時(shí)序電路之觸發(fā)器

時(shí)間的重要性不言而喻，加上時(shí)間這個(gè)維度就如同X-Y的平面加上了一個(gè)Z軸，如同打開了一個(gè)新的世界。所以今天我們就要來聊聊時(shí)序電路。

在時(shí)序電路中，電路任何時(shí)刻的穩(wěn)定狀態(tài)輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還與前一時(shí)刻輸入形成的狀態(tài)有關(guān)。是不是有點(diǎn)繞？這樣，下次當(dāng)你和對象吵架時(shí)，她把以前各種舊賬翻出來一起算的時(shí)候，你別急著還嘴，趕緊趁機(jī)溫習(xí)一下時(shí)序電路的概念，也許你想著想著就笑了。

總之……時(shí)序電路是有記憶功能的，因此可以設(shè)計(jì)成儲存電路用來保存信息。常用的存儲電路有兩類：一類采用電平觸發(fā)，我們稱為鎖存器（Latch）；另一類通過邊沿信號觸發(fā)，也就是觸發(fā)器（Flip-flop）。中文譯法經(jīng)常有一種不明覺厲的感覺有木有。 事實(shí)上，觸發(fā)器的工作原理并不復(fù)雜。首先我們來看圖1。

圖1D觸發(fā)器框圖和內(nèi)部門電路結(jié)構(gòu)

圖1所示的是一個(gè)D類觸發(fā)器的框圖和內(nèi)部門電路結(jié)構(gòu)?？驁D中輸入端的三角形代表著時(shí)鐘信號邊沿觸發(fā)方式。同學(xué)們可以通過門電路結(jié)構(gòu)研究D類觸發(fā)器的工作原理，在這里我們直接給出它的狀態(tài)特性表：

其中，向上的箭頭表示時(shí)鐘信號從低升至高電平時(shí)觸發(fā)有效；反之，從高電平降至低電平的邊沿觸發(fā)方式則由向下的箭頭表示?，F(xiàn)在我們給出D類觸發(fā)器的Verilog代碼：

module dff2 ( input clk,d, output reg q, output wire qbar ); assignqbar=~q;always@(posedgeclk)//只有clk上升沿時(shí)刻觸發(fā)q<=?d;??????? //?只有當(dāng)觸發(fā)生效時(shí)，才將d的值賦予給q endmodule? 上述代碼的意思差不多等效于：你不起床就別想讓我起床。就算你起床了，如果沒把早餐做好，我還是不起床。 ? 現(xiàn)在，我們已經(jīng)有了代碼，如何在小腳丫上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)?？其他的好說，問題是我們要處理一下時(shí)鐘信號的問題，也就是代碼中的clk變量。

通常，輸入變量clk直接會被指定到小腳丫的板載時(shí)鐘信號上。不過，小腳丫的固定時(shí)鐘信號頻率為12兆赫茲，比人眼能分辨出的頻率快近幾十萬倍，所以我們根本不可能觀察到任何變化。 在我們學(xué)習(xí)時(shí)鐘分頻之前，觀察本次實(shí)驗(yàn)的最好辦法，就是通過手動(dòng)時(shí)鐘信號。因此，我們將變量分配至小腳丫的以下管腳：

理論上說，將上述程序及管腳分配導(dǎo)入至小腳丫后，可以通過調(diào)節(jié)開關(guān)SW1和SW4來觀察q和qbar的狀態(tài)（L1和L2）。 我知道很多人手里沒有小腳丫，并且也懶得去www.stepfpga.com上購買，所以我就拋一個(gè)問題讓大家隔空思考一下（才知道微信把公眾號留言功能給關(guān)閉了）：假如說，這個(gè)程序在仿真上的結(jié)果是正確的，但是導(dǎo)入小腳丫之后就不正常工作了，你覺得會是什么原因？

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：基于FPGA的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)5：時(shí)序電路之觸發(fā)器

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