實(shí)驗(yàn)四 觸發(fā)器及其應(yīng)用

1、實(shí)驗(yàn)四 觸發(fā)器及其應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握基本RS、JK、D和T觸發(fā)器的邏輯功能 2、掌握集成觸發(fā)器的邏輯功能及使用方法3、熟悉觸發(fā)器之間相互轉(zhuǎn)換的方法二、實(shí)驗(yàn)原理觸發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，用以表示邏輯狀態(tài)“1”和“0”，在一定的外界信號作用下，可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，它是一個(gè)具有記憶功能的二進(jìn)制信息存貯器件，是構(gòu)成各種時(shí)序電路的最基本邏輯單元。 1、基本RS觸發(fā)器圖41為由兩個(gè)與非門交叉耦合構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，它是無時(shí)鐘控制低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器?；綬S觸發(fā)器具有置“0”、置“1”和“保持”三種功能。通常稱為置“1”端，因?yàn)?（1）時(shí)觸發(fā)器被置“1”；為置“0”端，因?yàn)?（

2、1）時(shí)觸發(fā)器被置“0”，當(dāng)1時(shí)狀態(tài)保持；0時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)不定，應(yīng)避免此種情況發(fā)生，表41為基本RS觸發(fā)器的功能表?；綬S觸發(fā)器。也可以用兩個(gè)“或非門”組成，此時(shí)為高電平觸發(fā)有效。 表41 輸 入輸 出Qn+1n+10110100111Qnn002、JK觸發(fā)器 在輸入信號為雙端的情況下，JK觸發(fā)器是功能完善、使用靈活和通用性較強(qiáng)的一種觸發(fā)器。本實(shí)驗(yàn)采用74LS112雙JK觸發(fā)器，是下降邊沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器。引腳功能及邏輯符號如圖42所示。 JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程為Qn+1 JnQn J和K是數(shù)據(jù)輸入端，是觸發(fā)器狀態(tài)更新的依據(jù)，若J、K有兩個(gè)或兩個(gè)以上輸入端時(shí)，組成“與”的關(guān)系。Q與 為兩個(gè)互補(bǔ)輸

3、出端。通常把 Q0、1的狀態(tài)定為觸發(fā)器“0”狀態(tài)；而把Q1，0定為“1”狀態(tài)。圖42 74LS112雙JK觸發(fā)器引腳排列及邏輯符號下降沿觸發(fā)JK觸發(fā)器的功能如表42 表42輸 入輸 出DDCPJKQn+1n+101×××1010×××0100×××1100Qnn1110101101011111nQn11××Qnn注：× 任意態(tài) 高到低電平跳變 低到高電平跳變Qn（n ） 現(xiàn)態(tài) Qn+1（n+1 ） 次態(tài) 不定態(tài) JK觸發(fā)器常被用作緩沖存儲器，移位寄存器和計(jì)數(shù)器。 3、D觸發(fā)器

4、 在輸入信號為單端的情況下，D觸發(fā)器用起來最為方便，其狀態(tài)方程為Qn+1Dn，其輸出狀態(tài)的更新發(fā)生在CP脈沖的上升沿，故又稱為上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時(shí)鐘到來前D端的狀態(tài)，D觸發(fā)器的應(yīng)用很廣，可用作數(shù)字信號的寄存，移位寄存，分頻和波形發(fā)生等。有很多種型號可供各種用途的需要而選用。如雙D 74LS74、四D 74LS175、六D 74LS174等。圖43 為雙D 74LS74的引腳排列及邏輯符號。功能如表43。圖43 74LS74引腳排列及邏輯符號表43 表44 輸 入輸 出DDCPDQn1n101××1010××0100×&

5、#215;111101100111×Qnn輸 入輸出DDCPTQn101××110××0110Qn111n 4、觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換在集成觸發(fā)器的產(chǎn)品中，每一種觸發(fā)器都有自己固定的邏輯功能。但可以利用轉(zhuǎn)換的方法獲得具有其它功能的觸發(fā)器。例如將JK觸發(fā)器的J、k兩端連在一起，并認(rèn)它為T端，就得到所需的T觸發(fā)器。如圖44(a)所示，其狀態(tài)方程為： Qn+1 Tn Qn (a) T觸發(fā)器 (b) T'觸發(fā)器圖44 JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T、T'觸發(fā)器 T觸發(fā)器的功能如表44。 由功能表可見，當(dāng)T0時(shí)，時(shí)鐘脈沖作用后，其狀態(tài)保持不變；當(dāng)T1時(shí)

