第 14 章 触发器和时序逻辑电路 电工学简明教程
数字电子技术之时序逻辑电路介绍课件
时序逻辑电路的特点
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
存储功能：能够存储 输入信号的状态，并 在一定条件下输出相 应的信号
反馈机制：通过反馈 机制实现对输入信号 的响应和输出信号的 控制
定时功能：能够实现 对输入信号的定时控 制，并在一定条件下 输出相应的信号
设计思路：使用D 触发器构成计数器， 每个D触发器输出 连接到下一个D触 发器的输入
设计步骤：
确定触发器的个数 和类型
设计触发器的连接 方式
编写触发器的逻辑 方程
设计电路的仿真和 测试
设计结果：实现一 个4位二进制计数器， 能够正常计数并输 出正确的计数值
谢谢
设计原则
01
正确性：保证 电路的功能正 确，满足设计 要求
02
简洁性：尽量 减少电路的复 杂度，降低成 本
03
可靠性：保证 电路在各种情 况下都能正常 工作
04
灵活性：便于 修改和扩展， 适应不同的需 求
05
性能优化：提 高电路的速度、 功耗和面积等 性能指标
设计实例
设计要求：实现一 个4位二进制计数 器
04
状态图分析步骤：绘制状态图、分析状态转换、确定输出信号
05
状态图分析优点：直观、易于理解和分析复杂电路
状态表分析法
状态表：描 述时序逻辑 电路状态的 表格
状态转换： 状态表列出 了电路在各 种输入条件 下的状态转 换关系
状态方程： 描述状态转 换关系的数 学方程
状态图：用 图形方式表 示状态转换 关系的方法
组合逻辑电路与时序 逻辑电路的区别：组 合逻辑电路只对当前 的输入信号进行响应， 而时序逻辑电路对过 去的输入信号和当前 的输入信号进行响应。
电子技术基础-触发器和时序逻辑电路
常用集成边沿触发器有： 双JK边沿触发器：CT3112/4112、CT2108等。 单JK边沿触发器：CT2101/2102（下降沿触发）、CT1070（上 升沿触发）。
8.2.1 时序逻辑电路的概述
时序逻辑电路：含有具有记忆能力的存储器件，任何一个 时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，还与电路的原状 态有关。
X1
Y1
Xn
组合逻辑电路
Ym
… …
… …
Q1
W1
存储电路
Qj
Wk
8.2.2 时序逻辑电路的分析 步骤：
（1）由逻辑图写出方程式（时钟方程、输出方程、 驱动方程、状态方程）。 （2）列写状态转换真值表。
3.有记忆功能：在无外来触发信号作用时， 电路将保持原状态不变。
4.有计数功能：来一个计数脉冲，电路翻转 一次，计数一次。
5.缺点:计数时存在空翻问题。
8.1.3 JK触发器
一种功能完善，应用极广泛的电路。 Q Q
1.电路组成
两个可控 RS触发器通过一源自从触发器个非门(反相器)相连,分别称
SCR
主触发器和从触发器。
111
0
111
000
1
(6)状态图
(7)时序图
2.异步时序电路分析举例
例8.5 图示为74LS290主体电路，试分析这部分电路的逻 辑功能。
[解] (1)三个异步触发的下降延JK触 发器：CPB控制FF0的CP，Q1控 制FF1的CP，Q2控制FF2的CP。
触发器和时序逻辑电路电子技术课件ppt知识介绍
• D触发器：具有一个数据输入端D和一个时钟信号输入端CP。在CP的上升沿或 下降沿到来时，会将D端的输入数据锁存到输出端Q。具有数据锁存功能，适用 于数据传输和存储等应用场合。
组合逻辑控制信号产生
通过组合逻辑电路产生控制信号，实 现对时序逻辑电路的控制，如计数器 、寄存器等。
时序逻辑状态转换
在时序逻辑电路中，通过组合逻辑电 路实现状态转换，控制数据的流动和 处理。
状态机设计原理及实例分析
状态机基本概念
介绍状态机的定义、分类、状态转换图等基本概念。
状态机设计步骤
详细阐述状态机设计的步骤，包括状态编码、状态转 换表、状态转换图、控制逻辑设计等。
特性分析
