触发器及时序逻辑电路 (2)

例题：1用与非门组成的基本RS 触发器如图（a ）所示，设初始状态为0，已知输入R 、S 的波形图如下图，画出输出Q 、Q 的波形图。

&&G G 12(a)(b)R RS SQQQ Q解：由可画出输出Q 、Q 的波形如图所示。

图中虚线所示为考虑门电路的延迟时间的情况。

2主从JK 触发器如图所示，设初始状态为0，已知输入J 、K 的波形图如图，画出输出Q 的波形图。

CP G 4G Q 1J 1K Q(b)3C1&G &G 2&1&&7G &56&CP8&G G G 19G ''┌┌(a)触从器发主触发器QQ Q Q J K解：如图所示。

3维持—阻塞D触发器如图所示，设初始状态为0，已知输入D的波形图如图所示，画出输出Q的波形图。

解：由于是边沿触发器，在波形图时，应注意以下两点：（1）触发器的触发翻转发生在时钟脉冲的触发沿（这里是上升沿）。

（2）判断触发器次态的依据是时钟脉冲触发沿前一瞬间（这里是上升沿前一瞬间）输入端的状态。

根据D触发器的功能表或特性方程或状态转换图可画出输出端Q的波形图如图所示。

12345CPDQ图波形图第22章时序逻辑电路大纲要求：掌握时序逻辑电路的特点及组成了解时序逻辑电路的分析步骤和方法，计数器的状态转换表、状态转换图和时序图的画法；触发器触发方式不同时对不同功能计数器的应用连接掌握计数器的基本概念、功能及分类了解二进制计数器（同步和异步）逻辑电路的分析了解寄存器和移位寄存器的结构、功能和简单应用了解计数型和移位寄存器型顺序脉冲发生器的结构、功能和分析应用计数器是数字电路和计算机中广泛应用的一种逻辑部件，可累计输入脉冲的个数，可用于定时、分频、时序控制等。

按计数功能：加法计数器、减法计数器、可逆计数器按计数脉冲引入方式：异步计数器、同步计数器按计数制：二进制计数器、十进制计数器、N 进制计数器22.1 二进制计数器按二进制的规律累计脉冲个数，它也是构成其它进制计数器的基础。

第14章 触发器和时序逻辑电路A 选择题14.1.1 触发器如图14.01所示，设初始状态为0，则输出Q的波形为图14.02中的（ ）。

图14.01 习题14.1.1的图 图14.02 习题14.1.1的图14.1.2 触发器如图14.03所示，设初始状态为0，则输出Q的波形为图14.04中的（ ）。

图14.03 习题14.1.2的图 图14.04 习题14.1.2的图14.1.3 图14.05所示的触发器具有（ ）功能。

（1）保持 （2）计数 （3）置1图14.05 习题14.1.3的图14.1.4 在图14.06所示的电路中，触发器的原状态Q1Q0＝01，则在下一个CP作用下，Q1Q0为（ ）。

（1）00 （2）01 （3）10图14.06 习题14.1.4的图 图14.07 习题14.1.5的图14.1.5在图14.07所示的电路中，触发器的原状态Q1Q0＝00，则在下一个CP作用下，Q1Q0为（ ）。

（1）00 （2）01 （3）1014.3.1 图14.08所示的是（ ）计数器。

（1）七进制 （2）八进制 （3）九进制图14.08 习题14.3.1的图14.4.1 由555定时器组成的单稳态触发器如图14.4.2（a）所示，若加大电容C的电容值，则（ ）。

（1）增大输出脉冲u0的幅度（2）增大输出脉冲u0的宽度（3）对输出脉冲u0无影响14.4.2 由555定时器组成的多谐振荡器如图14.4.3（a）所示，欲使振荡频率增高，则可（ ）。

（1）减小C （2）增大R1,R2 （3）增大U CCB基本题14.1.6 当基本RS触发器D R和D S端加上图14.09所示的波形时，试画出Q端的输出波形。

设初始状态为0和1两种情况。

14.1.7 当可控RS触发器CP，S和R端加上图14.10所示的波形时，使画出Q端的输出波形。

设初始状态为0和1两种情况。

图14.09 习题14.1.6的图 图14.10 习题14.1.7的图14.1.8 当主从型JK触发器的CP，J、K端分别加上图14.11所示的波形时，试画出Q端的输出波形。

21章触发器和时序逻辑电路21.1双稳态触发器21.2寄存器21.3计数器21.4时序逻辑电路的分析*21.5 555定时器及其应用21.6 应用举例第21章触发器和时序逻辑电路本章要求1. 掌握R－S、J－K、D触发器的逻辑功能及不同结构触发器的动作特点。

