門(mén)電路、觸發(fā)器的應(yīng)用

1、何鴻博 w 實(shí)驗(yàn)題目： w 專業(yè)班級(jí)： w 實(shí)驗(yàn)人： w 合作者： w 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： w 實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)： w 日期： 門(mén)電路、觸發(fā)器及其應(yīng)用門(mén)電路、觸發(fā)器及其應(yīng)用 EDA實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室 w 1、測(cè)試基本R-S觸發(fā)器邏輯功能，體會(huì)電平觸發(fā)情 況。 w 2、測(cè)試雙D觸發(fā)器的邏輯功能，置位端、復(fù)位端的 功能測(cè)試，邏輯功能測(cè)試，體會(huì)邊沿觸發(fā)特點(diǎn)。 w 3、測(cè)試雙JK觸發(fā)器的邏輯功能，直接復(fù)位端的功能 測(cè)試，邏輯功能測(cè)試，驗(yàn)證觸發(fā)方式。 w 4、JK觸發(fā)器與T觸發(fā)器、D觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換。 w 5、設(shè)計(jì)單發(fā)脈沖發(fā)生器。 實(shí) 驗(yàn) 目 的 w由兩個(gè)與非門(mén)交叉偶合構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器是無(wú)時(shí)鐘控制低電平直接觸發(fā)的 觸發(fā)器?；?/p>

2、本RS觸發(fā)器具有置“0”、置“1”和“保持”三種功能。通常稱 S端為置“1”端，因?yàn)镾=0時(shí)觸發(fā)器Q端被置“1”；R端為置“0”端， 當(dāng)S=R=1時(shí)Q端狀態(tài)保持不變。右下圖（b）是基本RS觸發(fā)器的圖形符號(hào)， 圖中輸入端引線上靠近方框的小圓圈是表示觸發(fā)器用負(fù)脈沖“0電平”來(lái)置 位或復(fù)位,即低電平有效，故用SD和RD表示。（注：為保持與EWB中的 標(biāo)識(shí)一致，用SD代表 即字母上標(biāo) 表示S反）。 w基本RS觸發(fā)器也可用兩個(gè)“或非門(mén)”組成，此時(shí)為高電平觸發(fā)有效。 實(shí) 驗(yàn) 原 理 DS w在本實(shí)驗(yàn)采用的是TTL中速RS觸發(fā)器74LS00,其器件的封裝結(jié)構(gòu)圖如下圖。在器件中封裝 的四個(gè)二輸入的RS觸發(fā)器，

3、各門(mén)電路功能引腳與器件引腳的連接按下圖排列，即器件外引 線排列圖。 圖中Ucc為外接電源正5V，GND為外接電源地，字母前的數(shù)字為封裝各門(mén)電路 的區(qū)別號(hào)。即：1A代表一號(hào)RS觸發(fā)器的一個(gè)輸入端。 實(shí) 驗(yàn) 原 理 1A1B1Y2A2B2Y 3A3B3Y4A4B4Y 74LS00引腳排列圖引腳排列圖 w基本形式的D觸發(fā)器一般是由左下圖的門(mén)電路組成，在這里是由與非門(mén)構(gòu)成 的。 w本實(shí)驗(yàn)采用的是TTL型集成觸發(fā)器74LS74。,它的內(nèi)部電路如右下圖，在圖中 置位用 表示，清零用 表示，在時(shí)鐘脈沖C（CLK）的控制下，把輸 入D狀態(tài)，輸出到輸出端Q，即Qn+1=Dn。 實(shí) 驗(yàn) 原 理 PRECLR （A

4、）基本形式）基本形式74ls74采用的電路采用的電路 1 1 0 0 0 1 實(shí) 驗(yàn) 原 理 w其邏輯符號(hào)及外引線排列如圖5-2所示。圖中D為輸入端,、為輸出端。C為 時(shí)鐘脈沖輸入端,SD為直接置位端,低電平有效。RD為直接復(fù)位端,低電平有效。 這種D觸發(fā)器是利用時(shí)鐘脈沖C的上升沿觸發(fā),其輸出狀態(tài)與C脈沖到達(dá)前輸入 端D的狀態(tài)相同 74ls74封裝結(jié)構(gòu)圖封裝結(jié)構(gòu)圖 電路符號(hào)電路符號(hào) w（1）把集成電路74LS74 上接入電源，取其中一個(gè) D觸發(fā)器，分別把各功能 引腳引出，如右圖。即： 把C接到手動(dòng)脈沖按鈕； D和置位、清零端接到電 平開(kāi)關(guān)（指撥開(kāi)關(guān)）；Q 和Q反接到電平顯示燈， 完成接線檢查無(wú)

