关知识回顾：组合电路：组合电路： 不含记忆元件不含记忆元件、无反馈、无反馈 、输出与原来状态无关。、输出与原来状态无关。本章任务：锁存器和触发器：锁存器和触发器：本章重点：通过学习锁存器、触发器，通过学习锁存器、触发器，建立时序的概念建立时序的概念; 是记忆元件是记忆元件 、有反馈、有反馈 、输出

2、与原来状态有关。、输出与原来状态有关。锁存器和触发器分类。锁存器和触发器分类。锁存器和触发器外部逻辑功能、触发方式。锁存器和触发器外部逻辑功能、触发方式。32、特点：、特点： 锁存器和触发器是具有记忆功能的基本逻辑单元，锁存器和触发器是具有记忆功能的基本逻辑单元，能够能够存储一位二进制信息。存储一位二进制信息。n有两个能够保持的稳定状态，分别用来表示逻辑有两个能够保持的稳定状态，分别用来表示逻辑0 0和逻辑和逻辑1 1。n在适当输入信号作用下，可从一种状态翻转到另一种状态；在适当输入信号作用下，可从一种状态翻转到另一种状态； 在输入信号取消后，能将获得的新状态保存下来。在输入信号取消后，能将获

3、得的新状态保存下来。1、锁存器和触发器、锁存器和触发器5.1 概述概述锁存器和触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。锁存器和触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。45.2 基本基本RS锁存器锁存器2、电路结构：由两个、电路结构：由两个“或非或非”门构成的门构成的R-S锁存器电路锁存器电路图图1、逻辑符号、逻辑符号 由门电路组成的，它由门电路组成的，它与组合逻辑电路的根本区与组合逻辑电路的根本区别在于，电路中有反馈线，别在于，电路中有反馈线，即门电路的输入、输出端即门电路的输入、输出端交叉耦合。交叉耦合。1 R、S为触发脉冲输入端，为触发脉冲输入端，R为复位（为复位（Reset）端，）端，S为置位（

4、为置位（Set）端）端Q、Q 为两个互补的输出端为两个互补的输出端510113、工作原理、工作原理（1）S=0，R=1时时 输出状态为输出状态为0，R高电平有效，高电平有效，使锁存器置使锁存器置0（复位）。（复位）。 R 为复位端，为复位端， Reset 。 1, 0QQ10当当Q=1Q=1时时, ,称为锁存器的称为锁存器的1 1状态，状态，当当Q=0Q=0时时, ,称为锁存器的称为锁存器的0 0状态。状态。0111（2）S=1，R=0时，时， 输出状态为输出状态为1，S高电平有效高电平有效,使锁存器置使锁存器置1（置位）（置位） 。 S 为置位端为置位端Set 。0, 1QQ01111100

5、010010Q S=0，R=0，Q=0：=1两个稳定状态：两个稳定状态：Q S=0，R=0，Q=1：=03）S=R=0时时 Q 和和 Q 互锁，保持不变。互锁，保持不变。 这是锁存器的特点：当输入处于某一状态时，输出保持。这是锁存器的特点：当输入处于某一状态时，输出保持。锁存器的存储锁存器的存储记忆功能记忆功能7111100R、S同时变同时变为为0时，输出不稳定。时，输出不稳定。（4）R=S=1不允许，不允许，因为：因为： Q = Q = 0 不符合逻辑。不符合逻辑。当当 R和和 S同时由同时由 1 变变 0 时，时， 次态不定。次态不定。 RS RS =0 (=0 (约束条件约束条件) )8

6、SRQ00不变01010111不定功能表功能表RS RS =0=0( (约束条件约束条件) )Q Qn n为锁存器的原状态（现态）为锁存器的原状态（现态）Q Qn+1n+1为锁存器的新状态（次态）为锁存器的新状态（次态）94、波形图、波形图反映触发器输入信号取值和状态之间对应关系的图形称为反映触发器输入信号取值和状态之间对应关系的图形称为波形图波形图SRQQ置置1置置0置置1保保持持不不允允许许置置1不不允允许许不不确确定定10&GG12RSQQRSQQ5、与非门组成的基本、与非门组成的基本RS锁存器锁存器RS11 这种触发器的触发信号是这种触发器的触发信号是低电平有效，低电平有效，因此在逻因

