RS-триггер.

В.В. Гуренко. Введение в теорию автоматов

Учебное пособие

Модуль 3. Структурный синтез конечного автомата.

Тема 8. Элементарные автоматы.

Элементарный автомат (ЭА) – это автомат Мура, имеющий два устойчивых состояния при полной таблице переходов/выходов. Другое название ЭА – триггер (от англ. trigger – защелка, спусковое устройство; в технической литературе flip-flop – хлопанье, «открыто – закрыто»). Триггер предназначен для хранения («защелкивания») одного двоичного разряда, соответствующего логическому нулю или логической единице. Он может сколь угодно долго находиться в одном из двух устойчивых состояний и под воздействием входного сигнала скачкообразно переключаться из одного состояния в другое. Таким образом, триггер – это элемент памяти на один двоичный разряд. Реже встречаются триггеры с более чем двумя устойчивыми состояниями, например, тристабильные или тригеры с многими состояниями.

Подробно триггеры изучаются в курсе схемотехники, поэтому в данном случае ограничимся кратким рассмотрением основных типов одноступенчатых триггеров с точки зрения теории автоматов. Отметим только, что триггеры бывают асинхронные и синхронные, в случае последних переключение триггера из одного состояния в другое возможно только при разрешающем действии синхросигнала. Синхросигнал – это тактовые исмпульсы обычно меандрового типа, причем срабатывание триггера возможно как по фронту (срезу) импульса, так и по уровню сигнала (высокий уровень – низкий уровень). В первом случае имеем триггер с динамическим управлением, во втором – триггер со статическим управлением.

Подчеркнем, что выходной сигнал триггера как элементарного автомата определяется исключительно состоянием, в котором он находится, то есть функция выходов ЭА есть функция от состояния. Входной сигнал влияет на переход (переключение) триггера в момент времени (t+1) из одного состояния в другое в зависимости от состояния в момент времени t. Из сказанного понятно, почему триггер реализует модель автомата Мура.

Для каждого из рассматриваемых типов триггеров приведем обозначение, принятое на функциональных логических схемах по ГОСТ, таблицу переходов/выходов и граф переходов.

RS-триггер.

Наименование: от англ. reset – сброс и set – установка.

Обозначение асинхронного и синхронного RS-триггера показано на рис. 8.1 а). Таблица пе­реходов/выходов и граф переходов для асинхронного RS-триггера приведены на рис. 8.1 б), в).

	S	R	Q(t+1)	Режим
		Q(t)	хранение
			сброс
			установка
		×	запрещенная комбинация

а) б)

в) г)

Рис. 8.1. RS-триггер: а) обозначение; б) таблица переходов/выходов; в) граф переходов;

г) асинхронный с инверсными входами

О состоянии триггера (хранении логического нуля или логической единицы) свидетельствует непосредственно выходной сигнал Q:

Q = 0, если триггер находится в состоянии «0» (хранение логического нуля);

Q = 1, если триггер находится в состоянии «1» (хранение логической единицы).

Помимо прямого выхода Q у триггера имеется инверсный выход

По графу переходов видно, что триггер сохраняет состояние «0» при SR = 00 (режим хранения) или SR = 01 (режим сброса), а состояние «1» – в режиме хранения или в случае SR = 10 (режим установки). Переключение триггера из состояния «0» в состояние «1» происходит под воздействием входного сигнала SR = 10 и, соответственно, переключение из «1» в «0» выполняется при SR = 01. Входная комбинация SR = 11 запрещена, т.к. при одновременном поступлении на входы S и R логической единицы состояние триггера оказывается неопределенным, что объясняется его схемотехническим построением.

Заметим, что возможен вариант RS-триггера с инверсными входами S и R (рис. 8.1, г): активным, то есть приводящим к срабатыванию триггера входным сигналом является не логическая единица, а логический ноль. Асинхронный RS-триггер является основой схем триггеров всех остальных типов.