触发器具有以下特性
记忆功能
能够保持输出状态不变，直到下一个触发信号的到来。
触发方式多样
可根据不同的触发方式进行设计，如电平触发、边沿触发 等。
逻辑功能灵活
可实现多种逻辑功能，如与、或、非等。
时序配合方便
可与其它时序逻辑电路方便地进行配合，实现复杂的时序 逻辑功能。
常见类型及其特点
• 基本RS触发器：具有两个输入端R和S，以及两个输出端Q和Q'。当R和S的输入 信号不同时，Q和Q'的输出状态会发生变化。具有直接置位和复位的功能，但 存在约束条件，即R和S不能同时为1。
触发器分类
根据触发方式的不同，触发器可分为电平触发器和边沿触发器两大类。其中，电平触发器又可分为基 本RS触发器、同步RS触发器、D触发器等；边沿触发器可分为正边沿触发器和负边沿触发器等。
《电工电子技术》课件——触发器
01
02
TTL 维持阻塞 D 触发器（通 常上升沿触发）
TTL 边沿 JK 触发器（通常 下降沿触发）
03
CMOS 边沿 D 触发器和边沿 JK 触发器（通 常上升沿触发）
（二） 边沿 JK 触发器
CP 触发的边沿 JK 触发器 具有异步端的边沿 JK 触发器
可知，边沿 JK 触发器的特性方程：Q n1 JQ n KQ n
特性表：触发器次态与输入信号和电路原有状态之间关系。
次态：触发器在输 入信号变化后的状 态，用 Qn+1 表示。
现态：触发器在输 入信号变化前的状 态，用 Qn 表示。
RD SD Qn Qn+1 000×
001×
说明 状态不定
010 0
011 0
置0
100 1
101 1
置1
110 0 1 1 1 1 保持原状态不变
边沿触发器小结：
4. 边沿触发器的逻辑功能和特性方程与同步触发器 的相同，但由于触发方式不一样，因此，它们的逻 辑功能和特性方程成立的时间不同。边沿触发器的 逻辑功能和特性方程只在时钟的上升沿（或下降沿） 成立。
Qn+1 0
1 0 ××
1
0 0 × × 不定态
1 1 0×
Qn
1 1 1×
Qn
11↑0
0
11↑1
1
可得， D 触发器的特性方程：Qn＋1＝D
说明 异步置 0 异步置 1 禁用
保持
CP 时 Qn+1 = D
例：设触发器初态为 0 ，试对应输入波形画出 Q1、Q2 的波形。
D
1D
CP
C1
(a)
S
CP
电工学简明教程 总目录
总目录第一部分：演示文稿第一章电路及其分析方法第二章正弦交流电路第三章磁路和变压器第四章电动机第五章继电接触器控制系统第六章可编程控制器第七章工业企业供电与安全第八章电工测量第九章二极管和三极管第十章基本放大电路第十一章运算放大器第十二章直流稳压电源第十三章门电路和组合逻辑电路第十四章触发器和时序逻辑电路第十五章模拟量和数字量的转换（详见：秦曾煌《电工学简明教程第二版》）第二部分：电子挂图1电路及其分析方法2正弦交流电路3 磁路和变压器4电动机5继电接触器控制系统6可编程控制器7 工业企业供电与安全8电工测量9二极管和三极管10基本放大电路11运算放大器12直流稳压电源13 门电路和组合逻辑电路14 触发器和时序逻辑电路15 模拟量和数字量的转换（详见：秦曾煌《电工学简明教程第二版》）第三部分：动画教学电工部分1.1 三相异步电动机1.2 笼型转子1.3 绕线型转子1.4 三项旋转磁场1.5 直流电机的结构1.6 单三拍通电方式1.7 按钮1.8 交流接触器1.9 热继电器1.10 自动空气断路器1.11 长动控制线路结构图1.12 行程控制1.13 时间继电器1.14 磁电式仪表1.15 推斥式电磁式仪表1.16 电动式仪表模拟部分2.1 两种载流子2.2 PN结的形成2.3 PN结的单向导电性2.4 共射输出特性2.5 MOFSET结构2.6 MOFSET工作原理2.7 基本放大电路的组成2.8 基本放大电路的放大作用2.9 微变等效电路的画法2.10 射极偏置电路2.11 Q点与波形失真2.12 温度对Q点的影响2.13 共集电极电路2.14 差放电路的输入2.15 差模、共模信号2.16 Re的抑制零漂作用2.17 