7、此在逻辑符号的输入端处有小圆圈。辑符号的输入端处有小圆圈。12基本锁存器的特点总结基本锁存器的特点总结由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只需要作用很短的一段时间，即需要作用很短的一段时间，即“一触即发一触即发”有两个互补的输出端，有两个稳定的状态有两个互补的输出端，有两个稳定的状态有复位（有复位（Q=0Q=0）、置位（）、置位（Q=1Q=1）、保持原状态三种功能）、保持原状态三种功能 R R为复位输入端，为复位输入端，S S为置位输入端，可以是低电平有效，为置位输入端，可以是低电平有效，也可以是高电平有效，取决于锁存器的结构也可以是高

8、电平有效，取决于锁存器的结构135.3 门控锁存器门控锁存器1、门控、门控 RS锁存器锁存器 门控门控RS锁存器是在基本锁存器的基础上增加两个与门锁存器是在基本锁存器的基础上增加两个与门G3和和G4，由锁存使能信号，由锁存使能信号E控制。控制。 E = 0 时，时， G3和和G4 被封被封锁，锁，Q3和和Q4都为都为 0 ，S、R端的电平不影响输出，端的电平不影响输出，基本锁存器保持基本锁存器保持； E = 1 时，时， G3和和G4开放，开放，输出由输出由S、R决定，决定，完成基完成基本锁存器的功能本锁存器的功能。n电路结构和工作原理电路结构和工作原理11EEG4G3 （不定）（不定）1 1

9、1（置（置1）1 00（置（置0）0 1 Qn（保持）（保持）0 0Q n+1S RRS RS =0=0( (约束条件约束条件) )E = 1 时时QQ1S1R C1CPE15不变不变不变不变不变不变置1置0置1置0不变n功能波形图功能波形图 CP R S Q Q E162、门控、门控D锁存器锁存器CPDQ Q逻辑门控逻辑门控 保证保证SR不不同时为同时为117D触发器状态表触发器状态表D Qn+1 0101传输门控传输门控D锁存器，常用型号八锁存器，常用型号八D锁存器锁存器74373。183、门控锁存器存在的问题、门控锁存器存在的问题空翻空翻 由于在由于在E=1E=1期间，都能接收期间，都能

10、接收R R、S S信号，此时如信号，此时如R R、S S发生发生多次变化，锁存器的状态也可能发生多次翻转，这种现象多次变化，锁存器的状态也可能发生多次翻转，这种现象叫做叫做空翻空翻。Q有效翻转空翻CPSRE195.4 5.4 主从触发器主从触发器1、主从、主从RS触发器触发器主锁存器主锁存器从锁存器从锁存器1111QQ1S1R C1CP20主从触发器的逻辑结构为主从结构，分别由两主从触发器的逻辑结构为主从结构，分别由两个互补的时钟控制。个互补的时钟控制。QQ1S1R C1CP21CP=1CP=1时，主锁存器工作，时，主锁存器工作，S S、R R影响主锁存影响主锁存器的输出器的输出Q Q（信息写

11、入主锁存器），但信息写入主锁存器），但从从锁存器禁止，状态不变；锁存器禁止，状态不变；CPCP时，时，从锁存器工作，从锁存器工作，在此刻之前主锁存在此刻之前主锁存器的输出器的输出Q Q如发生了变化，从锁存器如发生了变化，从锁存器CPCP有效时有效时，其输出将产生相应的变化；，其输出将产生相应的变化；工作原理工作原理（主锁存器工作，从锁存器保持）（主锁存器工作，从锁存器保持） （从锁存器向主锁存器看齐）（从锁存器向主锁存器看齐） 22 CP=0 CP=0时，主锁存器禁止，时，主锁存器禁止，S S、R R不影响不影响Q Q, ,从锁从锁存器输入信号不变，其输出稳定后不再变化。存器输入信号不变，其输

12、出稳定后不再变化。 触发器的总输出触发器的总输出Q Q只在只在CPCP由由 1 1 变变 0 0 时刻可能时刻可能发生翻转，称之为下降沿触发。发生翻转，称之为下降沿触发。 CPCP一旦变为一旦变为0 0后，主锁存器被封锁，其状态后，主锁存器被封锁，其状态不再受不再受R R、S S影响，因此不会有空翻现象。影响，因此不会有空翻现象。特点特点23 （不定）（不定）1 11（置（置1）1 00（置（置0）0 1 Qn（保持）（保持）0 0Q n+1S RCP在在RS锁存器中，必须限制输入锁存器中，必须限制输入R和和S同时为的同时为的出现，这给使用带来不便。为了从根本上消除出现，这给使用带来不便。为了

