第第 44 章 时序电路基础章 时序电路基础时序电路：1. 当前的输出不仅和当

前的输入有关，而且和历史的输入有关，和当前的电路状态有关。

2. 用记忆元件记录历史的输入过程，记忆元件有两种状态 0 和 1 。

R S: 01-11 Q: 0-0

R S: 10-11 Q: 1-1

时序电路基础时序电路基础

§4-1 集成触发器§4-2 同步时序电路§4-3 集成计数器其及应用§4-4 集成移位寄存器其及应用§4-5 随机访问存储器§4-6 应用实例

§4-1-1 基本R-S触发器§4-1-2 时钟R-S触发器§4-1-3 D触发器§4-1-4 J-K触发器§4-1-5 T与Tˊ触发器

§4-1-6 触发器小结§4-1-7 异步计数器

§4-1 §4-1 集成触发器集成触发器触发器：一种常用的记忆元件，有两个状态 0 和1 。

§4-1-1 §4-1-1 基本基本 R-SR-S 触发器触发器基本 R-S 触发器： 最简单的触发器，是构成其他触发器的基础。

一、与非门构成的基本R-S触发器

二、基本R-S触发器的工作波形

三、基本R-S触发器的应用

四、或非门构成的基本R-S触发器

一、与非门构成的基本一、与非门构成的基本 R-SR-S 触发器触发器

与非门构成的基本 R-S触发器

逻辑符号

状态图状态真值表

状态卡诺图

激励表

1

1

SR

RQSQ nn

约束方程：

次态方程：

二、基本二、基本 R-SR-S 触发器的工作波形触发器的工作波形

三、基本三、基本 R-SR-S 触发器的应用触发器的应用消抖动开关

四、或非门构成的基本四、或非门构成的基本 R-SR-S 触发器触发器

或非门构成的基本 R-S 触发器

逻辑符号 74279 CD4043

§4-1-2 §4-1-2 时钟时钟 R-SR-S 触发器触发器时钟 R-S 触发器： 状态的变化由时钟脉冲控制，而如何变化由输入决定。

一、时钟R-S触发器

二、时钟R-S触发器的工作波形

三、时钟R-S触发器的应用

四、时钟R-S触发器的空翻现象

一、时钟一、时钟 R-SR-S 触发器触发器

时钟 R-S 触发器

逻辑符号

状态图

状态卡诺图

0

1

SR

QRSQ nn

约束方程：次态方程：

真值表

二、时钟二、时钟 R-SR-S 触发器的波形图触发器的波形图

三、时钟三、时钟 R-SR-S 触发器的应用触发器的应用

数据锁存器：

0

1

DDSR

DDQDQRSQ nnn

约束方程：

次态方程：

四、时钟四、时钟 R-SR-S 触发器的空翻现象触发器的空翻现象

空翻现象：在一个 CP 周期内，触发器状态发生一次以上的翻转现象。

在 CP 为高时，不允许输入信号变化。

§4-1-3 D§4-1-3 D 触发器触发器

一、上升沿触发的D触发器

二、D触发器的工作波形

三、D触发器的脉冲工作特性

四、D触发器的应用

五、常用的D触发器

一、上升沿触发的一、上升沿触发的 DD 触发器触发器上升沿触发的 D 触发器： 在 CP 脉冲的上升沿，激励端 D 的输入将置入触发器。

D 触发器逻辑符号 状态图状态 卡诺图

7474

DQn 1次态方程：

SD RD CP D Qn+1

L H × ×

H L × ×

L L × ×

H H ↑ H

H H ↑ L

H H L ×

H L

Ø

H

L

Qn

二、二、 DD 触发器的工作波形触发器的工作波形

三、三、 DD 触发器的脉冲工作特性触发器的脉冲工作特性

tset: 建立时间th: 保持时间TWH: 时钟高电平 持续时间TWL: 时钟低电平

持续时间Tpd: 延时时间

四、四、 DD 触发器的应用触发器的应用1 、 D 触发器组成移位寄存器

22 、、 DD 触发器组成二进制计数器触发器组成二进制计数器

又称为二分频器

33 、、 DD 触发器组成十六二进制加法计数器触发器组成十六二进制加法计数器

五、常用的五、常用的 DD 触发器触发器

§4-1-4 J-K§4-1-4 J-K 触发器触发器

一、下降沿触发的J-K触发器

二、主从型J-K触发器

三、 J-K触发器的应用

四、常用的J-K触发器

一、下降沿触发的一、下降沿触发的 J-KJ-K 触发器触发器

逻辑符号

真值表

状态图 状态卡诺图

nnn QKQJQ 1

次态方程：

激励表

下降沿触发的下降沿触发的 J-KJ-K 触发器的工作波形触发器的工作波形