类型与效率2.18 图解分析2.19 交越失真2.20 OTL互补对称功率放大器2.21 瞬时极性法2.22 反馈组态判断（一）2.23 反馈组态判断（二）2.24 负反馈对放大器的影响2.25 虚短与虚断2.26 方波发生器2.27 变压器反馈式LC振荡器2.28 振荡条件2.29 单向桥式整流电路2.30 电容滤波电路2.31 串联反馈式稳压电路数字部分3.1 晶体管的开关作用3.2 晶体管非门电路3.3 TTL与非门电路3.4 TTL与非门工作原理3.5 基本RS触发器3.6 可控RS触发器3.7 主从触发器的原理3.8 主从JK触发器3.9 D触发器3.10 触发器的功能总结3.11 双稳态触发器波形图分析举例3.12 移位寄存器3.13 异步二进制加法寄存器3.14 555定时器3.15 由555定时器组成的单稳态触发器第四部分：总结与练习第一章电路及其分析方法1.1 基本要求1.2 本章小结1.3 例题分析第二章正弦交流电路2.1 基本要求2.2 本章小结2.3 例题分析第三章磁路和变压器3.1 基本要求3.2 本章小结3.3 例题分析第四章电动机4.1 基本要求4.2 本章小结4.3 例题分析第五章继电接触器控制系统5.1 基本要求5.2 本章小结5.3 例题分析第六章可编程控制器6.1 基本要求6.2 本章小结6.3 例题分析第七章工业企业供电与安全7.1 基本要求7.2 本章小结7.3 例题分析第八章电工测量8.1 基本要求8.2 本章小结8.3 例题分析第九章二极管和三极管9.1 基本要求9.2 本章小结9.3 例题分析第十章基本放大电路10.1 基本要求10.2 本章小结10.3 例题分析第十一章运算放大器11.1 基本要求11.2 本章小结11.3 例题分析第十二章直流稳压电源12.1 基本要求12.2 本章小结12.3 例题分析第十三章门电路和组合逻辑电路13.1 基本要求13.2 本章小结13.3 例题分析第十四章触发器和时序逻辑电路14.1 基本要求14.2 本章小结14.3 例题分析第十五章模拟量和数字量的转换15.1 基本要求15.2 本章小结15.3 例题分析第五部分：电路仿真实例电路仿真实例►输出特性►与门电路►或门电路►非门电路►同或门电路►异或门电路►与非门电路►数字电路74LS系列►数字电路74LS00►数字电路74LS04►数字电路74LS55►数字电路74LS86自耦降压起动►器件►电路►原理►运行接触器星形- 三角形起动►器件►电路►原理►运行反接制动►器件►电路►原理►运行能耗制动►器件►电路►原理►运行双速调速►器件►电路►原理►运行行程控制►器件►电路►原理►运行有过载保护运转控制►器件►电路►原理►运行第六部分：资源浏览电阻器、电容器、电感器、变压器、电源、二极管、三极管、场效晶体管、晶闸管、散热片、集成电路、接口部件、继电器、扬声器、蜂鸣器、开关、传感器光耦合器等、液晶显示器、印制电路板、晶体与晶振、滤波器第七部分：帮助►版权信息►制作队伍►用户手册。
电工学简明教程第二、三版差异之处及第三版修改意见
电工学简明教程（第三版）随着电力电子技术的发展，各种电路元器件都在不断更新，功能越来越强大，电工学简明教程第三版相比第二版删去了一些与当前实际应用不相符的内容，增加了电工技术与电子技术在实际生活中的一些具体应用电路，理论联系实际，有利于提高学生分析实际问题的能力。
特别是在各章的课后拓宽题部分，基本都增加了一些针对本章知识点的实用电路，通过对这些实际电路的分析，加深学生对知识点的理解，学以致用。
第一章（电路及其分析方法）1、本章主要对课后习题做了相关修改，增加了基尔霍夫定律、电阻串并联这两部分的习题，这两部分是后续直流电路分析方法的基础，但将原习题1.8.1关于叠加原理的选择题删掉了，整个第一章中只有一道关于叠加原理的大题，建议适当增加几道叠加原理的选择题。