2. 掌握寄存器、移位寄存器、二进制计数器、十进制计数器的逻辑功能，会分析时序逻辑电路。

3. 学会使用本章所介绍的各种集成电路。

4. 了解集成定时器及由它组成的单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。

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，当输入信号消失后，电路状态仍维持不变。

这种具有存贮记忆功能的电路称为时序逻辑电路。

时序逻辑电路的特点：下面介绍双稳态触发器，它是构成时序电路的基本逻辑单元。

21.1双稳态触发器21.1.1 R－S 触发器21.1.2 主从J－K 触发器21.1.3 维持阻塞D 触发器21.1.4 触发器逻辑功能转换21.1双稳态触发器双稳态触发器：是一种具有记忆功能的逻辑单元电路，它能储存一位二进制码。

特点：1、有两个稳定状态“0‖态和“1‖态；2、能根据输入信号将触发器置成“0‖或“1‖态；3、输入信号消失后，被置成的“0‖或“1‖态能保存下来，即具有记忆功能。

21.1.1 R －S 触发器两互补输出端1. 基本R －S 触发器两输入端&QQ.G1&.G2S D R D正常情况下，两输出端的状态保持相反。

通常以Q 端的逻辑电平表示触发器的状态，即Q =1，Q =0时，称为“1‖态；反之为“0‖态。

反馈线触发器输出与输入的逻辑关系1001设触发器原态为“1‖态。

0‖态(1) S D =1，R D = 0110QQ.G1&.&G2S DR D设原态为“0‖态1001110触发器保持“0‖态不变复位0结论: 不论触发器原来为何种状态，当S D =1，R D =0时，将使触发器置“0‖或称为复位。

触发器一、单项选择题：(1)对于D触发器，欲使Q n+1=Q n，应使输入D=。

A、0B、1C、QD、(2)对于T触发器，若原态Q n=0，欲使新态Q n+1=1，应使输入T=。

A、0B、1C、Q(4)请选择正确的RS触发器特性方程式。

A、B、C、 (约束条件为)D、(5)请选择正确的T触发器特性方程式。

A、B、C、D、(6)试写出图所示各触发器输出的次态函数(Q n+1)。

A、B、C、D、(7)下列触发器中没有约束条件的是。

A、基本RS触发器B、主从RS触发器C、同步RS触发器D、边沿D触发器二、多项选择题：(1)描述触发器的逻辑功能的方法有。

A、状态转换真值表B、特性方程C、状态转换图D、状态转换卡诺图(2)欲使JK触发器按Q n+1=Q n工作，可使JK触发器的输入端。

A、J=K=0B、J=Q,K=C、J=,K=QD、J=Q,K=0(3)欲使JK触发器按Q n+1=0工作，可使JK触发器的输入端。

A、J=K=1B、J=0,K=0C、J=1,K=0D、J=0,K=1(4)欲使JK触发器按Q n+1=1工作，可使JK触发器的输入端。

A、J=K=1B、J=1,K=0C、J=K=0D、J=0，K=1三、判断题：(1)D触发器的特性方程为Q n+1=D，与Q n无关，所以它没有记忆功能。

（）(2)同步触发器存在空翻现象，而边沿触发器和主从触发器克服了空翻。

（）（）(3)主从JK触发器、边沿JK触发器和同步JK触发器的逻辑功能完全相同。

(8)同步RS触发器在时钟CP=0时，触发器的状态不改变( )。

(9)D触发器的特性方程为Q n+1=D，与Q n无关，所以它没有记忆功能( )。

(10)对于边沿JK触发器，在CP为高电平期间，当J=K=1时，状态会翻转一次( )。

四、填空题：(1)触发器有（）个稳态，存储8位二进制信息要（）个触发器。

(2)在一个CP脉冲作用下，引起触发器两次或多次翻转的现象称为触发器的（），触发方式为（）式或（）式的触发器不会出现这种现象。

课题十四：触发器与时序逻辑电路（二）【学习内容】寄存器用来暂时存放参与运算的数据和运算结果，有无移位的功能又可以分为数码寄存器和移位寄存器，通过重点学习后者，结合二进制计数器，达到使学生熟悉计数器工作。

【学习重点】寄存器的时序电路各类寄存器的工作原理【学习难点】移位脉冲及其时序电路【学习内容】●寄存器用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。

●寄存器常分为数码寄存器和移位寄存器两种，其区别在于有无移位的功能1.数码寄存器(1)电路图形：(见P379图14.2.1)由D触发器（上升沿触发）组成的四位数码寄存器。

