时序电路的基本单元
时序逻辑电路
8.1
8.1.1 触发器综述
触发器
在数字系统中，不但要对数字信号进行算术运算和逻辑运算， 而且经常需要对二值信息进行保存，需要有逻辑记忆功能的逻辑电 路。我们把能够存储1位二值信息的基本单元电路称为触发器。 触发器有两个特点：一是具有两个稳定状态，分别用逻辑0和逻辑1 表示；二是在输入信号作用下，可从一种状态翻转到另一种状态， 在输入信号取消后，能保持状态不变。
8.3 计数器
8.3 计数器
例8.3.2 试分析图8.3.12所示逻辑图，说明它是个具有什么功能 的电路。
8.3 计数器
【解】 (1)写出各触发器驱动方程和时钟方程。
各触发器的翻转时刻，F1和F3是每来一个CP触发器状 态翻转一次，而F2一定是在Q1输出由1变为0，即有下降沿 时，Q2状态发生翻转。
2）假设逻辑电路初始状态Q3Q2Q1=000，列出状态转 换表如表8.3.10所示。
8.3 计数器
8.4
定时器
8.4.1 555定时器的结构与工作原理
8.4
定时器
1 阻值相等的三个电阻构成分压器
555定时器由三个5 kΩ电阻R串联构成分压器，对 电源UCC实现分压（因为比较器的输入电阻近似为无穷 大，所以比较器的两个输入端都不取用电流）。
8.3 计数器
8.3 计数器
2
同步二进制加法计数器
同步二进制加法计数器的逻辑电路如图8.3.2所示。图中JK触
发器的J端和K端有多个输入，它们之间分别具有与门的逻辑功能
，所以无须再外加逻辑与门。
8.3 计数器
8.3.3 十进制计数器
1
异步十进制加法计数器
8.3 计数器
8.3 计数器
2
同步十进制加法计数器
时序逻辑电路和组合逻辑电路的基本单元
时序逻辑电路和组合逻辑电路的基本单
元
时序逻辑电路和组合逻辑电路是电子技术中一
种基本的、用于控制信号和系统输出结果的电路，
它们都具有基本单元，基本单元是由不同电路组件
组成的电路，它们可以实现特定的功能以完成特定
的任务。
时序逻辑电路的基本单元主要是由反馈和计数
器组成，它们可以用来控制信号的传输、采样和时序，它们可以运行或停止电路，它们可以执行夊齐
逻辑运算，它们主要的部件有门电路（AND、OR、NOT 等）、反馈元件、计数器等。
组合逻辑电路的基本单元主要包括电路选择器、门驱动器、计时器、存储器、模拟电路等，它们可
以实现诸如门驱动、数据传输、存储和计算等多种
功能，它们可以识别端口输入状态，然后根据它们
的不同的组合，产生不同的控制和输出信号。
时序逻辑电路和组合逻辑电路的基本单元都可
以实现多种不同的功能，从而实现相关的电子设备
的发挥。
不同的基本单元可以有不同的用途，可以实现用不同的硬件或软件来实现不同的功能。
此外，它们也可以用于智能分析，以实现复杂的逻辑电路系统。
触发器、时序逻辑电路
第12 章习题12-1填空题1. 数字电路分为组合逻辑和时序逻辑两大类。
2. 时序逻辑电路的输出取决于输入状态和输入前的输出状态，因此电路具有记忆功能。
触发器是构成时序逻辑电路的基本单元，其本身也由门电路构成，但其中包含有反馈环节，因此它是时序逻辑电路的基本单元。
3. 集成触发器的置1端可以根据需要预先将触发器置1，置0 端可以根据需要预先将触发器置0，而不受时序脉冲的同步控制。
4. 计数器统计的是CP脉冲的个数，它有3种分类方法，按计数进位不同，分为二进制、十进制和任意进制计数器；按计数规律不同，分为加法、减法和可逆计数器；按计数器中触发器翻转是否同步分为同步计数器和异步计数器，其中同步计数器的计数速度较快。
5. 寄存器是一种能够接收、暂存、传递数码或指令等信息的逻辑部件，它一般由触发器构成，且每个触发器只能存储1 位二进制信息。
6. 半导体存储器有两种，一种称为随机存取存储器，简称RAM；另一种称为只读存储器，简称ROM。
7. 存储器的存储容量是指存储器能够存储0 和1 的个数，一般用字数×位数来表示。
