抢答器电路的设计方案(PPT-59页)

数字电子技术2021/6/41任务3.1认识RS触发器任务3.2认识D触发器抢答器电路的设计项目3数字电子技术2021/6/42标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计任务3.1认识RS触发器学习目标：认识由与非门构成的基本RS触发器的电路结构，掌握基本RS触发器的逻辑功能。了解同步RS触发器的逻辑功能、工作特点及其特性方程。数字电子技术2021/6/43标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计Flip-Flop，简写为FF，又称双稳态触发器。一个触发器可存储1位二进制数码一、触发器概述1.基本特点(1)具有两个在逻辑上互反的输出端Q和Q，且这两个输出端具有两个稳定状态(简称稳态)。当Q=0、Q=1时，称为0状态；Q=1，Q=0时，称为1状态。(2)在输入信号作用下，触发器的两个稳定状态可相互转换(称为状态的翻转)。输入信号消失后，新状态可长期保持下来，因此具有记忆功能，可存储二进制信息。数字电子技术2021/6/44标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计2.触发器的作用触发器有记忆功能，由它构成的电路在某时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，还与电路原来状态有关。而门电路无记忆功能，由它构成的电路在某时刻的输出完全取决于该时刻的输入，与电路原来状态无关。触发器和门电路是构成数字电路的基本单元。数字电子技术2021/6/45标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计根据逻辑功能不同分为RS触发器D触发器JK触发器T触发器T´触发器根据触发方式不同分为电平触发器边沿触发器根据电路结构不同分为4.触发器逻辑功能的描述方法主要有特性表、特性方程、激励表(又称驱动表)、状态转换图和波形图(又称时序图)等。基本RS触发器同步触发器边沿触发器3.触发器的类型数字电子技术2021/6/46标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计二、由与非门组成的基本RS触发器1.电路组成QQSDRDG1G2QQSDRDSRSDRDQQQ=1，Q=0时，称为触发器的1状态，记为Q=1；Q=0，Q=1时，称为触发器的0状态，记为Q=0。RD置0端，也称复位端。R即Reset。SD置1端，也称置位端。S即Set。互补输出端，正常工作时，它们的输出状态相反。低电平有效数字电子技术2021/6/47标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计QQSDRDG1G211011000SDRD功能说明输入QQ输出2.逻辑功能011110触发器被置0触发器置010数字电子技术2021/6/48标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计QQSDRDG1G211011000SDRD功能说明输入QQ输出2.逻辑功能QQ输出100111触发器被置1触发器置010触发器置101数字电子技术2021/6/49标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计QQSDRDG1G211011000SDRD功能说明输入QQ输出2.逻辑功能QQ输出11触发器置010触发器置101触发器保持原状态不变不变&&G1门输出QSQDQQ1G2门输出QRQDQQ1数字电子技术2021/6/410标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计QQSDRDG1G211011000SDRD功能说明输入QQ输出2.逻辑功能输出状态不定(禁用)不定QQ输出触发器置010触发器置101触发器保持原状态不变不变0011输出既非0状态，也非1状态。当RD和SD同时由0变1时，输出状态可能为0，也可能为1，即输出状态不定。因此，这种情况禁用。数字电子技术2021/6/411标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计触发器次态Qn+1与输入信号和电路原有状态（现态Qn）之间关系的真值表。3.特性表000010Qn+1=Qn+1=1，状态错误，因此不允许。011010100触发器置010101100触发器置1111111001触发器保持原状态不变说明QnQnSDRD与非门组成的基本RS触发器特性表111100Qn+10011110011Qn+1说明：SD和RD输入为低电平有效。SD=0时，Q被置0。RD=0时，Q被置1。但SD和RD不能同时为0，否则Q和Q的状态不再互反，出现错误,且当SD和RD由0同时变1时，Q端的状态不定。数字电子技术2021/6/412标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计SD端和RD端不能同时为0，即RD+SD=1称约束条件3.特性表000010Qn+1=Qn+1=1，状态错误，因此不允许。011010100触发器置010101100触发器置1111111001触发器保持原状态不变说明QnQnSDRD与非门组成的基本RS触发器特性表111100Qn+10011110011Qn+1数字电子技术2021/6/413标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计两个信号输入端信号名上的非号与信号名构成一个不可拆分的的符号，仅表示输入低电平有效，，而不能参与非运算。注意3.特性表000010Qn+1=Qn+1=1，状态错误，因此不允许。011010100触发器置010101100触发器置1111111001触发器保持原状态不变说明QnQnSDRD与非门组成的基本RS触发器特性表111100Qn+10011110011Qn+1数字电子技术2021/6/414标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计4.特性方程触发器次态Qn+1与输入信号RD、SD及现态Qn之间的逻辑关系表达式。特性方程nDDnQRSQ1(约束条件)RD+SD=1基本RS触发器Qn+1的卡诺图RDSDQn0100011110××001110基本RS触发器特性表011001010000QnSDRD100110101111010×Qn+1×011不允许数字电子技术2021/6/415标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计解：[例]设下图中触发器初始状态为0，试对应输入波形画出Q和Q的波形。保持初态为0，故保持为0。置0保持Q置1QQSDRDSRSDRDQ数字电子技术2021/6/416标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计基本RS触发器的两种形式比较功能归纳Qn11101010不定00Qn+1SDRD×不允许11001110Qn00Qn+1SDRDQQSDRDSRQQSDRDSR逻辑符号置0、置1信号低电平有效置0、置1信号高电平有效注意弄清输入信号是低电平有效还是高电平有效。数字电子技术2021/6/417标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计基本RS触发器的优缺点优点缺点电路简单，是构成各种触发器的基础。•输出受输入信号直接控制，不能定时控制。不易实现多个触发器的同步。2.有约束条件。数字电子技术2021/6/418标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计SynchronousFlip-Flop在数字系统中，为了协调各部分有节拍地工作，常常要求一些触发器在同一时刻动作。为此，必须采用同步脉冲，使这些触发器在同步脉冲作用下根据输入信号同时改变状态，而在没有同步脉冲输入时，触发器保持原状态不变，这个同步脉冲称为时钟脉冲CP。具有时钟脉冲控制的触发器称为时钟触发器，又称同步触发器。三、同步RS触发器同步触发器数字电子技术2021/6/419标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计QQG1G2SRG3G4CPQ3Q4工作原理★CP=0时，G3、G4被封锁，输入信号R、S不起作用。基本RS触发器的输入均为1，触发器状态保持不变。0111.电路组成基本RS触发器增加了由时钟CP控制的门G3、G4三、同步RS触发器数字电子技术2021/6/420标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计QQG1G2SRG3G4CPQ3Q41SR工作原理★CP=0时，G3、G4被封锁，输入信号R、S不起作用。基本RS触发器的输入均为1，触发器状态保持不变。★CP=1时，G3、G4解除封锁，将输入信号R和S取非后送至基本RS触发器的输入端。1.电路组成三、同步RS触发器数字电子技术2021/6/421标题:字体:微软雅黑字号:30-32pt颜色:主题蓝色正文(1-5级):字体:微软雅黑字号:28-12pt颜色:黑色G91,B170G137,B207G174,B239G171,B189项目3抢答器电路的设计QQ1SC11RQQG1G2SR