单片机入门之数字电路—触发器

前面介绍了数字电路中的基本RS锁存器，是由R’D、S’D(或RD、SD)端的输入信号直接控制的。而在实际应用中，我们还要求，锁存器的状态改变能按照一定节拍改变，这个节拍控制通常由脉冲信号（时钟脉冲）来完成。

RS触发器：

在RS锁存的基础上增加两个门G3、G4，再加上时钟脉冲就组成了RS触发器。G3、G4由时钟脉冲控制，CP为时钟脉冲输入端，R、S为信号输入端。如下图：

只有在CP端上出现时钟脉冲时，触发器的状态才会变化。这种由时钟脉冲控制的触发器称为时钟触发器，触发器的状态随时钟脉冲的改变而同步改变，又称为钟控触发器（或同步触发器）

逻辑功能分析：

①当CP=0时，与非门特点有0输出1，输入端R、S不论怎么变化，G3、G4都输出1，触发器状态都保持不变；

②当CP=1时，R、S的输入信号才能通过G3、G4使RS触发器状态发生改变。这时，RS触发器的状态由R、S输入信号和原有状态Qn(用Qn表示触发器的原有状态，Qn+1表示触发器的下一个状态)决定。

③当R=S=1时，G3、G4输出0，RS锁存器状态不定，所以触发器状态不定，在前面的《锁存器》一文中作了相关分析。

④在实际应用中，某些场合要求在CP有效信号到达之前，触发器有一个指定状态，所以需要对触发器直接设置状态，虚线部分的R’D为直接复位端（Reset），S’D为直接置位端（Set），当S’D=1,R’D=0时，G2输入端有0，输出1，G1输出0，即Q=0，Q’=1，触发器置0; 当S’D=0,R’D=1时，Q=1，Q’=0，触发器置1。

由以上分析得出：在RS触发器中，R、S信号输入端输入的信号决定了电路的状态，而时钟脉冲CP则决定状态改变的时机。

RS触发器真值表：

D触发器

为避免RS触发器的R、S信号输入同时为1时，触发器出现不定的状态，在RS触发器的输入端R、S之间加入一个非门G5，这样触发器的R、S输入就不会相同，这种触发器称为D触发器，如下图：

逻辑功能分析：

①当CP=0时，和RS触发器一样保持原状态不变。

②当CP=1时，触发器接收D输入：

当D=0时，G3输出1，R=D’=1，G4输出0，G2输出1，则G1输出0，即Q=0；

当D=1时，D’=0，Q=1。

由以上分析得出：当CP从0转为1时，D触发器状态变为D输入端状态；而由1转为0，保持原状态不变。

D触发器真值表：

JK触发器：

由于RS触发器在R=S=1时，触发器出现不定状态。D触发器在输入端加入非门，解决了RS触发器可能存在输入端R、S同时为1的状态，而JK触发器则是将输出端Q和Q’的状态反馈到输入端，避免G3、G4同时出现0的状态，也就避免了出现不定的状态。

逻辑功能分析：

①当CP=0时，G3、G4都输出1，触发器原状态保持；

②当CP=1时，触发器接受输入，J、K输入信号可改变触发器状态，下面对J、K各个状态加以说明：

1）当J=K=0时，G3、G4输出为1，触发器状态保持；任何状态&1都等于原状 态。

2）当J=1，K=0时，

假如此时Q=0，Q’=1，G3输入全1，输出0，Q变为1，即Q=1，K=0，G4 输出1，G2输入全1，Q’变为0，即 Q’=0；触发器状态为Q=1，Q’=0。

假如Q=1，Q’=0，G3有0输入，输出为1，K=0作为G4的输入，所以G4输出为1，由于G3、G4输出都为1，所以触发器保持原状态不变。

由此可见当J=1，K=0时，CP由0转1后，触发器状态会变成与J相同，即Q=1；

3）当J=0，K=1时，当CP由0转1后，触发器状态变成与J相同，即Q=0，相关分析推演和前面2）相同；

4）当J=K=1时，CP由0转为1，

假如此时触发器状态为Q=0，Q’=1，G4有0输入，输出1；G3输入全1，输出0，则此时触发器状态变为Q=1，Q’=0,即状态翻转；

又假如触发器状态为 Q=1，Q’=0，G4输入全1，输出0，G3有0输入，输出1，则此时触发器状态变为Q=0，Q’=1,即状态翻转；

可见，当J=K=1时，每次CP由0转为1后触发器状态翻转，也就是每输入一次脉冲信号，触发器状态翻转一次。由此特性可以想到什么呢？很明显是一位二进制的计数器。

JK触发器真值表：

最后

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