1、15 锁存器和触发器锁存器和触发器5.1 双稳态存储单元电路双稳态存储单元电路5.2 锁存器锁存器5.3 触发器的电路结构和工作原理触发器的电路结构和工作原理5.4 触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能2本章学习基本要求本章学习基本要求1、掌握锁存器、触发器的电路结构和工作原理；、掌握锁存器、触发器的电路结构和工作原理；2、熟练掌握、熟练掌握SR触发器、触发器、JK触发器、触发器、D触发器及触发器及T 触发器的逻辑功能；触发器的逻辑功能；3、正确理解锁存器、触发器的动态特性。、正确理解锁存器、触发器的动态特性。3 时序逻辑电路时序逻辑电路:锁存器和触发器锁存器和触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑单
2、元是构成时序逻辑电路的基本逻辑单元 。结构特征结构特征:由组合逻辑电路和由组合逻辑电路和存储电路存储电路组成组成,电路中存在反馈。电路中存在反馈。工作特征：工作特征：时序逻辑电路的工作特点是时序逻辑电路的工作特点是任意时刻的输出状态不任意时刻的输出状态不仅与当前的输入信号有关，而且与此前电路的状态有关。仅与当前的输入信号有关，而且与此前电路的状态有关。4 1 Q Q 1 G1 G2 反馈反馈5.1.2 双稳态存储单元电路双稳态存储单元电路 Q端的状态定义为电路输出状态。端的状态定义为电路输出状态。电路有两个互补的输出端电路有两个互补的输出端1.电路结构电路结构 52、数字逻辑分析、数字逻辑分析
3、电路具有电路具有记忆记忆1 1位二进制数据的功能位二进制数据的功能。如如 Q=1如如 Q=0 1 1 Q Q G1 G2 VO1 VO2 VI1 VI2 1001 1 1 Q Q G1 G2 VO1 VO2 VI1 VI2 011065.2.1 SR 锁存器锁存器5.2 锁存器锁存器5.2.1 D 锁存器锁存器75.2.1 SR 锁存器锁存器5.2 锁存器锁存器 1 1 Q Q R G1 G2 1 1 S 1.1.基本基本SR锁存器锁存器初态初态：R、S信号作用前信号作用前Q端的端的状态，状态，用用Q n表示。表示。次态次态：R、S信号作用后信号作用后Q端的端的状态状态，用用Q n+1表示。表
4、示。891)工作原理工作原理R=0、S=0状态不变状态不变0 00 0若初态若初态 Q n=11 10 01 1 1 1 Q Q R G1 G2 1 1 S 若初态若初态 Q n=00 01 10 00 00 0 1 1 Q Q R G1 G2 1 1 S 10无论初态无论初态Q n为为0或或1，锁存器的次态为为，锁存器的次态为为1态。态。信号消失信号消失后新的状态将被记忆下来。后新的状态将被记忆下来。S 1 Q Q 1 R G1 G2 0 01 1若若初态初态 Q n=11 10 01 1 S 1 Q Q 1 R G1 G2 若初态若初态 Q n=00 01 10 00 01 10 0R=0
5、、S=1置置111无论初态无论初态Q n为为0或或1，锁存器的次态为，锁存器的次态为0态。态。信号消失后信号消失后新的状态将被记忆下来。新的状态将被记忆下来。S 1 Q Q 1 R G1 G2 1 10 0若若初态初态 Q n=11 11 10 0若初态若初态 Q n=0 S 1 Q Q 1 R G1 G2 1 10 00 01 10 01 1R=1、S=0置置012 S 1 Q Q 1 R G1 G2 1 11 10 00 0S=1、R=1无论初态无论初态Q n为为0或或1，触发器的次态，触发器的次态 、都为都为0 。nQnQ状态不确定状态不确定约束条件约束条件:SR:SR=0 0当当S、R