5、誤，即可 開(kāi)始測(cè)試。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法 +5V GND wJK觸發(fā)器 是在基本RS觸發(fā)器基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，在器件中（74LS112）采用的電路如下 圖，其電路符號(hào)如左下圖。由于它改進(jìn)了電路而克服了RS觸發(fā)器的不確定狀態(tài)。圖中J、 K為輸入端,Q、Q為輸出端,C為時(shí)鐘脈沖輸入端,用來(lái)控制觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)，在邏輯符號(hào) 中輸入端C加以小圓圈表示利用時(shí)鐘脈沖的下降沿觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。S為直接置位端,低電 平有效。R為直接復(fù)位端,低電平有效。 實(shí) 驗(yàn) 原 理 74LS112采用的電路結(jié)構(gòu)采用的電路結(jié)構(gòu) 電路符號(hào)電路符號(hào) wJK觸發(fā)器的信號(hào)傳送、存儲(chǔ)是按下圖進(jìn)行的，其對(duì)應(yīng)的輸入與輸出之間的邏 輯關(guān)系為： 實(shí) 驗(yàn) 原 理

6、 nnn QKQJQ 1 電平顯示燈 電平輸入開(kāi)關(guān) 手動(dòng)脈沖按鈕 電平顯示燈 電平輸入開(kāi)關(guān) 電平顯示燈電平顯示燈 置“1” 0SD1RD 清零 1SD0RD n Q n Q CP J00110011 K00001111 Qn010101 Qn+1Qn011100 實(shí) 驗(yàn) 原 理 w當(dāng)時(shí)鐘脈沖來(lái)到之前,即C=0時(shí),J、K端的狀態(tài)不影響觸發(fā)器輸出端的原態(tài)。 w當(dāng)時(shí)鐘脈沖來(lái)到后,即C=10(下降沿)時(shí)刻,輸出端Q與輸入端J、K的關(guān)系如下表所示。 w邏輯表達(dá)式： nnn QKQJQ 1 w在本實(shí)驗(yàn)采用的是TTL中速雙J-K觸發(fā)器74LS112,其邏輯符號(hào)與器件的封裝結(jié)構(gòu)圖如下圖。 在器件中封裝的兩個(gè)J

7、K觸發(fā)器的功能引腳與器件引腳按下圖排列，即器件外引線排列圖。 圖中Ucc為外接電源正5V，GND為外接電源地，字母前的數(shù)字為封裝JK觸發(fā)器的區(qū)別號(hào)。 即：1J代表一號(hào)JK的J輸入端。 實(shí) 驗(yàn) 原 理 w 問(wèn)題1：觀察圖中器件引腳標(biāo)識(shí)與封裝的引腳是否相符，如不符請(qǐng)修改。 （B）（C）（A） w T觸發(fā)器主要用來(lái)計(jì)數(shù)（邏輯電路符號(hào)如A圖）,當(dāng)脈沖C每作用一次就使觸發(fā) 器翻轉(zhuǎn)一次,觸發(fā)器對(duì)C脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。其特性方程： wT觸發(fā)器可由JK觸發(fā)器構(gòu)成（如圖B）,也可由D觸發(fā)器構(gòu)成（如圖C）。故不 必設(shè)計(jì)專門(mén)的T觸發(fā)器產(chǎn)品。本實(shí)驗(yàn)為區(qū)分由JK觸發(fā)器等構(gòu)成的T觸發(fā)器，稱其 為T(mén)觸發(fā)器。 實(shí) 驗(yàn) 原 理 nn

8、n QTQTQ 1 w 問(wèn)題2：觀察由JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器的連接方法圖，在圖中 一處少接了一個(gè)“1”信號(hào)輸入，請(qǐng)補(bǔ)上。 1B 1AY 11 10 01 00 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法 1A1B1Y2A2B2Y 3A3B3Y4A 4B4Y S w用兩個(gè)與非門(mén)（74LS00）組成基本RS觸發(fā)器，在器件中選擇兩個(gè)按構(gòu)成基本RS觸發(fā) 器的原理圖進(jìn)行連線，如左下圖，即構(gòu)成了基本RS觸發(fā)器。 w接線完成后按右下表的要求，通過(guò)控制指撥開(kāi)關(guān)輸入 和 分別為 “1”和“0”進(jìn) 行測(cè)試測(cè)試，并記錄結(jié)果。 R S w用一個(gè)與非門(mén)（74LS00），按下圖連接電路。 w接線完成后，在1B端接入1kHz，幅度5V的方

9、波，在1A端分別接邏輯0和邏輯1，用示 波器觀察1Y的輸出，體會(huì)控制端的作用。 1A1B1Y2A2B2Y 3A3B3Y4A 4B4Y Q CP個(gè)數(shù)012345 CP狀態(tài)0 Q狀態(tài)0 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法 w（3）將D觸發(fā)器接成T觸發(fā)器。 即把D與Q連接就構(gòu)成了T觸 發(fā)器，如右圖。 w按下表的要求在C端加入單脈沖， 觀察Q端翻轉(zhuǎn)次數(shù)和C端輸入正 脈沖個(gè)數(shù)間的關(guān)系，將觀察結(jié)果 記錄之。 w觀察由D觸發(fā)器接成T觸發(fā)器 是正邊沿翻轉(zhuǎn)，還是負(fù)邊沿翻轉(zhuǎn)。 CP個(gè)數(shù)012345 CP狀態(tài)0 Q狀態(tài)0 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法 w T觸發(fā)器觸發(fā)器 w（3）將JK觸發(fā)器接成T觸發(fā)器。見(jiàn)右圖， 將JK觸發(fā)器的JK端連在一起并置“