(2)工作原理①先复位（清零），使四个触发器FF3~FF0全处于态。

②当“寄存器指令”）正脉冲到来时，四位二进制数d3d2d1d0就存入四个触发器2．移位寄存器(1)电路图(见P379图14.2.2)图14.2.2是由JK触发器组成的四位移位寄存器.(2)工作原理:●设寄存的二进制数为1011,按移位脉冲(即时钟脉冲)的工作节拍从高位到低位依次串行送到D端①工作之初先清零.首先D=1,第一个移位脉冲的下降沿来到时使触发器FF0翻转,Q0=1,其他仍保持0态;②接着D=0,第二个移位脉冲的下降沿来到时使FF0和FF1同时翻转,由于FF1的J=1,FF0的J=0,所以Q1=1,Q0=0,Q2和Q3仍为0;③以后过程如表14.2.1所示,移位一次,存入一个新数码,直到第四个脉冲的下降沿来到时,存数结束.这时,可以从四个触发器的Q端得到并行的数码输出.表14.2.1 移位寄存器的状态表14．3 计数器●计算器能累计输入脉冲的数目，可以进行加法、减法或两者兼有的计数，可分为二进制计数器、十进制计数器及任意进制计算器1.二进制计数器表14.3.1 四位二进制加法状态表(1)异步二进制加法计数器①每一个计数脉冲,最低位触发器翻转一次;②位触发器是在相信的低位触发器从1变为0进位时翻转因此可用四个主从型JK触发器来组成异步二进制加法计数器(如P381图14.3.1所示)(2)进制加法计数器①第一位触发器FF0，每来一个计数脉冲就翻转一次，故J0=K0=1；②第二位触发器FF1，在Q0=1时再来一个脉冲才翻转，故J1=K1=Q0；③第三位触发器FF2，在Q1=Q0=1时再来一个脉冲才翻转，故J2=K2=Q1Q0；④第四位触发器FF3，在Q2=Q1=Q0=1时再一个脉冲才翻转，故J3=K3=Q2Q1Q0 2．十进制计数器表14.3.2 8421码十进制加法计数器的状态表：(1)与二进制加法计数器比较，来第十个脉冲不是由1001变为1010，而是恢复0000。

第8章触发器和时序逻辑电路及其应用习题解答8.1 已知基本RS 触发器的两输入端D S 和D R 的波形如图8-33所示，试画出当基本RS 触发器初始状态分别为0和1两种情况下，输出端Ｑ的波形图。

图8-33 习题8.1图解：根据基本RS 触发器的真值表可得：初始状态为0和1两种情况下，Ｑ的输出波形分别如下图所示：习题8.1输出端Ｑ的波形图8.2 已知同步RS 触发器的初态为0，当S 、R 和CP 的波形如图8-34所示时，试画出输出端Ｑ的波形图。

矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

图8-34 题8.2图解：根据同步RS 触发器的真值表可得：初始状态为0时，Ｑ的输出波形分别如下图所示：习题8.2输出端Ｑ的波形图8.3 已知主从JK 触发器的输入端CP 、J 和K 的波形如图8-35所示，试画出触发器初始状态分别为0时，输出端Ｑ的波形图。

聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

图8-35 习题8.3图解：根据主从JK 触发器的真值表可得：初始状态为0情况下，Ｑ的输出波形分别如下图所示：图所示：习题8.3输出端Ｑ的波形图的波形图8.4 已知各触发器和它的输入脉冲CP 的波形如图8-36所示，当各触发器初始状态均为1时，试画出各触发器输出Ｑ端和Q 端的波形。

残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

图8-36 习题8.4图解：根据逻辑图及触发器的真值表或特性方程，且将驱动方程代入特性方程可得状态方程。

即：（a ）J ＝K ＝1；Ｑn ＋1＝n Ｑ，上升沿触发酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

（ｂ）J ＝K ＝1；Ｑn ＋1＝n Ｑ， 下降沿触发下降沿触发（ｃ）K ＝0，J ＝1；Ｑn ＋1＝J n Ｑ＋K Ｑn ＝1，上升沿触发，上升沿触发 （ｄ）K ＝1，J ＝n Ｑ；Ｑn ＋1＝J nＱ＋K Ｑn ＝n Ｑn Ｑ＋０·Ｑn ＝n Ｑ，上升沿触发，上升沿触发 （ｅ）K ＝Ｑn ，J ＝n Ｑ；Ｑn ＋1＝J n Ｑ＋K Ｑn ＝n Ｑn Ｑ＋０＝n Ｑ，上升沿触发，上升沿触发（ｆ）K ＝Ｑn ，J ＝n Ｑ；Ｑn ＋1＝J n Ｑ＋K Ｑn ＝n Ｑn Ｑ＋０＝nＱ，下降沿触发，，下降沿触发， 再根据边沿触发器的触发翻转时刻，可得当初始状态为1时，各个电路输出端Ｑ的波形分别如图（a ）、（b ）、（c ）、（d ）、（e ）和（f ）所示，其中具有计数功能的是：（a ）、（b ）、（d ）、（e ）和（f ）。

