淺談時(shí)序邏輯電路的成長(zhǎng)記憶

（江蘇省張家港市第二職業(yè)高級(jí)中學(xué)，江蘇蘇州市，15000）萬 莉

在對(duì)口單招《電子技術(shù)基礎(chǔ)》科目的數(shù)字電路部分的教學(xué)過程中，在小結(jié)學(xué)習(xí)效果時(shí)不難發(fā)現(xiàn)，在不少學(xué)生的認(rèn)知里的組合邏輯電路與時(shí)序邏輯電路這兩個(gè)知識(shí)模塊的關(guān)系是相互獨(dú)立的，并未融合在一個(gè)知識(shí)串聯(lián)的體系里?；蛘哒f這兩個(gè)模塊的內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)生活的距離較遠(yuǎn)，不能共情，難以透徹理解。在這兩個(gè)章節(jié)的基礎(chǔ)知識(shí)講授完成后，對(duì)兩個(gè)章節(jié)內(nèi)容前后知識(shí)做一個(gè)帶比喻性質(zhì)的知識(shí)梳理，用形象化的描述將抽象轉(zhuǎn)為具象，以幫助學(xué)生更好的建立數(shù)字電路的知識(shí)框架。

1 起源--基本邏輯門

數(shù)字電路的基本邏輯門是與門、或門、非門。是數(shù)字電路里的泥和土，是構(gòu)建數(shù)字電路摩天大樓的原始材料。

基本門之間相互組合，便構(gòu)成了組合門。其中與門和非門組成了與非門；或門和非門組成了或非門。它們是組合邏輯電路的主角。是構(gòu)建數(shù)字電路摩天大樓的磚和瓦。

組合邏輯電路的特點(diǎn)是沒有記憶功能，當(dāng)前的輸出狀態(tài)直接由當(dāng)前的輸入狀態(tài)所決定，輸入狀態(tài)消失，則輸出會(huì)立即消失。

2 搭建--基本RS觸發(fā)器

由兩個(gè)與門相互連接，可構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，它的出現(xiàn)表示已從數(shù)字電路的組合邏輯電路離開，慢慢走近時(shí)序邏輯電路?；綬S觸發(fā)器可以簡(jiǎn)單且直接的完成置0、置1、保持的邏輯功能。

基本RS觸發(fā)器的特點(diǎn)是無需等待觸發(fā)脈沖，直接置0或置1，可以說是簡(jiǎn)單、粗暴的完成運(yùn)算功能。輸入項(xiàng)、的下標(biāo)號(hào)D已表明“直接開工”的特殊身份。

基本RS觸發(fā)器可由與非門構(gòu)成，也可由或非門構(gòu)成。

3 雛形—鐘控同步RS觸發(fā)器

數(shù)字邏輯電路的特點(diǎn)是具有記憶功能，當(dāng)前的輸出狀態(tài)與輸入狀態(tài)有關(guān)，還與電路的原狀態(tài)有關(guān)。

鐘控同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器可由與非門構(gòu)成，也可由或非門構(gòu)成。

4 完善—主從RS觸發(fā)器

在四個(gè)與非門構(gòu)成的鐘控同步RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上增加一組結(jié)構(gòu)相似的模塊，即8個(gè)與非門組成2個(gè)團(tuán)隊(duì)，交替工作，這個(gè)觸發(fā)器稱為主從RS觸發(fā)器，將其中4個(gè)與非門的模塊稱為主觸發(fā)器，另外4個(gè)與非門的模塊稱為從觸發(fā)器。采用這種結(jié)構(gòu)可以將鐘控同步RS觸發(fā)器的電平觸發(fā)方式升級(jí)成邊沿觸發(fā)方式，觸發(fā)時(shí)間大大的縮短，有效的克服了空翻現(xiàn)象，于是主從RS觸發(fā)器具有實(shí)用價(jià)值。主從RS觸發(fā)器同樣可由與非門構(gòu)成，也可由或非門構(gòu)成，其邏輯功能具有置0、置1、保持、不定（不允許），除觸發(fā)方式不同外，其特性與鐘控同步RS觸發(fā)器完全一致。

為了限制邏輯功能里的“不定（不允許）”的出現(xiàn)，在運(yùn)算時(shí)要加入約束項(xiàng)：R×S=0，即置0和置1不能同時(shí)進(jìn)行。

5 巔峰—JK觸發(fā)器

圖1 JK觸發(fā)器

如圖1所示，將主從RS觸發(fā)器輸出端拉回到輸入端，這樣的連接便組成了JK觸發(fā)器。在觸發(fā)方式有上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)，其邏輯功能具有置0、置1、保持、翻轉(zhuǎn)。RS觸發(fā)器的邏輯功能里有不定（不允許），正常運(yùn)算時(shí)只能使用75%的邏輯功能，而JK觸發(fā)器沒有約束項(xiàng)，用翻轉(zhuǎn)功能替代了RS觸發(fā)器中不定（不允許）在邏輯功能中的位置，邏輯功能配項(xiàng)得到100%的利用，它是功能更強(qiáng)大的觸發(fā)器。

6 分家—T、D觸發(fā)器

如圖所示，JK觸發(fā)器也要分家，功能全面的JK觸發(fā)器將它的四個(gè)邏輯功能公平的分給了一對(duì)龍鳳胎T和D觸發(fā)器。將JK觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端連接在一起，即J=K，便構(gòu)成了T觸發(fā)器，它得到了JK觸發(fā)器邏輯功能里的保持和翻轉(zhuǎn)；將輸入端K連上一個(gè)非門再與輸入端J相連接，即，便構(gòu)成了D觸發(fā)器，得到了JK觸發(fā)器邏輯功能里的置0和置1。

圖2 TD觸發(fā)器

綜上所述，可將以上觸發(fā)器劃分成RS家族和JK家族，在學(xué)習(xí)RS家族的觸發(fā)器時(shí)，重點(diǎn)是關(guān)注觸發(fā)脈沖的不同、與非門和或非門組成結(jié)構(gòu)的差異（真值表、結(jié)構(gòu)圖）；JK家族的觸發(fā)器時(shí)，重點(diǎn)是JK、T、D相互之間的轉(zhuǎn)換，以及直接置零端和直接置1端的綜合應(yīng)用。