10、1”即可。 按下表的要求在C端加入單脈沖，觀察Q端翻 轉(zhuǎn)次數(shù)和C端輸入正脈沖個(gè)數(shù)間的關(guān)系，將觀 察結(jié)果記錄在表中。 w表中“”和“”代表CP的正跳變和負(fù)跳變， 數(shù)字0、1等代表時(shí)鐘（CP）的脈沖個(gè)數(shù)。 w問(wèn)題問(wèn)題4：在這里設(shè)計(jì)的是 w （4）設(shè)計(jì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)：設(shè)計(jì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)： 用74LS20構(gòu)成競(jìng)賽搶答 器電路，請(qǐng)根據(jù)書(shū)中的 實(shí)驗(yàn)電路原理圖進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)接線。 w 請(qǐng)驗(yàn)證搶答器功能，并 觀察搶答器的工作狀況。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法 w本次實(shí)驗(yàn)需利用實(shí)驗(yàn)箱上的電平顯示燈、電平輸入開(kāi)關(guān)、手動(dòng)脈沖按鈕、+5V電 源，。 w實(shí)驗(yàn)器件為74LS00兩片，74LS112一片，74LS74兩片。 電平輸入開(kāi)關(guān)手動(dòng)脈沖按鈕

11、電平顯示燈（LED燈） 實(shí) 驗(yàn) 器 件 w 區(qū)分器件：區(qū)分器件：74LS10為四個(gè)兩輸入與非門(mén)（為四個(gè)兩輸入與非門(mén)（14腳），腳），74LS112為為JK觸發(fā)器觸發(fā)器 （16腳），腳），74LS74為為D觸發(fā)器（觸發(fā)器（14腳）。腳）。 w 接線檢驗(yàn)：接線檢驗(yàn)：應(yīng)把要接入的線先連接到電平指示燈與電源應(yīng)把要接入的線先連接到電平指示燈與電源+5V之間，如指之間，如指 示燈亮，說(shuō)明線是好的，即可接入電路。示燈亮，說(shuō)明線是好的，即可接入電路。 w 接線次序：接線次序：首先接入電源首先接入電源+5V和地（和地（GND），然后以信號(hào)傳輸次序從輸），然后以信號(hào)傳輸次序從輸 入到輸出接好，輸入接到電平輸入開(kāi)關(guān)

12、（指撥開(kāi)關(guān)），前一級(jí)的輸出接入到輸出接好，輸入接到電平輸入開(kāi)關(guān)（指撥開(kāi)關(guān)），前一級(jí)的輸出接 到下一級(jí)的輸入，最后的輸出接到電平顯示燈。到下一級(jí)的輸入，最后的輸出接到電平顯示燈。 w 問(wèn)題檢查：?jiǎn)栴}檢查：接線結(jié)束后實(shí)驗(yàn)，如不能出現(xiàn)正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可先看電源接線結(jié)束后實(shí)驗(yàn)，如不能出現(xiàn)正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可先看電源 是否連接正確；接線是否接觸良好（壓緊）；其次檢查門(mén)電路是否損壞，是否連接正確；接線是否接觸良好（壓緊）；其次檢查門(mén)電路是否損壞， 即把器件中的一個(gè)門(mén)電路接上輸入，再把輸出接到顯示燈，如有信號(hào)輸即把器件中的一個(gè)門(mén)電路接上輸入，再把輸出接到顯示燈，如有信號(hào)輸 出說(shuō)明這個(gè)門(mén)電路是好的，如我們要檢查

13、出說(shuō)明這個(gè)門(mén)電路是好的，如我們要檢查74LS10，就在，就在1A和和1B端分別端分別 輸入輸入“1”和和“0”；“1”和和“1”兩組數(shù)據(jù)，如輸出兩組數(shù)據(jù)，如輸出1Y顯示顯示“亮亮”與與 “不亮不亮”（即（即“1”和和“0”），說(shuō)明這個(gè)門(mén)電路是好的，這樣依次可查），說(shuō)明這個(gè)門(mén)電路是好的，這樣依次可查 處問(wèn)題所在。處問(wèn)題所在。 實(shí) 驗(yàn) 要 點(diǎn) w 1、列表整理各觸發(fā)器的邏輯功能。 w 2、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，觸發(fā)器的觸發(fā)方式。74LS112是 沿觸發(fā)；74LS74是 沿觸發(fā)。 w 3、如何判斷RD、SD端是低電平有效還是高電平有 效？ w 4、用D觸發(fā)器構(gòu)成四位數(shù)碼寄存器，請(qǐng)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電 路原理圖。 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 w寄存器設(shè)計(jì)： w移位寄存器的設(shè)計(jì)思路是利用寄存器的存儲(chǔ)功能，只要將幾個(gè)寄存器相互串聯(lián)就得到了 移位寄存器。如下圖所示，把D觸發(fā)器的輸出與下一位的輸入相連，再各位的時(shí)鐘脈沖 并聯(lián)接