一、实验目的1. 理解时序逻辑电路的工作原理和基本结构；2. 掌握触发器、计数器等时序逻辑电路的设计方法；3. 熟悉Multisim软件在时序逻辑电路设计与仿真中的应用；4. 培养实际操作能力和分析问题、解决问题的能力。

二、实验原理时序逻辑电路是一种在时钟信号控制下，输出不仅与当前输入有关，还与电路历史状态有关的数字电路。

其基本结构包括触发器、计数器等。

触发器是时序逻辑电路的基本单元，用于存储一位二进制信息。

计数器是时序逻辑电路的一种应用，用于对输入脉冲进行计数。

三、实验内容1. 触发器实验（1）实验目的：熟悉触发器的工作原理和功能，掌握触发器的使用方法。

（2）实验内容：设计一个JK触发器，实现时钟信号控制下的同步置1、同步置0、计数等功能。

（3）实验步骤：① 使用Multisim软件，搭建JK触发器电路；② 搭建计数器电路，实现时钟信号控制下的计数功能；③ 设置输入信号，观察触发器和计数器的输出波形，验证功能。

2. 计数器实验（1）实验目的：掌握计数器的设计方法，熟悉不同计数器电路的功能。

（2）实验内容：设计一个模为24的二进制计数器和模为60的十进制计数器。

（3）实验步骤：① 使用Multisim软件，搭建二进制计数器电路；② 设置输入信号，观察计数器的输出波形，验证功能；③ 使用Multisim软件，搭建十进制计数器电路；④ 设置输入信号，观察计数器的输出波形，验证功能。

四、实验结果与分析1. 触发器实验实验结果显示，设计的JK触发器能够实现同步置1、同步置0、计数等功能。

在计数过程中，触发器的输出波形符合预期，验证了JK触发器的功能。

2. 计数器实验实验结果显示，设计的模为24的二进制计数器和模为60的十进制计数器均能实现预期的计数功能。

在计数过程中，计数器的输出波形符合预期，验证了计数器电路的功能。

五、实验总结本次实验通过设计、搭建和仿真时序逻辑电路，掌握了触发器、计数器等时序逻辑电路的设计方法，熟悉了Multisim软件在时序逻辑电路设计与仿真中的应用。

解：分析习题4.3图（a ）所示的锁存器逻辑图，当锁存命令CP =1，输入信号D 被封锁，锁存器的输出状态保持不变；当锁存命令CP =0，锁存器输出D Q =，Q=D ；当锁存命令CP 出现上升沿，输入信号D 被封锁。

根据上述分析，画出锁存器输出Q 及Q 的波形如习题4.3图（c ）所示。

习题4.4 习题图4.4是作用于某主从JK 触发器CP 、J 、K 、R D 及S D 端的信号波形图，试绘出Q 端的波形图。

解：主从JK 触发器的R D 、S D 端为异步清零和复位端，且为低有效。

只有当1==D D S R 时，在CP 下降沿的作用下，J 、K 决定输出Q 状态的变化。

Q 端的波形如习题4.4图所示。

习题4.5 习题4.5图（a ）是由一个主从JK 触发器及三个非门构成的“冲息电路”， 习题4.5图（b ）是时钟CP 的波形，假定触发器及各个门的平均延迟时间都是10ns ，试绘出输出F 的波形。

解：由习题4.5图（a ）所示的电路连接可知：1D ===K J S ，F R =D 。

当1D =R 时，在CP 下降沿的作用下，且经过10 ns ，状态Q 发生翻转，再经过30ns ，F 发生状态的改变，Q F =。

0D =R 时，经过10ns ，状态Q =0。

根据上述对电路功能的分析，得到Q 和F 的波形如习题4.5图（c ）所示。

习题4.6 习题4.6图（a ）是一个1检出电路，图（b ）是CP 及J 端的输入波形图，试绘出R D 端及Q 端的波形图（注：触发器是主从触发器，分析时序逻辑图时，要注意CP =1时主触发器的存储作用）。

解：分析习题4.6图（a ）的电路连接：Q CP R K S ⋅===D D ,0,1；分段分析习题习题4.6图（a ）（b ）CP J（c ）CP JQR D（a ）（b ） 100nsCP习题4.5图10ns100nsCPQF（c ）F 10ns30ns30ns4.6图（b ）所示CP 及J 端信号波形。