數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)
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數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)
觸發(fā)器:能夠儲(chǔ)存1位二進(jìn)制信號(hào)的基本單元電路統(tǒng)稱為觸發(fā)器。
用與非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器是以Q表示輸出端
由此可以看出RdSd=0是此觸發(fā)器正常工作的約束條件。
同步RS觸發(fā)器
同步觸發(fā)器是受時(shí)鐘信號(hào)CP控制：
CP=0時(shí)，輸入信號(hào)R,S不會(huì)影響輸出端的狀態(tài)，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。
CP=1時(shí)，Q和Q的狀態(tài)隨著輸入狀態(tài)的改變而改變。
特性表
同步RS觸發(fā)器的缺點(diǎn)是在CP=1期間，S,可能存在多次翻轉(zhuǎn)。
主從觸發(fā)器
特點(diǎn)
1.主從控制，時(shí)鐘脈沖觸發(fā)。CP=1時(shí)，主觸發(fā)器接收輸入信號(hào)，從觸發(fā)器按照主觸發(fā)器的內(nèi)容更新?tīng)顟B(tài)，從觸發(fā)器的變化只發(fā)生在CP的下降沿。
2.S,R之間有約束，CP下降沿到來(lái)時(shí)，若違背約束條件，S=R=1可能出現(xiàn)競(jìng)態(tài)現(xiàn)象。
同步RS觸發(fā)器克服了CP=1時(shí)觸發(fā)器輸出狀態(tài)可能多次發(fā)生的翻轉(zhuǎn)問(wèn)題，但是主觸發(fā)器本身是同步RS觸發(fā)器，所以在CP=1期間，Q’和Q’的狀態(tài)仍然會(huì)隨S,R的狀態(tài)的改變而改變，而且輸出信號(hào)仍需遵守約束條件SR=0。
主從JK觸發(fā)器
特性表
觸發(fā)器按邏輯功能的分類(lèi)
一.RS觸發(fā)器
Qn+1=S+RQn
SR=0（約束條件）
二.JK觸發(fā)器
Qn+1=JQn+KQn
三.T觸發(fā)器
Qn+1=TQn+TQn
JK觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端連接在一起作為T(mén)端，就可以構(gòu)成T觸發(fā)器。
當(dāng)T觸發(fā)器的控制端接至固定的高電平時(shí)，每次CP信號(hào)作用后必然翻轉(zhuǎn)成與初態(tài)相反的狀態(tài)。
Qn+1=Qn
四.D觸發(fā)器
Qn+1=D
關(guān)于波形圖的習(xí)題
1.由D觸發(fā)器組成的時(shí)序邏輯電路如圖4-2所示，在圖中所示的CP脈沖及D作用下，畫(huà)出Q0、Q1的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q0 =0，Q1=0。
時(shí)序電路分析
1.從給定的邏輯圖中寫(xiě)出每個(gè)觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程
2.把得到的驅(qū)動(dòng)方程代入相應(yīng)的觸發(fā)器特性方程，得出每個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程，從而組成狀態(tài)方程組。
3.根據(jù)電路圖寫(xiě)出輸出方程。
2.分析圖4-7所示電路的邏輯功能。
（1）寫(xiě)出驅(qū)動(dòng)方程、狀態(tài)方程
�。�2）作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖
�。�3）指出電路的邏輯功能，并說(shuō)明能否自啟動(dòng)
試分析圖4-9下面時(shí)序邏輯電路
�。�1）寫(xiě)出該電路的驅(qū)動(dòng)方程，狀態(tài)方程和輸出方程
�。�2）畫(huà)出Q1Q0的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖
�。�3）根據(jù)狀態(tài)圖分析其功能
任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法
假定已有N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要得到M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。這時(shí)有M＞N和M＜N兩種情況（M＞N這里不做講解）
M＜N時(shí)，在N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的順序計(jì)數(shù)過(guò)程中要設(shè)法跳越N-M個(gè)狀態(tài)，就可以得到M進(jìn)制計(jì)數(shù)器了。
方法有置零法和置數(shù)法兩種。
置零法適用于有異步置零輸入端的計(jì)數(shù)器。它是從S0開(kāi)始計(jì)數(shù)并接收了M個(gè)計(jì)數(shù)脈沖以后，電路進(jìn)入Sm狀態(tài)產(chǎn)生了一個(gè)置零信號(hào)加到計(jì)數(shù)器的異步置零輸入端，計(jì)數(shù)器立刻返回S0狀態(tài)。這樣實(shí)現(xiàn)跳越N-M個(gè)狀態(tài)。
置數(shù)法是通過(guò)給計(jì)數(shù)器重復(fù)置入某個(gè)數(shù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)跳越N-M個(gè)狀態(tài)，從而得到M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
3.十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161的邏輯符號(hào)如圖4-27（a）所示，功能如表4-1。要求構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其十個(gè)循環(huán)狀態(tài)如圖4-27（b）所示。請(qǐng)畫(huà)出接線圖，可以增加必要的門(mén)。
時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法
一、邏輯抽象，得出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表
1.分析給定的邏輯問(wèn)題，確定輸入變量、輸出變量以及電路的狀態(tài)數(shù)。
2.定義輸入、輸出邏輯狀態(tài)和每個(gè)電路狀態(tài)的含義，并將電路狀態(tài)順序編號(hào)。
3.依題意列出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。
二、狀態(tài)化簡(jiǎn)
若兩個(gè)電路狀態(tài)在相同的輸入下有相同的輸出，并且轉(zhuǎn)換到同一個(gè)次態(tài)去，則稱這兩個(gè)狀態(tài)為等價(jià)狀態(tài)。
狀態(tài)化簡(jiǎn)的目的在于將等價(jià)狀態(tài)合并，以求得最簡(jiǎn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。
三、狀態(tài)分配
時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)是用觸發(fā)器狀態(tài)的不同組合來(lái)表示的。需要確定觸發(fā)器的數(shù)目n。因?yàn)閚的觸發(fā)器共有2n種狀態(tài)組合，所以為獲得時(shí)序電路所需的M個(gè)狀態(tài)，必須取2n-1＜M≤2n。
其次，要給每個(gè)電路狀態(tài)規(guī)定對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器狀態(tài)組合。
四、選定觸發(fā)器的類(lèi)型，求出電路的狀態(tài)方程，驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程
五、根據(jù)得到的方程式畫(huà)出邏輯圖
六、檢查設(shè)計(jì)的電路能否自啟動(dòng)
可以利用無(wú)關(guān)項(xiàng)檢查能否自啟動(dòng)，將無(wú)關(guān)項(xiàng)代入狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖當(dāng)中。
4．試用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)同步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，要求寫(xiě)出設(shè)計(jì)過(guò)程。
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