13、从根本上消除这种情况，可将这种情况，可将RS锁存器接成锁存器接成JK锁存器。锁存器。.从锁存器从锁存器主锁存器主锁存器RS CPF从从QQQQRS CPF主主QQJK反反馈馈线线互补时互补时钟控制钟控制主、从主、从触发器触发器不能同不能同时翻转时翻转1.CP CP2、主从触发器、主从触发器25123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:25-Mar-2002Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:1JC1 1KQQJCPK(c)

14、国标符号主锁存器主锁存器从锁存器从锁存器KQRQJS.1.CPCP RS CPF从从QQQQRS CPF主主QQJK0101F主主打开打开F主主状态由状态由J、K决定，接收信决定，接收信号并暂存。号并暂存。F从从封锁封锁F从从状态保持状态保持不变。不变。01CP1.1.CPCP RS CPF从从QQQQRS CPF主主QQJK010状态保持不变。状态保持不变。从触发器的状态取从触发器的状态取决于主触发器，并决于主触发器，并保持主、从状态一保持主、从状态一致，因此称之为主致，因此称之为主从触发器。从触发器。F从从打开打开F主主封锁封锁1CP01.1.CPCP RS CPF从从QQQQRS CPF

15、主主QQJK0CP高电平时触发器接收高电平时触发器接收信号并暂存（即信号并暂存（即F主主状态状态由由J、K决定，决定，F从从状态保状态保持不变）。持不变）。要求要求CP高电平期间高电平期间J、K的状态保持不变。的状态保持不变。CP下降沿下降沿( )触发器触触发器触发翻转发翻转（ F从从状态与状态与F主主状态一致）。状态一致）。CP低电平时低电平时,F主主封锁封锁J、K不起作用不起作用&.1.CPCP RS CPF从从QQQQRS CPF主主QQJK逻辑功能分析逻辑功能分析(1)J=1,K=1 设触发器原态为设触发器原态为“0”态态0101111001010状态不变状态不变10翻转为翻转为“1”

16、态态状态不变状态不变主从状主从状态一致态一致0011.1.CPCP RS CPF从从QQQQRS CPF主主QQJK(1)J=1,K=1设触发器原态为设触发器原态为“1”态态为为“？”状态状态思考思考翻转为翻转为“0”状态状态CPCP 1010110101001状态不变状态不变01状态不变状态不变主从状主从状态一致态一致0011.1.CPCP RS CPF从从QQQQRS CPF主主QQJK(2)J=0,K=1设触发器原态为设触发器原态为“1”态态011010010101001翻转为翻转为“0”态态设触发器原态为设触发器原态为“0”态态为为“？”态态保持保持“0”态态.1.CPCP RS CP

17、F从从QQQQRS CPF主主QQJK(3) J=1,K=0为为“？”状态状态置为置为“1”状态状态.1.CPCP RS CPF从从QQQQRS CPF主主QQJK(4) J=0,K=00100000保持原态保持原态保持原态保持原态保持原态保持原态34真真值值表表CP35例：已知主从例：已知主从JKJK触发器触发器J J、K K 的波形如图所示，画出输出的波形如图所示，画出输出Q Q的波形图（设初始状态为的波形图（设初始状态为0 0）J-K触发器的工作波形触发器的工作波形下降沿触发翻转下降沿触发翻转CPJKQ36 在画主从触发器的波形图时，应注意以下两点：在画主从触发器的波形图时，应注意以下两

18、点：（1 1）触发器的触发）触发器的触发翻转发生在时钟脉冲的触发沿翻转发生在时钟脉冲的触发沿（这（这里是下降沿）里是下降沿）（2 2）判断触发器）判断触发器次态的依据次态的依据是时钟脉冲是时钟脉冲下降沿前一瞬下降沿前一瞬间输入端的状态间输入端的状态37主从触发器的一次翻转现象主从触发器的一次翻转现象101001111001010010110主从触发器：主从触发器：CP=1, 若若J、K多多次变化，触发器次变化，触发器的状态与真值表的状态与真值表不对应。不对应。对激励对激励信号要求严格。信号要求严格。触发器的状态与触发器的状态与真值表不对应真值表不对应385.5 5.5 边沿触发器边沿触发器1、

19、维持维持- -阻塞阻塞D D触发器触发器边沿触发器：边沿触发器：上升沿触发或下降沿触发上升沿触发或下降沿触发，激励端的激励端的信号在触发时间的前后几个延迟时间内保持不变，信号在触发时间的前后几个延迟时间内保持不变，便可以稳定地根据激励输入翻转。便可以稳定地根据激励输入翻转。 RDDCP SDQQ逻辑符号逻辑符号39由与非门构成的由与非门构成的基本基本RS锁存器锁存器（低有效）（低有效）0111QQ111DDDDDDQDQDDDQDDQDQDQDD111DDDDDD状态不变状态不变触发器被封锁触发器被封锁40(1) CP=0(1) CP=0时，时，Q Qn+1= Q Qn n ，保持保持；(2)