2、1.9小节“电源的两种模型及其等效变换”，原来的题目为“电压源与电流源及其等效变换”这一小节开头的地方，定义的电压源模型与电流源模型比上一版更清晰，但是把上一版中的理想电压源外特性曲线这个图删掉了，建议加上这个图，能使学生更加形象的认识理想电压源与实际电压源的不同之处。
同样电流源外特性曲线也是如此。
第二章（正弦交流电路）1、2.4小节中新增加了功率三角形的概念，指出了视在功率、有功功率、无功功率三者之间的关系，建议加上功率三角形图，使学生有更直观的认识。
2、P85页下面注释，“何如”错误，应改为“比如”或“例如”。
3、2.7小节功率因数的提高，增加了实用日光灯电路例子，进一步说明提高功率因数的优点。
4、2.8小节，新增三相对称正弦电压的瞬时值之和等于0以及相量之和等于0（p89），建议增加三相对称正弦电压有效值之和不等于0，引导学生思考为什么。
.第三章（磁路和变压器）只是在课后习题有所变动第四章（电动机）1、4.5小节给出电机能否直接启动的经验公式，而不是泛泛的给一句二三十千瓦以下可直接启动，在降压启动中删除了应用不多的自耦降压起动，添加了应用日益广泛的软起动法，建议可添加介绍一些如ABB、西门子软起动器的具体产品介绍。
电工学简明教程第三版整套教学课件
1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电
路元器件按一定方式组合而成的。
1．电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
升压 输电线 变压器
(2)实现信号的传递与处理
降压 变压器
电灯 电动机 电炉
负载
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工 作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
1.2 电路模型
实为际了的便电于路分是析由与一计些算按实需际要电路起，不在同一作定用条的件元下件常或忽器 件略所实组际成部，件如的发次电要机因、素变而突压出器其、主电要动电机磁、性电质池，、把电它阻看器 等成，理它想们电的路电元磁件性。质是很复杂的。
(3) 实际方向与参考方向的关系
实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值； 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。
I
例如：图中若 I = 3 A，则表明电
+
流的实 际方向与参 考方向相同 ；反之，
E–
若 I = –3 A，则表明电流的实际方与参
R 考方向相反 。
R0
在电路图中所标电压、电流、电动
电工学简明教程第三版
第1章 电路及其分析方法
第 1 章 电路及其分析方法
1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 电源有载工作、开路与短路 1.5 基尔霍夫定律 1.6 电阻的串联与并联 1.7 支路电流法 1.8 叠加定理 1.9 电源的两种模型及其等效变换 1.10 戴维宁定理 1.11 电路中电位的计算 1.12 电路的暂态分析
时序逻辑电路课件
E
控制单元
Clk
B[0]
Init Add Done Cnt Shr
Init: DX, BY, T0 , A0, C0
Cnt: TT-1
Add: {C, A}A+D
Shr: {C, A, B}{C, A, B}>>1ZLeabharlann , C0时序逻辑电路
10
乘法器控制单元
• 状态图
Start Reset
Reset
S0
• 寄存器组
• 8个8位寄存器，记为 R0~R7
• ALU为前例
• MEM为存储器
• DI/DO: 输入/输出数据 • MA: 地址 • MW: 写使能
R0 R1-R2
8
3
DA D
WE Register
3
3
AA File BA
A
B
8 8
K
8
01
MUX
MB
8
4
X
Y
ALU
SF H
DI MA MW
MEM
Reset
S0
Done
