S-R锁存器快速入门指南

描述

  什么是 S-R 锁存器?

  在开始使用 S-R门锁之前,您需要知道什么是门锁。锁存器是一种异步电路(它不需要时钟信号即可工作),它有两种稳定状态,高(“1”)和低(“0”),可用于存储二进制数据。许多时序电路和较大的存储设备(如移位寄存器)使用锁存器作为其主要构建块。

  最简单的锁存器是设置复位 (S-R) 锁存器。您可以通过使用交叉反馈回路连接两个NOR门来构建一个。

锁存器

  带 NOR 门的 S-R 锁存器

  只要电路通电,该反馈路径对于存储一位数据至关重要。在该电路中,上栅极具有S输入和主输出Q,而下栅极具有R输入和反相输出Q̅。

  S-R门锁如何工作?

  首先,让我们定义 S-R 锁存器的真值表:

锁存器

  现在,让我们分析一下 S-R 锁存器如何使用其真值表和带 NOR门的电路工作。请记住,NOR门仅在两个输入均为“1”时给出“0”,对于任何其他输入组合,输出为“0”。

  您可以在真值表中看到,当输入 S 和 R 都等于“0”时,输出 Q 保持不变。这是 S-R 锁存器的记忆功能,因为它保存了以前的值。假设 Q输出在当前状态下为“1”。如果现在将两个输入都放在“0”中,则输出将保持为“1”,如下所示:

锁存器

  那么,如何将Q输出“重置”为“0”?好吧,正如您在真值表中所看到的,R 输入中需要“1”,S 输入中需要“0”。

锁存器

  但是,如果您想在 Q 输出中“设置”一个“1”,只需遵循真值表并在 S 输入中放置一个“1”,在 R 输入中放置一个“0”。

锁存器

  最后,S 和 R 输入不应同时为“1”,因为 NOR 门仅在其两个输入为“1”时才给出“0”,但如果一个输入为“1”,则输出将为“0”。因此,如果

S 和 R 为“1”,则两个锁存器的输出将同时为“0”,这违反了该锁存器的工作原理。

  带 NAND 门的 SR 闩锁

  S-R 门锁也可以使用两个 NAND 门构建:

锁存器

带 NAND 门的 S-R 锁存器

  在上面的电路中,您可能已经注意到与带有NOR门的电路略有不同。现在输入已交换,S输入在上门,R输入在下门。此外,输入已被否定。

  它的工作方式与NOR门相同,只是输入是反转的。这是真值表:

锁存器

  示例电路

  作为实际示例,您可以使用 CD4001 芯片构建 SR 锁存器。下面您可以看到 CD4001 内部有四个 NOR 门,非常适合此类应用。

锁存器

  电路的工作原理如下:按下按钮 PB2 时,即使在 PB2 松开后,LED L2 也会打开并保持亮起,而 LED L1 保持熄灭。 按下按钮 PB2时,LED L1 熄灭,而 LED L1 即使在松开 PB1 后也会打开并保持亮起。要组装上述电路,您需要:

  CD4001芯片

  两个按钮(PB1 和 PB2)

  两个指示灯

  两个10 kΩ电阻(R1和R2)

  两个 330 Ω电阻(R3 和 R4)

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