6、 同时回到同时回到0时，由于两个与非时，由于两个与非门的延迟时间无法确定，使得锁存器门的延迟时间无法确定，使得锁存器最终稳定状态也不能确定。最终稳定状态也不能确定。触发器的输出既不是触发器的输出既不是0态，也不是态，也不是1态态133）工作波形工作波形 S R Q Q 置置 1 置置 0 14 S&Q Q&R G1 G2 反馈反馈输入端输入端输出端输出端由两个与非门组成由两个与非门组成1.电路结构与逻辑符号电路结构与逻辑符号 锁存器由逻辑门加反馈电路构成，电路有锁存器由逻辑门加反馈电路构成，电路有两个互补两个互补的的 输出端输出端Q和和 ,其中其中Q的状态称为锁存器的状态。的状态称为锁存器的状
7、态。Q用与非门构成的基本用与非门构成的基本SR锁存器锁存器 S Q Q R R S 国标逻辑符号国标逻辑符号15 2、工作原理、工作原理 S&Q Q&R G1 G2 1)无有效电平输入（无有效电平输入（S=R=1）时，锁存器保持稳定状态不变）时，锁存器保持稳定状态不变 1 11 1 S&Q Q&R G1 G2 若初态若初态Qn=1若初态若初态 Qn=01 10 01 10 01 10 01 11 116 S&Q Q&R G1 G2 2)在有效电平作用下（在有效电平作用下（S=0、R=1），无论初态，无论初态Q n为为0或或1，锁存器都会转变为锁存器都会转变为1态。态。0 01 1 S&Q Q&
8、R G1 G2 若初态若初态Qn=1若初态若初态Q Qn n =0=01 10 01 10 01 10 01 11 10 017 S&Q Q&R G1 G2 3)在有效电平作用下（在有效电平作用下（S=1、R=0），无论初态），无论初态Q n为为0或或1，锁存器都会转变为锁存器都会转变为0态。态。1 10 0初态初态Qn=xx x1 10 018 4)4)当（当（S=0S=0、R=0 R=0）时，无论初态）时，无论初态Q Q n n为为0 0或或1 1，锁存器，锁存器状态不定。状态不定。S&Q Q&R G1 G2 0 00 0初态初态Qn=x1 11 1R=0R=0、S=0S=0时：时：Q=Q
9、=1Q=Q=1，不符合锁存器的，不符合锁存器的逻辑关系。并且由于与非门延迟时间不可逻辑关系。并且由于与非门延迟时间不可能完全相等，在两输入端的能完全相等，在两输入端的0 0同时撤除后，同时撤除后，将不能确定锁存器是处于将不能确定锁存器是处于1 1状态还是状态还是0 0状态。状态。所以锁存所以锁存这就是基这就是基本本RSRS锁存器的锁存器的此状态为不定状此状态为不定状态。为避免不定状态，对输入信号应加态。为避免不定状态，对输入信号应加S S+R R=1=1的约束条件的约束条件。193、触发方式 S&Q Q&R G1 G2 0 11 01 0置置1 1端端置置0 0端端基本锁存器的触发方式属基本锁
10、存器的触发方式属电平电平触发。触发。20S R 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 不定 0 0 1 不定 4、逻辑功能逻辑功能表逻辑功能表nQ1nQR+S=1保持保持置置1 1置零置零不定不定 锁存器的新状态锁存器的新状态Q Qn+1n+1（也称次态）不仅与（也称次态）不仅与输入状态输入状态有关，有关，也与锁存器也与锁存器原来原来的状态的状态Q Qn n（也称现态或初态）有关。（也称现态或初态）有关。21画工作波形的方法画工作波形的方法(与非门锁存器）：与非门锁存器）：1.根据锁存器动作特征确定状态变化的时刻；根据锁存器
11、动作特征确定状态变化的时刻；2.根据触发器的逻辑功能确定根据触发器的逻辑功能确定Qn+1。S R Q Q 0 01 11 11 10 01 11 11 10 01 11 11 10 01 11 11 10 00 0不不定定 不变不变 不定不定 置置1 1 不变不变 置置1 1 不变不变 置置0 0 不变不变 工作波形能直观地表示其输入信号与输出的时序关系。工作波形能直观地表示其输入信号与输出的时序关系。22 例例2 运用基本运用基本SR锁存器消除机械开关触点抖动引起的脉冲输出。锁存器消除机械开关触点抖动引起的脉冲输出。R vO t0 t1 vO t0 t1 t+5V+5V 23 100k A