!Start
Start/Init
S1
Cnt
!B[0]
B[0]/Add
S2
E
Shr
!E
时序逻辑电路
17
乘法器仿真波形
时序逻辑电路
18
寄存器传送
• 寄存器之间传输数据 • 每个寄存器的数据输入
处配置多路数据选择器 (MUX) • 每个寄存器的输出数据 连接到所有MUX • 灵活实现多个数据同时 传送
S2
else next_state = S0;
E
Shr
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Q3
Q2
Q1
Q0 C1
CT74LS290
C0 R9(1) R9(2) R0(1) R0(2) CP
Q3 0 0 0 0 0 0 0 1 0
Q2 0 0 0 0 1 1 1 0 0
Q1 0 0 1 1 0 0 1 0 0
Q0 0 1 0 1 0 1 0 1 0
[例 4] 数字钟表中的时计数器是二十四进制，试用两片 CT74LS290 型二 – 五 – 十进制计数器连成二十四进制电路。 [解] 先将两片 CT74LS290 连成一百进制计数器，再利 用反馈置 0 法，当第 24 个时钟脉冲来到后，个位和十位计数 器都恢复为 0000。
+UCC
0.01 F
8 +UCC
C1
5 k
4 +UCC
R
5 6
RD
Q
++ _
5 k
+ _ +
SD
Q
uI uC
2
5 k
uO 3
C2
7 T C
1 单稳态触发器电路图
5. (2)由 555 定时器组成的多谐振荡器，毋须外加触发脉 冲，就能输出一定频率的矩形脉冲(自激振荡)。 振荡周期 T = tp1 + tp2 = 0.7(R1 + 2R2)C
14.2 本章小结
1．双稳态触发器
触发器是数字电路中的重要器件，应牢记各种触发器的 逻辑功能、触发方式和图形符号。
(1) RS 触发器 (a)基本 RS 触发器
RD
SD
基本 RS 触发器逻辑状态表
Q
基本 RS 触发器的逻辑式
Q SD Q
Q RD Q
SD
S R
Q
Q
RD
0 1 1 0
1 0 1 0
J C1 CP K Q1 D Q1 C1 Q2 Q2
1
2
3
4
J C1 CP K
Q1 C1 Q1 D
Q2
CP Q2
Q2
Q1
来两个时钟脉冲循环一次，输出的是正交波形。
时钟脉冲数 0 1 2 CP 0 0→1 1→0 0→1 1→0 J1 = Q2 0 1 1 0 0 K1 = 1 1 1 1 1 1 D = Q1 1 1 0 0 1 Q1 0 0 1 1 0 Q2 0 1 1 0 0
1
0 0
1
0 0
计 计 计 计
数 数 数 数
利用反馈置“0”或反馈置“9”法可用 CT74LS290 构 成多种进制的计数器。
5．(1)由 555 定时器组成的单稳态触发器，当输入触发负 脉冲时，输出 uO为矩形脉冲，其宽度(暂稳态持续时间)
tp = RC ln3 = 1.1RC
Q3
Q2
Q1
Q0 C0 C1
Q3
Q2
Q1
Q0
C0 C1 CP0
十位(2)
S9(1) S9(2) R0(1) R0(2)
个位(1)
S9(1) S9(2) R0(1) R0(2)
+UCC R1 8 +UCC
C1 5 k
4 +UCC
5 6 2
5 k 5 k
RD
Q
+ _ +
R2 uC
+ _ +
C2
SD
Q
uO 3
7 T C 1
多谐振荡器电路图
14.3 例题分析
[例 1] 电路如图所示，试画出 Q1Q2 的波形。设两个触 发器的初始状态为 0。 [解] JK 触发器在下降沿触发，D 触发器在上升沿触发。 列出状态表，而后由此在时钟脉冲 CP 的上升沿和下降沿处 画出 Q1Q2 波形。
画出 Y1 和 Y2 的波形，如图 所示。
Y2
从波形图上看，时钟脉冲 CP 经过图示的逻辑电路后变 为两个不同相的脉冲，所以上述电路为双相时钟脉冲发生 器。
