基本rs触发器的逻辑功能

什么是RS触发器,RS触发器的工作原理是什么?

主从RS触发器

基本RS 触发器:

电路结构

把两个与非门G1、G2的输入、输出端交叉连接，即可构成基本RS触发器，其逻辑电路如图7.2.1.(a)所示。它有两个输入端R、S和两个输出端Q、Q。

工作原理

基本RS触发器的逻辑方程为：

根据上述两个式子得到它的四种输入与输出的关系:

1.当R=1、S=0时，则Q=0,Q=1,触发器置1。 2.当R=0、S=1时，则Q=1,Q=0,触发器置0。

如上所述，当触发器的两个输入端加入不同逻辑电平时，它的两个输出端Q和Q有两种互补的稳定状态。一般规定触发器Q端的状态作为触发器的状态。通常称触发器处于某种状态，实际是指它的Q端的状态。Q=1、Q=0时，称触发器处于1态，反之触发器处于0态。S=0,R=1使触发器置1，或称置位。因置位的决定条件是S=0,故称S

端为置1端。R=0,S=1时，使触发器置0，或称复位。

同理，称R端为置0端或复位端。若触发器原来为1态，欲使之变为0态，必须令R端的电平由1变0，S端的电平由0变1。这里所加的输入信号（低电平）称为触发信号，由它们导致的转换过程称为翻转。由于这里的触发信号是电平,因此这种触发器称为电平控制触发器。从功能方面看，它只能在S和R的作用下置0和置1，所以又称为置0置1触发器，或称为置位复位触发器。其逻辑符号如图7.2.1(b)所示。由于置0或置1都是触发信号低电平有效，因此，S端和R端都画有小圆圈。

3.当R=S=1时，触发器状态保持不变。

触发器保持状态时，输入端都加非有效电平（高电平），需要触发翻转时，要求在某一输入端加一负脉冲，例如在S端加负脉冲使触发器置1，该脉冲信号回到高电平后，触发器仍维持1状态不变，相当于

把S端某一时刻的电平信号存储起来，这体现了触发器具有记忆功能。

4.当R=S=0时，触发器状态不确定

在此条件下，两个与非门的输出端Q和Q全为1，在两个输入信号都同时撤去（回到1）后，由于两个与非门的延迟时间无法确定，触发器的状态不能确定是1还是0,因此称这种情况为不定状态，这种情况应当避免。从另外一个角度来说，正因为R端和S端完成置0、置1都是低电平有效，所以二者不能同时为0。

基本RS触发器原理

图4-1(a)是由两个“与非”门构成的基本R-S触发器,(b)是其逻辑符号。RD、SD是两个输入端，Q及y是两个输出端。

正常工作时，触发器的Q和y应保持相反，因而触发器具有两个稳定状态：

1）Q=1，y=0。通常将Q端作为触发器的状态。若Q端处于高电平，就说触发器是1状态；

2）Q=0，y=1。Q端处于低电平，就说触发器是0状态；Q端称为触发器的原端或1端，y端称为触发器的非端或0端。

由图4-1可看出，如果Q端的初始状态设为1，RD、SD端都作用于高电平（逻辑1），则y一定为0。如果RD、SD状态不变，则Q及y的状态也不会改变。这是一个稳定状态；同理，若触发器的初始状态Q为0而y为1，在RD、SD为1的情况下这种状态也不会改变。这又是一个稳定状态。可见，它具有两个稳定状态。

输入与输出之间的逻辑关系可以用真值表、状态转换真值表及特征方程来描述。

图4

（一）真值表

R-S触发器的逻辑功能，可以用输入、输出之间的逻辑关系构成一个真值表(或叫功能表)来描述。

1、当RD =0，SD=1时，不论触发器的初始状态如何，y一定为1,由于“与非”RD

SD Q

Y RD

SD Q

Y

（a） (b) 门2的输入全是1，Q端应为0。称触发器为0状态，RD为置0端。

2、当RD =1，SD=0时，不论触发器的初始状态如何，Q一定为1,从而使y为0。称触发器为1状态，SD置1端。

3、当RD =1，SD =1时，如前所述，Q及y状态保持原状态不变。

4、当RD =0，SD =0时，不论触发器的初始状态如何，Q=y=1，若RD、SD同时由0变成1，在两个门的性能完全一致的情况下, Q及y哪一个为1，哪一个为0是不定的，在应用时不允许RD和SD同时为0。