字数指字线的数目，位数指数据线的总的数目。
8. 移位寄存器按移位方向的不同分为左移寄存器、右移寄存器和双向移位寄存器。
9. 在所有触发器中，JK 触发器的逻辑功能是最完善的，它没有同步触发器的空翻现象，也没有同步触发器状态不定的现象，而且比D触发器和T触发器的功能齐全。
10. JK触发器的逻辑功能是J=0，K=0时，Q=0 ；J=0，K=1时，Q=0 ；J=1，K=0时，Q=1 ；J=1，K=1时，翻转。
输入信号过后保持输入信号到来时的功能称为记忆功能，翻转功能称为计数功能。
11. D触发器的逻辑功能可概括为输出端Q的状态永远与输入端D的状态相同，但在画波形图时应为D触发器的Q态与输入端的D态相同。
12. RS触发器的逻辑功能可概括为：R端和S端同时无效时，触发器保持原状态；R端和S端同时有效时，触发器处于不定状态；R端有效，S端无效时，触发器处于1状态；R端无效，S端有效时，触发器处于0 状态。
时序逻辑电路知识要点复习
《时序逻辑电路》知识要点复习一、时序逻辑电路1、时序逻辑电路：电路的输出状态不仅与同一时刻的输入状态有关，也与电路原状态有关。
时序逻辑电路具有记忆功能。
2、时序逻辑电路分类：可分为两大类：同步时序电路与异步时序电路。
（1）同步时序电路：各触发器都受到同一时钟脉冲控制，所有触发器的状态变化都在同一时刻发生。
（2）异步时序电路：各触发器没有统一的时钟脉冲(或者没有时钟脉冲)，各触发器状态变化不在同一时刻发生。
计数器、寄存器都属于时序逻辑电路。
3、时序逻辑电路由门电路和触发器组成，触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。
二、计数器1、计数器概述：（1）计数器：能完成计数，具有分频、定时和测量等功能的电路。
（2）计数器的组成：由触发器和门电路组成。
2、计数器的分类：按数制分：二进制计数器、十进制计数器、N 进制(任意进制)计数器；按计数方式分：加法计数器、减法计数器、可逆计数器；按时钟控制分：同步计数器、异步计数器。
3、计数器计数容量（长度或模）:计数器能够记忆输入脉冲的数目，就称为计数器的计数容量（或计数长度或计数模），用 M 表示。
3 位二进制同步加法计数器：M=23=8，n 位二进制同步加法计数器：M=2n，n 位二进制计数器需要用n个触发器。
4、二进制计数器(1)异步二进制加法计数器：如下图电路中，四个JK触发器顺次连接起来，把上一触发器的Q 端输出作为下一个触发器的时钟信号，CP0=CP CP1=QCP2=Q1CP3=Q2，J=K=1J1=K1=1 J2=K2=1 J3=K3=1Q3Q2Q1Q为计数输出，Q3为进位输出，Rd 为异步复位（清0）这样构成了四位异步二进制加计数器。
在计数前清零，Q3Q2Q1Q=0000；第一个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0001；第二个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0010；第三个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0011，……，第15个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=1111，第16个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0000，并向高位输出一个进位信号，当下一个脉冲来时，进入新的计数周期。
触发器是构成时序逻辑电路的基本单元
触发器是构成时序逻辑电路的基本单元，触发器按逻辑功能分为RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器和T′触发器等多种类型；按其电路结构分为主从型触发器和维持阻塞型触发器等。