20、 CP(2) CP到时，则到时，则 Q Qn+1= D ，触发翻转；触发翻转；(3) CP=1(3) CP=1时，无论时，无论D D是否变化，是否变化，Q Qn+1n+1=Q=Qn n ，保持，保持(4) CP (4) CP 到时，则到时，则 Q Qn+1n+1= Q= Qn n，保持，保持 工作原理工作原理 CP上升沿前接收信号，上升沿前接收信号，上升沿时触发器翻转，上升沿时触发器翻转，上升沿后输入上升沿后输入 D不再起作用，触发器状态保持。不再起作用，触发器状态保持。41例：例：D 触发器工作波形图触发器工作波形图CPDQ上升沿触发翻转上升沿触发翻转42按照逻辑功能的不同特点，通常将时钟控

21、制的触发器按照逻辑功能的不同特点，通常将时钟控制的触发器分为分为RS触发器、触发器、D触发器、触发器、JK触发器、触发器、T触发器等几触发器等几种类型。种类型。5.6 5.6 触发器逻辑功能及其描述触发器逻辑功能及其描述逻辑功能描述即描述触发器的逻辑功能描述即描述触发器的次态次态与与原态原态、输入信号输入信号之之间的逻辑关系，描述方法有特性表（真值表）、特性方间的逻辑关系，描述方法有特性表（真值表）、特性方程、状态转移图、波形图等。程、状态转移图、波形图等。n关于电路结构和逻辑功能关于电路结构和逻辑功能n关于触发方式及其表示方法关于触发方式及其表示方法43 2、特征方程、特征方程 Q n+1D

22、 3、状态转换图、状态转换图0D=01D=0D=1D=1描述触发器的状态转换关描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为系及转换条件的图形称为状态图状态图一、 D触发器触发器1. D触发器状态真值表触发器状态真值表123456ABCD654321DCBAT itleN um berR evisionSizeBD ate:20-M ar-2002Sheet of File:C :Program FilesD esign E xplorer 99 SE L ibraryY angH engX in第 五 章 .ddb D raw n B y:SRQQC PD(b) 曾 用 符 号DD 二、二、

23、JK触发器触发器1. JK触发器真值表触发器真值表 J K Qn Qn+1说明00000101保持（Qn+1=Qn）01001100置0（Qn+1=0）10010111置1（Qn+1=1）11011110翻转（Qn+1= ）nQ452.特征方程特征方程JK触发器的特征方程为触发器的特征方程为nnnQKQJQ13、状态转换图、状态转换图01J=K=0J=K=1K=J=K=01J=123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:25-Mar-2002Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHe

24、ngXinMyDesign.ddbDrawn By:1JC1 1KQQJCPK(c) 国标符号46三、三、T 触发器触发器 如果把如果把JK触发器的两个输入端触发器的两个输入端J和和K连在一起，连在一起，并把这个连在一起的输入端用并把这个连在一起的输入端用T表示，这样就表示，这样就构成了构成了T触发器。触发器。 1. 真值表真值表 123456ABCD654321DCBAT itleN um berR evisionSizeBD ate:19-M ar-2002Sheet of File:C :Program FilesD esign E xplorer 99 SE L ibraryY ang

25、H engX in第 五 章 .ddb D raw n B y:T01QQQnnn+1123456ABCD654321DCBAT itleN um berR evisionSizeBD ate:18-M ar-2002Sheet of File:C :Program FilesD esign E xplorer 99 SE L ibraryY angH engX in第 五 章 .ddb D raw n B y:1TC 1TCPQQ472.特征方程特征方程T触发器的特征方程为触发器的特征方程为 3、状态转换图、状态转换图nnnQTQTQ1当当T触发器的输入控制端为触发器的输入控制端为T=1时，

26、称为时，称为T触发器。触发器。T触发器的特性方程为：触发器的特性方程为：nnQQ101J=K=0J=K=1K=J=K= 01J=T=1T=1T=0T=048四、四、 RS触发器触发器1. 状态真值表状态真值表123456ABCD654321DCBAT itleN um berR evisionSizeBD ate:25-M ar-2002Sheet of File:E :D esign E xplorer 99 SE L ibraryY angH engX inM yD esign.ddbD raw n B y:QQSC PR1SC 11R(c) 国 标 符 号123456ABCD654321