综合以上四种情况，可建立R-S触发器的真值表于表1。应注意的是表中RD

= SD =0的一行中Q及y状态是指RD、SD同时变为1后所处的状态是不定的，用Ф表示。

90 4.1 RS 触发器程序设计与仿真实验

1 实验目的

(1) 掌握基本RS触发器的逻辑功能

(2) 掌握集成触发器的逻辑功能及使用方法

(3) 学会用VHDL语言设计RS触发器

2 实验原理

触发器具有两个稳定状态，用以表示逻辑状态“1”和“0”，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态，它是一个具有记忆功能的二进制信息存贮器件，是构成各种时序电路的最基本逻辑单元。

基本RS触发器具有置“0”、置“1”和“保持”三种功能。通常称s为置“1”端，因为s＝0（r＝1）时触发器被置“1”；r为置“0”端，因为r＝0（s＝1）时触发器被置“0”，当s＝r＝1时状态保持；s＝r＝0时，触发器状态不定，在编程时应避免此种情况发生，因此在编程时当s＝r＝0时使状态保持，表4.1.1为基本RS触发器特性表(注：与数字电路的理论教材相对应的表示nQ—q, nQ—qb)。

表4.1.1 基本RS触发器特性表

3 实验内容

(1) 用VHDL编写基本RS触发器源程序。

(2) 将源程序进行综合、优化及功能仿真。

4 实验预习思考

(1) 复习基本RS触发器的工作原理。

(2) 基本RS触发器中的不定态在应用当中是应避免的，在编程时应怎样描述才能避免。

5 VHDL仿真实验

(1) 为此工程新建一个文件夹。启动QuartusⅡ软件工作平台。新建工程设计文件名为rsff.vhd。在新建的VHDL模型窗口下编写的源程序如下：

library IEEE;

use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; 输 入 输 出

s r q qb

0 1 1 0

1 0 0 1

1 1

保 持

0 0 91 use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

基本RS触发器逻辑功能测试

班级： 姓名： 工位： 成绩：

【实训目的】

1、了解基本RS触发器的工作原理；

2、掌握由与非门、或非门组成的基本RS触发器的逻辑功能；

3、熟记构成基本RS触发器的两组电路；

【教学条件】

5V直流电源、数字式万用表、数字电路模块、集成器件

一、基本RS触发器电路和工作原理（2×14=28分）

【学生任务一】

在基本RS触发器中，R为 端，即置 端；S为 端，又称置 端；字母上加“非”号表示 有效，Q和Q-为互补输出。在或非门电路组成的基本RS触发器中，R、S为 电平有效。在R-、S-两者不允许同时为 ，而对R、S两者不允许同时为 ，否则R-、S-由0、0变为1、1使Q状态 ；同理，R、S由1、1变为0、0，Q状态也 ，而触发器均有两个互补输出端，而输出状态均以Q命名，即输出1态表示 ，输出0态表示 。因而触发器Q可以为 两个 。

【学生任务二】

请分别画出由与非门、或非门组成的基本RS触发器电路（2×5=10分）

二、实训内容与实训步骤

【学生任务三】

1、与非门组成基本RS触发器功能测试（10分）

（1）将直流稳压电源调整到+5V，关闭电源开关，将电源连接到各器件和模块上。

（2）按教材第123页图3-1（a）接线，输入端R-、S-的1或0用AX21模块输入，输出状态用AX26模块观察（指示灯亮表示输出高电平，用“1”表示；指示灯不亮表示输出低电平，用“0”表示），开启电源按表1所示，依序号次序测试，结果记录在下表中。

触发器输入 触发器输出

R- S- Q Q-