1．JK触发器（1）JK触发器符号及功能JK触发器有两个稳定状态：一个状态是Q＝1，Q=0，称触发器处于“1”态，也叫置位状态；另一个状态是Q＝0，Q＝1，称触发器处于“0”态，也叫复位状态。
JK触发器具有“置0”、“置1”、保持和翻转功能，符号如图l所示。
反映JK触发器的Q n和Q n、J、K之间的逻辑关系的状态表见表1。
状态表中，Qn表示时钟脉冲来到之前触发器的输出状态，称为现态，Q n+1表示时钟脉冲来到之后的状态，称为次态。
图l JK触发器符号表1JK触发器的状态表JK触发器的特性方程为JK触发器的种类很多，有双JK触发器74LS107，双JK触发器74LS114，741S112，74HC73，74HCT73等，有下降沿触发的，也有上升沿触发的。
图l所示的JK触发器是下降沿触发的。
（2）双JK触发器74LS7674LS76是有预置和清零功能的双JK触发器，引脚如图2所示，有16个引脚。
功能表见表2，74LS76是下降沿触发的。
图2 74LS76引脚图表2 74LS76的功能表①当R D＝0，S D＝1时不论CP，J，K如何变化，触发器的输出为零，即触发器为“0”态。
由于清零与CP脉冲无关，所以称为异步清零。
②当R D＝1，S D＝0时不论CP，J，K如何变化，触发器可实现异步置数，即触发器处于“1”态。
③当R D＝1，S D＝1时只有在CP脉冲下降沿到来时，根据J，Κ端的取值决定触发器的状态，如无CP脉冲下降沿到来，无论有无输人数据信号，触发器保持原状态不变。
2．D触发器（1）D触发器符号及功能D触发器具有置“0”和置“1”功能，其逻辑符号如图3所示，其逻辑功能为：在CP上升沿到来时，若D＝I，则触发器置1；若D＝0，则触发器置0，D触发器的特性方程为D触发器的状态表见表3图3 D触发器的逻辑符图3 D触发器的逻辑符图3所示的D触发器是上升沿触发的，也有下降沿触发的D触发器。
触发器和时序逻辑电路
(2) 第二位触发器 FF1 ，在 Q0 = 1 时再来一种时钟脉冲才翻转，故 J1 = K1 = Q0 ；
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(3) 第三位触发器 FF2 ，在 Q1= Q0 = 1 时再来一种时钟脉冲才翻转，故 J2 = K2 = Q1Q0 ；
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只有当初钟脉冲来到后，即 CP = 1 时，触发器才按 R 、S 端旳输入状态 来决 定其输出状态。
触发器置R和D0 或置是S1直D，接一置般0用和于直置接初置态1。端在，工就作是过不程经中过它时们钟处脉于冲1 旳态控。制能够对基本
可控 RS 触发器旳逻辑式
Q S CP Q ，
可分四种情况分析CP = 1 时触 发器旳状态转换和逻辑功能，如右 表所示。
转一次，即
，具有计数功能。
SD
S
Q
D
1D
CP
C1
Q
RD
R
Q Q n1
n
上升沿 D 触发 器图形符号
1D
Q
CP
C1
Q
D 触发器转换 为 T 触发器
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返回
14.2 寄存器
寄存器用来临时存储参加运算旳数据和运算成果。
14.2.1 数码寄存器
下图是由 D 触发器(上升沿触发)构成旳四位数码寄存器，这是并行输入/并行 输出旳寄存器。工作之初要先清零。
时序逻辑电路旳特点：它旳输出状态不但决定于当初旳输入状态，而且还与电 路旳原来状态有关，也就是时序逻辑电路具有记忆功能。
触发器是时序逻辑电路旳基本单元。
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14.1 双稳态触发器