二、主从型二、主从型 J-KJ-K 触发器触发器 在上升沿处取 J 、 K 的值，而在下降沿处才变化。一般要求在 CP=1 期间， J 、K 保持不变。

SD RD CP J K Qn+1

0 1 × × ×

1 0 × × ×

0 0 × × ×

1 1 ↑ 0 0

1 1 ↑ 0 1

1 1 ↑ 1 0

1 1 ↑ 1 1

1 1 0 × ×

1 0

Ø

Qn

0

1

Qn

Qn

三、 三、 J-KJ-K 触发器的应用触发器的应用

J-K 触发器组成二进制计数器

J-KJ-K 触发器组成十六进制减法计数器触发器组成十六进制减法计数器

四、常用的四、常用的 J-KJ-K 触发器触发器

§4-1-5 T§4-1-5 T 与与 TTˊ́ 触发器触发器T 触发器：

Tˊ 触发器 :(T≡1)

T 触发器逻辑符号

J-K 触发器组成 T 触发器 D 触发器组成 T 触发器

状态图 状态卡诺图

nn QTQ 1次态方程：nn QQ 1次态方程：

由由 TT 触发器构成的异步计数器触发器构成的异步计数器

§4-1-6 §4-1-6 触发器小结触发器小结

§4-1-7 §4-1-7 异步计数器异步计数器异步电路：电路中触发器的 CP 不是连接在同一个输入 CP 脉冲上，由于电路的延时不同，各触发器翻转的时间有差异。

异步 2n 进制计数器的结构

CP1 Q2n Q1

n Q0n Q2

n+1 Q1n+1 Q0

n+1

↓ 0 0 0 0 0 1

↓ 0 0 1 0 1 0

↓ 0 1 0 0 1 1

↓ 0 1 1 1 0 0

↓ 1 0 0 0 0 0

↓ 1 0 1 0 1 0

↓ 1 1 0 0 1 0

↓ 1 1 1 0 0 0

异步五异步五进制计数器进制计数器

nnnn

nn

nn

nnn

n

nnn

QQQQ

KQQJ

QQ

KJ

QQQ

KQJ

QKQJQ

0121

2

2012

11

1

11

021

0

020

1

1,

1,1

1,

异步五异步五进制计数器（续）进制计数器（续）000

010

011

100

111

101110

001

异步十异步十进制计数器进制计数器

§4-2 §4-2 同步时序电路同步时序电路同步时序电路： 电路中所有触发器的 CP 脉冲都连接在同一个输入 CP 脉冲上。

§4-2-1 同步时序电路的结构和描述§4-2-2 同步时序电路的分析步骤§4-2-3 米里型电路的分析§4-2-4 莫尔型电路的分析§4-2-5 功能表描述§4-2-6 自启动§4-2-7 异步信号的处理§4-2-8 小结

同步时序电路同步时序电路

§4-2-1 §4-2-1 同步时序电路的结构和描述同步时序电路的结构和描述同步时序电路： 电路分成米里 (mealy) 型和莫尔 (moore) 型两种。

米里型：输出与当前的输入和状态有关。

莫尔型：输出只与当前状态有关。Rj

QQQxxxgW

mi

QQQxxxfZ

rkjj

rkii

,,2,1

),,,,,,,(

,,2,1

),,,,,,,(

2121

2121

Rj

QQQxxxgW

mi

QQQfZ

rkjj

rii

,,2,1

),,,,,,,(

,,2,1

),,,(

2121

21

§4-2-2 §4-2-2 同步时序电路的分析步骤同步时序电路的分析步骤步骤：

1 、写出各触发器的激励方程和电路输出方程；

2 、导出各触发器的次态方程；

3 、由次态方程填写卡诺图得到状态表；

4 、由状态表画出状态图；

5 、画出输出波形图；

6 、总结逻辑功能。

§4-2-3 §4-2-3 米里型电路的分析米里型电路的分析

nn

nnn

n

nnn

nnnn

n

QQx

QKQJQ

Q

QKQJQ

xQQxQQz

QxKJ

KJ

21

22221

2

1

11111

1

1212

122

11

)(

2

1

1

、求出次态方程

方程、写出激励方程和输出

例 1 ：

米里型电路的分析米里型电路的分析 (( 续续 1)1)

xQQxQQz

QQxQKQJQ

QQKQJQ

nnnn

nnnnn

nnnn

1212

2122221

2

111111

1

)(

3 、画状态表4 、画状态图

米里型电路的分析米里型电路的分析 (( 续续 2)2)