12、B Q 1 2 74HCT00 R S 100k S+5V+5V R S Q 硬件设计硬件设计去抖动电路去抖动电路242.逻辑门控逻辑门控SR锁存器锁存器 R E S&1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 电路结构电路结构 1R E1 1S Q Q E S R 国标逻辑符号国标逻辑符号简单简单SR锁存器锁存器使能信号控制门电路使能信号控制门电路锁存使能锁存使能输入端输入端25 R E S&1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 2、工作原理、工作原理 S=0，R=0：Qn+1=Qn S=1，R=0：Qn+1=1 S=0，R=1：Qn+1=0 S=1，R
13、=1：Qn+1=E=1：E=0：状态发生变化。状态发生变化。状态不变状态不变Q3=S Q4=R锁存使能锁存使能输入端输入端26 E S R Q3 Q4 Q Q 1 2 3 4 R E S&1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 例例3 3 逻辑门控逻辑门控SRSR锁存器的锁存器的E E、S S、R R 的波形如下的波形如下图所示，锁存器的原始状态为图所示，锁存器的原始状态为Q Q=0=0，275.2.2 D 锁存器锁存器1.逻辑门控逻辑门控D锁存器锁存器 1D E1 Q Q E D 国标逻辑符号国标逻辑符号 R E D&1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q
14、 Q S 1 1 G5 逻辑电路图逻辑电路图28 R E D&1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q S 1 1 G5=SS=0 R=1D=0Q=0D=1Q=1E=0不变不变E=1=DS=1 R=0D锁存器的功能表锁存器的功能表置置10111置置01001保持保持不变不变不不变变0功能功能QDEQ逻辑逻辑功能功能292.传输门控传输门控D锁存器锁存器 1 1 TG2 TG1 1 1 G1 G2 G4 G3 E C Q Q C C C D C C 1 1 G1 TG2 G2 Q Q TG1 D 1 1 G1 TG2 G2 Q Q TG1 D (c)E=0时时(b)E=1时时(
15、a)电路结构电路结构CTG2导通，导通，TG1断开断开 TG1导通，导通，TG2断开断开Q=DQ 不变不变30例例4 工作波形工作波形 D E Q Q 313.D锁存器的动态特性锁存器的动态特性定时图定时图:表示电路动作过程中，对各输入信号的表示电路动作过程中，对各输入信号的时间要求以及输出对输入信号的响应时间。时间要求以及输出对输入信号的响应时间。D Q tSU tH tW TpLH E TpHL 3274HC/HCT373 八八D锁存器锁存器 LE 1 1 OE 1 E 1 E 1 E Q1 Q7 Q0 D1 D7 D0 1D C1 C1 1 1D C1 C1 1D C1 C1 4.典型集成电路典型集成电路3374HC/HCT373的功能表的功能表OE工作模式工作模式输输 入入内部锁存器内部锁存器状状 态态输输 出出LEDnQn使能和读锁存使能和读锁存器器（传送模式）（传送模式）LHLLLLHHHH锁存和读锁存锁存和读锁存器器LLL*LLLLH*HH锁存和禁止输锁存和禁止输出出H高阻高阻H高阻高阻L*和和H*表示门控电平表示门控电平LE由高变低之前瞬间由高变低之前瞬间Dn的逻辑电平。的逻辑电平。34作业题作业题o238238页：页：5.2.45.2.4，5.2.55.2.5