[例 3] 试用反馈置“9” 法将 CT74LS290 型计数器改接 成七进制计数器。 [解] 设初始状态为 0000， 计数器计到 7 时，输出为 0111， 有三个 1，若用反馈置 0 法，需 要有三输入端的与非门才能实 现。而 CT74LS290 型计数器只 有 R1(1)，R0(2) 两个置零端，无 法实现。但若用反馈置“9”法， 可将 Q 接 S9(1)，Q0 接 C1，R0(1) 和 R0(2) 接“地”，计数脉冲由 C 1 端输入，如图中所示，接成 了七进制计数器，表为其状态 表。
第 14 章
触发器和时序逻辑电路
14.1 基本要求
1．掌握 RS 触发器、JK 触发器和 D 触发器的逻辑功能；
2．理解寄存器和移位寄存器的工作原理；
3．理解二进制计数器和二-十进制计数器的工作原理；
4．掌握二-五-十进制集成计数器的应用；
5．理解 555 定时器的工作原理，理解由 555 定时器组 成的单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。
0 1 不变 不定
图形符号
(1) RS 触发器 (a)基本 RS 触发器 基本 RS 触发器的逻辑式
Q SD Q
Q RD Q
SD
基本 RS 触发器逻辑状态表
RD
SD
Q
S R 图形符号
Q
Q
RD
0 1 1 0
1 0 1 0
0 1 不变 不定
(b) 可控 RS 触发器 可控 RS 触发器的逻辑式
[例 2] 试分析如图所示的 电路，画出 Y1 和 Y2 的波形，并 与时钟脉冲 CP 比较，说明电路 的功能。设初始状态 Q = 0。 [解]
≥1 J CP K C1 ≥1 Q Y2 Q Y1
由 J Q 和 K Q ，可画出
CP Q Q Y1
Q 和 Q 的波形。
再由输出逻辑式
Y1 C Q ， Y 2 C Q
Q S CP Q
Q R CP Q
可控 RS 触发器逻辑状态表
R Q
Q
S 0 1 0 1
Qn+1
Qn 1 0 不定
SD
S CP
R
RD
S 1S C1 1R R 图形符号
0 0 1 1
(2)JK 触发器 JK 触发器的逻辑式
Q n1 J Q n K Q n
SD J
主从型 JK 触发器的逻辑状态表
Q3
Q2
Q1
Q0 C1
CT74LS290
C0 R9(1) R9(2) R0(1) R0(2) CP
CP 0 1 2 3 4 5 6 7
Q3 0 0 0 0 0 0 0 1 0
Q2 0 0 0 0 1 1 1 0 0
Q1 0 0 1 1 0 0 1 0 0
Q0 0 1 0 1 0 1 0 1 0
当计数到 6 时，Q2Q1 = 11，即将计数器置“9” ，即 置成 1001，而 0110 这一状态 为时短暂，转瞬即逝。再来 一个计数脉冲，即由 1001 回 到 0000。经过七个脉冲循环 一次，这就是七进制计数器。
J
0
0 1
K
0
1 0
Qn + 1
Qn
0 1
Qn
CP
K
RD
S 1J C1 1K R 图形符号
Q
Q
1
1
D 触发器的逻辑状态表
SD
(3) D 触发器 D 触发器的逻辑式
Q n1 Q n
S 1D C1 R 上升沿 D 触 发器图形符号
Q
Q
D CP
RD
Dn 0 1
Qn+1 0 1
2．寄存器 寄存器用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。按存 放的方式有并行和串行两种；取出的方式也有并行和串行两 种。数码寄存器都是并行输入并行输出的。移位寄存器可以 并行输出也可以串行输出。
3．计数器
计数器用来累计输入脉冲的数目。n 位二进制加法计数 器要用 n 个触发器，能记最大十进制数为 2n 1。经过 n 个 脉冲循环一次，因此，它也是 n 进制计数器。 分析一个计数器的步骤是：已知逻辑图 写出各位触 发器的逻辑关系式 列出状态表 -十进制集成计数器功能表如下。 R0(1) R0(2) S9(1) 0 1 0 0 S9(2) 0 1 0 0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 1 0 0 0 0 0 1