模四可逆计数器

五、画输出波形六、总结逻辑功能

例例 22 ：米里型电路分析：米里型电路分析

ABBQAQQ

QBAZ

ABBQAQD

nnn

n

nn

1 串行加法器

nnnnnn

m

nn

nnnnn

m

nn

BQAQABABQQABQBABQA

QBADQ

QBAABQQBAQBAQBA

QBADQ

111111

111

1

11111

121

2

)7,6,5,3(),,(

)7,4,2,1(),,(

§4-2-3 §4-2-3 莫尔型电路的分析莫尔型电路的分析串行加法器

例例 22 ：莫尔型电路分析：莫尔型电路分析

同步、莫尔型、模八计数器

Q2n Q1

n Q0n Q2

n+1 Q1n+1 Q0

n+1 Z

0 0 0 0 0 1 0

0 0 1 0 1 0 0

0 1 0 0 1 1 0

0 1 1 1 0 0 0

1 0 0 1 0 1 1

1 0 1 1 1 0 1

1 1 0 1 1 1 1

1 1 1 0 0 0 1

§4-2-4 §4-2-4 功能表描述功能表描述

A B

§4-2-5 §4-2-5 自启动自启动自启动性：电路在无效状态时，经有限个 CP 脉冲后

能自动回到有效状态。

有自启动的电路有自启动的电路

开机复位、置位电路开机复位、置位电路 刚开电源时，触发器状态是随机的，为了使触发器状态确定，要加入复位或置位电路。

§4-2-6 §4-2-6 异步信号的处理异步信号的处理1 、异步输入信号的同步化

22 、异步握手通信、异步握手通信

§4-2-7 §4-2-7 同步电路分析小结同步电路分析小结1 、确定电路是莫尔型还是米里型。

2 、写出电路的激励方程和输出方程。

3 、求出电路的次态方程。

4 、画出电路的状态表、状态图和波形图。

5 、分析电路的自启动性。

6 、总结电路的逻辑功能。

§4-3 §4-3 集成计数器其及应用集成计数器其及应用

§4-3-1 集成计数器§4-3-2 任意模计数器§4-3-3 计数器的扩展§4-3-4 集成计数器的应用举例

§4-3-1 §4-3-1 常用集成计数器常用集成计数器

74163 74163 模模 1616 加法计数器加法计数器

74163 74163 功能表功能表

74192 74192 双时钟模双时钟模 1010 加加 // 减计数器减计数器

74192 74192 功能表功能表

模 10 减 1 计数↑110

模 10 加 1 计数1↑10

D0D1D2D3××00

0000×××1

Q0Q1Q2Q3CPDCPULDCR

保 持0×10保 持×010

§4-3-2 §4-3-2 任意模计数器（任意模计数器（ 11 ））例：模 6计数器设计（用复位端）

任意模计数器（任意模计数器（ 22 ））例：模 6 计数器设计（用预置端）

任意模计数器（任意模计数器（ 33 ））例：模 6 计数器设计（用预置端和进位端）

1 、用同步清零端时，用 N-1 状态返回清零。 用异步清零端时，用 N状态返回清零。2 、用同步置数端时，用最大的状态返回置数，

数据输入端为最小状态值。用异步置数端时，用最大的状态 +1返回置数，数据输入端为最小状态值。

3 、如果返回状态为 1111 时，可用进位端。4 、返回的状态只要把取值为 1 的 Q端接入与

非门（或与门）的输入端。

模模 NN计数器设计小结计数器设计小结

§4-3-3 §4-3-3 计数器的扩展计数器的扩展例 1 ：模 100 加 /减计数器设计

例例 22 ：模：模 221616 加法计数器设计加法计数器设计

§4-3-4 §4-3-4 集成计数器的应用举例集成计数器的应用举例例 1 ：可编程分频器 分频比： 16-N

例例 22 ：时标电路：时标电路

例例 33 ：序列信号发生器：序列信号发生器 设计长度为 P 的序列发生器，可以先设计一个模P 的计数器，再加一个数据选择器，计数器的输出接在MUX的地址端，序列数据接在MUX的数据端。

例： 01100011 序列发生器

例例 44 ：脉冲分配器：脉冲分配器

……