14.1.1 RS 触发器
数电（ＰＤＦ）
第6 章时序逻辑电路61时序逻辑电路的简介§ 6.1 时序逻辑电路的简介时序逻辑电路结构基本单元:触发器(基本逻辑门+反馈线基本单元: 触发器( 基本逻辑门+ 反馈线)具有记忆功能输入输出取决于以前的状态同步的异步的所有触发器在时钟脉冲的同一个边沿被触发1时序电路分类触发器不在同一时刻触发时序电路的结构:组合逻辑电路+ 触发器（存储单元）X Z组合逻辑电路X: 外部输入Z：外部输出wQ触发器电路W: 控制输入J, K, D, TW:控制输入--J K D TQ:触发器的状态Q: 触发器的状态2XZ各变量之间的关系:组合逻辑电路(,)Z F X Q =)输出方程触发器电路wQ(,W H X Q =1n nG W +=特征方程驱动方程(,)QQ 按照电路中输出变量是否和输入变量直接相关时序电路Mealy -type (米里型)输出Z Q n X3Moore -type (莫尔型)输出Z ~ Q n§6.2 同步时序电路的分析电路分析: 给定电路, 研究电路的原理，描述电路的功能.例1: 分析下图的同步时序电路1)输入控制输入X J 0, K 0, J 1, K 14输出状态ZQ 1 (高位), Q 0 (低位)列出方程n nn表示当前状态不能省略n 表示当前状态，不能省略状态图图例0nQ 1n Q 11n Q +10n Q +XZ 状态表X/ZQ 1Q 00101000 0 00 0 10 1 00110010/00100001 0 01 0 11100 1 1010010/01/01/11/01/00000101 1 01 1 100110/10/010对应一个CLK每条转换线对应着真值表中的行7每条转换线对应着真值表中的一行4) 电路功能0/0X/Z Q 1Q 001110/01/01/11/01/0000/10/010状态图的主循环：摸3的双向加法器X=0, M-3 加法器：Z ＝1，进位；顺时针循环X=1M 3减法器借位8X=1, M-3 减法器：Z ＝1，借位。
时序逻辑电路
第五章时序逻辑电路前面介绍的组合逻辑电路无记忆功能。
而时序逻辑电路的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且与电路原来的状态有关，或者说与电路以前的输入状态有关，具有记忆功能。
触发器是时序逻辑电路的基本单元。
本章讨论的内容为时序逻辑电路的分析方法、寄存器和计数器的原理及应用。
第一节时序逻辑电路的分析一、概述1、时序逻辑电路的组成时序逻辑电路由组合逻辑电路和存储电路两部分组成，结构框图如图5-1所示。
图中外部输入信号用X（x1，x2，…，x n）表示；电路的输出信号用Y（y1，y，…，y m）表示；存储电路的输入信号用Z（z1，z2，…，z k）表示；存储电2路的输出信号和组合逻辑电路的内部输入信号用Q（q1，q2，…，q j）表示。
图5-1 时序逻辑电路的结构框图可见，为了实现时序逻辑电路的逻辑功能，电路中必须包含存储电路，而且存储电路的输出还必须反馈到输入端，与外部输入信号一起决定电路的输出状态。
存储电路通常由触发器组成。
2、时序逻辑电路逻辑功能的描述方法用于描述触发器逻辑功能的各种方法，一般也适用于描述时序逻辑电路的逻辑功能，主要有以下几种。
（1）逻辑表达式图5-1中的几种信号之间的逻辑关系可用下列逻辑表达式来描述：Y =F(X，Q n)Z =G(X，Q n)Q n+1=H(Z，Q n)它们依次为输出方程、状态方程和存储电路的驱动方程。
由逻辑表达式可见电路的输出Y不仅与当时的输入X有关，而且与存储电路的状态Q n有关。
（2）状态转换真值表状态转换真值表反映了时序逻辑电路的输出Y、次态Q n+1与其输入X、现态Q n的对应关系，又称状态转换表。
状态转换表可由逻辑表达式获得。
（3）状态转换图状态转换图又称状态图，是状态转换表的图形表示，它反映了时序逻辑电路状态的转换与输入、输出取值的规律。