27、DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:15-Mar-2002Sheet of File:C:Program FilesDesign Explorer 99 SELibraryYangHengXin第五章.ddbDrawn By:SRQQSCPR(b) 曾用符号49RS 触发器功能表触发器功能表 S R QnQn+1说明00000101保持 Qn+1=Qn01001100置0Qn+1=010010111置1Qn+1=1110111不定502.特征方程特征方程RS触发器的特征方程为触发器的特征方程为01SRQRSQnn式中，式中，SR=0为约束项。为约束项。 01R=S

28、=01R=S=10R=S=0R=S=03、状态转换图、状态转换图51n触发器功能的转换触发器功能的转换1.1.用用JK触发器转换成其他功能的触发器触发器转换成其他功能的触发器（1 1）JKD分别写出分别写出JK触发器和触发器和D D触发器的特性方程触发器的特性方程比较得：比较得：画出逻辑图：画出逻辑图：1J1K C1CPDQQnnnQKQJQ1DQn1)(nnQQDnnDQQD52（2 2）JKT（T）写出写出T触发器的特性方程：触发器的特性方程：1JC11KCPTQQC11KCP1J1QQ与与JKJK触发器的特性方程比较，触发器的特性方程比较，得：得：J= =T，K= =T。令令T=1=1，

29、即可得，即可得T触发器。触发器。nnnQTQTQ1532 2用用D触发器转换成其他功能的触发器触发器转换成其他功能的触发器（1 1）DJK写出写出D触发器和触发器和JK触发器的特性方程：触发器的特性方程： 比较两式，得：比较两式，得： 画出逻辑图。画出逻辑图。 C11D1&1CPQQJK54（2 2）DT图（图（b）（3 3）DT图（图（c） （b）1DC1=1CPC11DCP（c）QQQQT55 双上升沿双上升沿D触发器触发器 n典型集成电路介绍典型集成电路介绍56 双下降沿J-K触发器 57例例1：时钟：时钟CP及输入信号及输入信号D 的波形如图所示的波形如图所示,试画试画 出各触发器输出

30、端出各触发器输出端Q的波形的波形,设各输出端设各输出端Q的的 初始状态初始状态=0.DQC1CPQ1QDDQC1CPQ2QD5.7 5.7 应用举例应用举例CPDQ1DQC1CPQ1QD)(11CPDQnCPDQ1DQC1CPQ2QD)(11CPDQn例例2：时钟：时钟CP波形如图所示波形如图所示,试画出各触发器输试画出各触发器输出端出端Q的波形的波形,设设Q的初始状态的初始状态=0.1JQC1CPQ11K1DQC1CPQ2)(1CPQQKQJQnnnn)(1CPQDQnn61 CPQ1 Q262例例3：时钟：时钟CP波形如图所示波形如图所示,试画出各触发器试画出各触发器Q端端的波形的波形,设

31、各输出端设各输出端Q的初始状态的初始状态Qn=0 。1JQC1CPQ1K1DQC1Q1QQ2 CPQ1 Q21JQC1CPQ1K1DQC1Q1QQ2)(121111CPQQQKQJQnnnnn)(112CPQQnn641. 在应用触发器时，要特别注意触发形在应用触发器时，要特别注意触发形式，否则很容易造成整个数字系统式，否则很容易造成整个数字系统工作不正常。工作不正常。2. 边沿触发抗干扰能力强，且不存在空边沿触发抗干扰能力强，且不存在空翻，应用较广泛。翻，应用较广泛。65小结小结锁存器锁存器 基本基本SR锁存器锁存器 门控锁存器门控锁存器对脉冲电平敏感对脉冲电平敏感662、根据逻辑功能、根据逻辑功能 RS触发器触发器 JK触发器触发器 D触发器触发器 T触发器触发器触发器触发器1、根据电路结构、根据电路结构主从触发器主从触发器维持阻塞触发器维持阻塞触发器利用传输延迟触发器利用传输延迟触发器对脉冲边沿敏感对脉冲边沿敏感67触发器的逻辑功能与描述方法总结（留为作业）电路名称逻辑框图特性表 特性方程状态转移图RS触发器JK触发器D触发器T触发器68重点：重点：触发器的功能、触发器的功能、触发器的应用触发器的应用 要求：要求：（1）触发器的概念）触发器的概念（2）触发方式）触发方式（3）触发器的逻辑功能）触发器的逻辑功能