6、，時(shí)鐘脈沖作用后，觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。所以，若將T觸發(fā)器的T端置“1”，如圖44(b)所示，即得T'觸發(fā)器。在T'觸發(fā)器的CP端每來一個(gè)CP脈沖信號，觸發(fā)器的狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次，故稱之為反轉(zhuǎn)觸發(fā)器，廣泛用于計(jì)數(shù)電路中。 同樣，若將D觸發(fā)器 端與D端相連，便轉(zhuǎn)換成T'觸發(fā)器。如圖45所示。 JK觸發(fā)器也可轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器，如圖46。 圖45 D轉(zhuǎn)成T' 圖46 JK轉(zhuǎn)成D 5、CMOS觸發(fā)器（1）CMOS邊沿型D觸發(fā)器CC4013是由CMOS傳輸門構(gòu)成的邊沿型D觸發(fā)器。它是上升沿觸發(fā)的雙D觸發(fā)器，表45為其功能表，圖47為引腳排列。表45輸 入輸 出SRCPDQn110&#

7、215;×101××011××0011000000×Qn圖47 雙上升沿D觸發(fā)器（2）CMOS邊沿型JK觸發(fā)器CC4027是由CMOS傳輸門構(gòu)成的邊沿型JK觸發(fā)器，它是上升沿觸發(fā)的雙JK觸發(fā)器，表46為其功能表，圖48為引腳排列。表46輸 入輸 出SRCPJ K Qn110×××101×××011×××0000Qn00101000100011n00××Qn 圖48 雙上升沿JK觸發(fā)器CMOS觸發(fā)器的直接置位、復(fù)位輸入端S和R是

8、高電平有效，當(dāng)S1（或R1）時(shí)，觸發(fā)器將不受其它輸入端所處狀態(tài)的影響，使觸發(fā)器直接接置1（或置0）。但直接置位、復(fù)位輸入端S和R必須遵守RS0的約束條件。CMOS觸發(fā)器在按邏輯功能工作時(shí)，S和R必須均置0。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 1、5V直流電源 2、雙蹤示波器 3、連續(xù)脈沖源 4、單次脈沖源 5、邏輯電平開關(guān) 6、邏輯電平顯示器 7、74LS112（或CC4027） 74LS00（或CC4011） 74LS74（或CC4013）四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測試基本RS觸發(fā)器的邏輯功能按圖81，用兩個(gè)與非門組成基本RS觸發(fā)器，輸入端、接邏輯開關(guān)的輸出插口，輸出端 Q、接邏輯電平顯示輸入插口，按表47要求測試，

9、記錄之。表47Q1100110101002、測試雙JK觸發(fā)器74LS112邏輯功能 (1) 測試D 、D的復(fù)位、置位功能任取一只JK觸發(fā)器，D、D、J、K端接邏輯開關(guān)輸出插口，CP端接單次脈沖源，Q、端接至邏輯電平顯示輸入插口。要求改變D，D（J、K、CP處于任意狀態(tài)），并在D0（D1）或D0（D1）作用期間任意改變J、K及CP的狀態(tài)，觀察Q、狀態(tài)。自擬表格并記錄之。 (2) 測試JK觸發(fā)器的邏輯功能按表48的要求改變J、K、CP端狀態(tài)，觀察Q、狀態(tài)變化，觀察觸發(fā)器狀態(tài)更新是否發(fā)生在CP脈沖的下降沿（即CP由10），記錄之。 (3) 將JK觸發(fā)器的J、K端連在一起，構(gòu)成T觸發(fā)器。在CP端輸入1

10、HZ連續(xù)脈沖，觀察Q端的變化。在CP端輸入1KHZ連續(xù)脈沖，用雙蹤示波器觀察CP、Q、端波形，注意相位關(guān)系，描繪之。 表48JKCPQn1Qn0Qn10 001100 101101 001101 10110 3、測試雙D觸發(fā)器74LS74的邏輯功能 (1) 測試D 、D的復(fù)位、置位功能測試方法同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2、1)，自擬表格記錄。 (2) 測試D觸發(fā)器的邏輯功能按表49要求進(jìn)行測試，并觀察觸發(fā)器狀態(tài)更新是否發(fā)生在CP脈沖的上升沿（即由01），記錄之。表49DCPQn1Qn0Qn10011010110 (3) 將D觸發(fā)器的端與D端相連接，構(gòu)成T'觸發(fā)器。 測試方法同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2、3），記錄之。4、雙相時(shí)鐘脈沖電路用JK觸發(fā)器及與非門構(gòu)成的雙相時(shí)鐘脈沖電路如圖49所示，此電路是用來將時(shí)鐘脈沖CP轉(zhuǎn)換成兩相時(shí)鐘脈沖CPA及CPB，其頻率相同、相位不同。分析電路工作原理，并按圖49接線，用雙蹤示波器同時(shí)觀察CP、CPA；CP、CPB及CPA、CPB波形，并描繪之。 圖49 雙相時(shí)鐘脈沖電路5、乒乓球練習(xí)電路電路功能要求：模擬二名動(dòng)運(yùn)員在練球時(shí)，乒乓球能往返運(yùn)轉(zhuǎn)。提示：采用雙D觸發(fā)器74LS74設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)線路，兩個(gè)CP端觸發(fā)脈沖分別由兩名運(yùn)動(dòng)員操作，兩觸發(fā)器的輸出狀態(tài)用邏輯電平顯示器顯示。五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1、復(fù)習(xí)有