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文檔簡介
1、2.4觸發(fā)器的邏輯功能和應用1實驗目的(1)熟悉 D 觸發(fā)器和 JK 觸發(fā)器的邏輯功能.(2)初步認識時序邏輯電路的結構。(3)熟悉分頻器的邏輯功能和結構。(4)認識寄存器的邏輯功能和結構。(5)了解觸發(fā)器邏輯功能的相互轉換。2實驗儀器設備(1)數(shù)字電路實驗箱。(2)數(shù)字萬用表。(3)數(shù)字集成電路:74742D 觸發(fā)器741122JK 觸發(fā)器741746D 觸發(fā)器(4)示波器。3預習(1)復習實驗所用的邏輯功能及邏輯函數(shù)表達式。(2)復習實驗所用的結構圖、管腳圖和功能表。(3)復習實驗所用的相關原理。(4)按要求設計實驗中的各電路。4實驗原理(1)觸發(fā)器的邏輯功能和使用。觸發(fā)器是組成時序邏輯電
2、路的基本元件,是引入時鐘的部件。觸發(fā)器的邏輯功能是保存一位二進制數(shù)據(jù),這個被保存的二進制數(shù)據(jù)將在激勵端口、時鐘端口的作用下刷新。激勵端口著刷新成什么數(shù)據(jù),時鐘端口著什么時候刷新數(shù)據(jù)。正是觸發(fā)器的可控作用為時序電路的設計奠定了基礎。(2)D 觸發(fā)器的邏輯功能。D 觸發(fā)的激勵是 D 端口的輸入,輸出的狀態(tài)變化過程是次態(tài)由 D 激勵端口的輸入決定,所以 D 觸發(fā)器的次態(tài)是由時鐘下的 D輸入的數(shù)據(jù)進行刷新的,可以很容易地構造出寄存器的硬件電路。(3)JK 觸發(fā)器的邏輯功能。JK 觸發(fā)器有兩個激勵端口 J 和 K,構造了 00、01、10、11 四種狀態(tài),使得 JK 觸發(fā)器具有四種不同的刷新功能,分別是
3、保存、置 0、置 1、翻轉。JK 觸發(fā)器的學習必須這四種功能展開,并且深刻地理解邊沿觸發(fā)的物理現(xiàn)象。(4)時序邏輯電路的搭設。時序邏輯電路包括觸發(fā)器和組合電路,觸發(fā)器了二進制狀態(tài),將這個初態(tài)反饋到輸入端口,這時電路的次態(tài)由電路的輸入和電路的初態(tài)共同決定,因此時序電路的搭設必須包括觸發(fā)器和組合電路以及反饋。本次實驗初步認識了用觸發(fā)器和組合電路搭設時序電路,以及什么是時序,時序的物理現(xiàn)象。(5)分頻器的物理現(xiàn)象。分頻器是一種表明輸入信號頻率和輸出信號頻率關系的器件,二分頻器件的物理現(xiàn)象是:輸出頻率是輸入頻率的一半,實現(xiàn)了二分頻的功能。用 D 觸發(fā)器構造的分頻器能讓同學們直觀地理解什么是分頻。(6)
4、寄存器的結構。寄存器是多位二進制數(shù)的器件,觸發(fā)器是一位二進制數(shù)的器件,因此由多個 D 觸發(fā)器可以很容易的構造出寄存器,寄存器是數(shù)字電路常見的硬件結構,本次實驗用多個 D 觸發(fā)器搭設了寄存器的結構,通過時鐘電路寄存器實時刷新數(shù)據(jù),讓同學們直觀的理解了什么是寄存器。(7)觸發(fā)器的轉換。D 觸發(fā)器是最常用的觸發(fā)器,JK 觸發(fā)器是功能最齊全的觸發(fā)器,這兩種觸發(fā)器可以很容易地實現(xiàn)向其他類型觸發(fā)器的轉換,通過組合電路的搭設配合激勵端口的產(chǎn)生。當特殊應用中需要用到的觸發(fā)器現(xiàn)實設計沒有的時候,可以同樣順利地通過變換產(chǎn)生的觸發(fā)器完成設計。5實驗 IC 結構圖和引腳圖( 1) 74HC74 雙 D 觸發(fā)器( 帶預
5、置和清零)。圖 2 .4 . 174 HC 74 的結構圖與功能表 ( 2) 74HC112 雙 JK 觸發(fā)器(負沿觸發(fā)、帶清零和預置)。圖 2 .4 . 274 HC 112 的結構圖與功能表 6實驗內容及步驟(1)D 觸發(fā)器邏輯功能測試。將雙D 觸發(fā)器74LS74 中的一個觸發(fā)器的 Rd 、Sd 和D 輸入端分別接邏輯開關,CP 端接單次脈沖,輸出端 Q 和 Q 分別接發(fā)光二極管。根據(jù)輸出端狀態(tài),填表 2.4.1。表 2.4.1 D 觸發(fā)器的邏輯功能表(2)JK 觸發(fā)器邏輯功能測試。用Sd 、 Rd 的置位、復位功能實現(xiàn)狀態(tài)Qn (初態(tài))為 0 或 1。用單脈沖按鍵,當按鍵按下時和松開時分
6、別得到單脈沖的上升沿和下降沿,觀察 JK 觸發(fā)器在時鐘的哪個邊沿工作。輸入輸出SdRdCPDQQ01××10××111110表 2.4.2 JK 觸發(fā)器的功能表(3)時序邏輯電路搭設及測試。按圖 2.4.3 的電路連接線路,在 CP 端加入單脈沖信號,觀察并分別輸出端1 的變化,把結果填入表 2.4.3 中,說明此電路能夠完成的邏輯功能。圖 2 .4 . 3時序邏輯電路圖 表 2.4.3 時序邏輯電路狀態(tài)CPQ2Q10123JKCPQn+1Qn0Qn100011011(4)D 觸發(fā)器的應用 (74LS74-2D 觸發(fā)器、74LS174-6D 觸發(fā)器)。圖
7、 2.4.4 是用 D 觸發(fā)器組成的二分頻電路,在 CP 端加入 1kHz 連續(xù)脈沖信號,蹤示波器同時觀察輸入脈沖和輸出端 Q 端的波形。兩個波形圖。圖 2 .4 . 4二分頻電路 圖 2 .4 . 574 LS 174 的結構圖 用 4 個 D 觸發(fā)器組成 4 位并行寄存器如圖 2.4.6 所示(使用 74LS174-6D觸發(fā)器電路)。清零后給數(shù)據(jù)輸入端 D1D2 D3D4 輸入數(shù)據(jù),在 CP 端加單脈沖,觀察輸出端4 的變化。制表幾組數(shù)據(jù)。2圖 2 .4 . 64 位寄存器結構圖 (5)觸發(fā)器邏輯功能的轉換。將 JK 觸發(fā)器轉換成 D 觸發(fā)器、T 觸發(fā)器和T ' 觸發(fā)器,測試方法自擬。將 D 觸發(fā)器轉換成 JK 觸發(fā)器、T 觸發(fā)器和T ' 觸發(fā)器,測試方法自擬
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