（4）波形图波形图又称为时序图，是电路在时钟脉冲序列CP的作用下，电路的状态、输出随时间变化的波形。
应用波形图，便于通过实验的方法检查时序逻辑电路的逻辑功能。
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时序电路的基本单元
1. 引言
时序电路是一种特殊的数字逻辑电路，用于处理和控制电子信号的时间顺序。
它由多个基本单元组成，每个基本单元的功能是将输入信号转换为输出信号，并且输出信号的状态与输入信号相关联。
本文将重点介绍时序电路的基本单元，包括触发器和计数器。
2. 触发器
触发器是时序电路中最基本的单元之一，用于存储和延迟电子信号。
它有几种常见的类型，包括RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器。
2.1 RS触发器
RS触发器是最简单的触发器之一，由两个交叉连接的非门（或异或门）和两个输入引脚（R和S）组成。
它可以存储一个位的状态，并且根据输入信号的状态进行状态转换。
当R和S输入信号同时为0时，RS触发器保持不变；当R=0、S=1时，RS触发器将输出1；当R=1、S=0时，RS触发器将输出0；当R和S同时为1时，RS触发器将进入禁止状态。
2.2 D触发器
D触发器是广泛应用于数字系统中的最常用触发器之一。
它具有一个数据输入引脚（D）和一个时钟输入引脚（CLK），用于控制输入信号何时被存储。
D触发器工作原理如下：当时钟信号从低电平变为高电平时，将输入引脚（D）的值写入触发器，并将其存储为输出信号。
当时钟信号从高电平变为低电平时，触发器的输出信号保持不变。
2.3 JK触发器
JK触发器是一种改进型的RS触发器，具有三个输入引脚（J、K和CLK）和两个输出引脚（Q和Q’）。
JK触发器的状态转换逻辑如下：
•当J=0、K=0时，JK触发器保持不变；
•当J=0、K=1时，JK触发器输出为0；
•当J=1、K=0时，JK触发器输出为1；
•当J=1、K=1时，JK触发器的输出将与前一个状态相反。
2.4 T触发器
T触发器是一种特殊的JK触发器，具有一个输入引脚（T）和一个时钟输入引脚（CLK）。
T触发器的状态转换逻辑如下：
•当T=0时，T触发器保持不变；
•当T=1时，T触发器的输出将与前一个状态相反。
3. 计数器
计数器是一种用于计算和存储电子信号总量的时序电路。
它能够以特定的频率递增或递减信号，并将其存储为二进制码。
计数器可分为同步计数器和异步计数器。
同步计数器使用时钟信号来控制计数，递增或递减的频率与时钟信号的频率相等。
异步计数器则不依赖于时钟信号，通过电子信号的传递来实现递增或递减。
3.1 同步计数器
同步计数器由多个触发器组成，每个触发器都与其他触发器同步。
其中最常见的同步计数器是二进制计数器，其输出可以用二进制形式表示。
二进制计数器可以递增或递减，取决于输入控制信号。
当计数器的值达到最大值时，它通常会回滚到初始值，形成一个循环计数器。
3.2 异步计数器
异步计数器也可以由多个触发器组成，但是它们的输入信号不同步。
异步计数器的状态转换取决于当前状态和上一个状态的组合逻辑。
常见的异步计数器包括十进制计数器和预置计数器。
十进制计数器可以将计数器的输出转换为十进制形式，方便人们进行阅读。
预置计数器则可以先行设定计数器的初始值。
4. 总结
时序电路的基本单元包括触发器和计数器。
触发器用于存储和延迟电子信号，包括RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器。
计数器用于计算和存储电子信号总量，包括同步计数器和异步计数器。
触发器和计数器是数字系统中重要的组成部分，它们的灵活运用可以实现各种复杂的功能。
深入理解它们的工作原理对于设计和优化时序电路至关重要。