課題三-觸發(fā)器的應(yīng)用

在數(shù)字電路中，凡在某一時(shí)刻電路的輸出狀態(tài)不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入狀態(tài)，并且還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)的電路，稱為時(shí)序邏輯電路。

觸發(fā)器是構(gòu)成各種時(shí)序邏輯電路的記憶單元，撤消輸入信號(hào)后，觸發(fā)器仍保持有信號(hào)時(shí)的狀態(tài)，除非再輸入新信號(hào)。觸發(fā)器按照邏輯功能可分為RS、JK、D、T和T′觸發(fā)器。課題三觸發(fā)器的應(yīng)用任務(wù)一應(yīng)用RS觸發(fā)器制作手動(dòng)脈沖

信號(hào)發(fā)生器任務(wù)二學(xué)習(xí)和測(cè)試JK觸發(fā)器任務(wù)三應(yīng)用D觸發(fā)器組裝4人搶答器任務(wù)四觸發(fā)器功能轉(zhuǎn)換課題三觸發(fā)器的應(yīng)用任務(wù)一應(yīng)用RS觸發(fā)器制作手動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)生器

采用開關(guān)通斷的方法并不能產(chǎn)生理想脈沖信號(hào)。開關(guān)接通瞬間會(huì)產(chǎn)生多個(gè)連續(xù)脈沖，這種現(xiàn)象在邏輯電路中會(huì)引起失誤，例如造成計(jì)數(shù)器重復(fù)計(jì)數(shù)。開關(guān)電路和開關(guān)信號(hào)波形任務(wù)引入

課題三觸發(fā)器的應(yīng)用

用RS觸發(fā)器CD4043組裝的手動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)生器電路如下，它可以產(chǎn)生理想的脈沖信號(hào)，非常適用于時(shí)序邏輯電路實(shí)驗(yàn)。手動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)生器電路圖課題三觸發(fā)器的應(yīng)用一、觸發(fā)器特性兩個(gè)基本特性：（1）有兩個(gè)能自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)，即“1”狀態(tài)或“0”狀態(tài)。（2）在輸入信號(hào)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)。相關(guān)知識(shí)課題三觸發(fā)器的應(yīng)用二、基本RS觸發(fā)器1.電路組成2.工作原理課題三觸發(fā)器的應(yīng)用3．真值表課題三觸發(fā)器的應(yīng)用4．特性方程基本RS觸發(fā)器的卡諾圖基本RS觸發(fā)器的特性方程為：

約束條件表明，基本RS觸發(fā)器不允許兩個(gè)輸入端同時(shí)為低電平。課題三觸發(fā)器的應(yīng)用5．狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表示觸發(fā)器從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)或保持原狀態(tài)不變時(shí)對(duì)輸入信號(hào)的要求。課題三觸發(fā)器的應(yīng)用例3-1波形圖

【例3-1】若基本RS觸發(fā)器的輸入信號(hào)波形如下圖所示，試?yán)L出輸出端與之對(duì)應(yīng)的波形，假定觸發(fā)器的初始狀態(tài)Q

=

0。課題三觸發(fā)器的應(yīng)用三、集成RS觸發(fā)器集成RS觸發(fā)器CD4043課題三觸發(fā)器的應(yīng)用課題三觸發(fā)器的應(yīng)用

手動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)生器使用CD4043的第1個(gè)RS觸發(fā)器，使能端EN=1。當(dāng)觸動(dòng)按鈕S1時(shí)，1S輸入高電平，1Q輸出高電平，即產(chǎn)生脈沖信號(hào)的上升沿，發(fā)光二極管LED亮；當(dāng)觸動(dòng)按鈕S2時(shí)，產(chǎn)生脈沖信號(hào)的下降沿，LED滅。由于利用了RS觸發(fā)器的保持功能，所以開關(guān)簧片接通時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)信號(hào)不能改變開關(guān)的狀態(tài)。一、手動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)生器電路原理任務(wù)實(shí)施課題三觸發(fā)器的應(yīng)用二、手動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)生器的制作和測(cè)試1.實(shí)驗(yàn)器材焊接板有許多排列的孔洞。各類元件插入萬能焊接板的元件面，在焊接面提供了相當(dāng)多焊盤位置，供連接選用。課題三觸發(fā)器的應(yīng)用2.注意事項(xiàng)

（1）電阻均采用水平安裝方式，并貼緊萬能焊接板，色標(biāo)法電阻的色環(huán)標(biāo)志順序方向一致。（2）發(fā)光二極管均采用垂直安裝方式，高度要求為管底部離萬能焊接板6±2mm。（3）集成電路插座、按鈕應(yīng)緊貼萬能焊接板安裝。（4）所有焊點(diǎn)均采用直腳焊，焊接完成后剪去多余引腳，留頭在焊面以上0.5～1mm，且不能損傷焊接面。課題三觸發(fā)器的應(yīng)用4.測(cè)試步驟（1）將電源線連接到+5V電源上。（2）當(dāng)觸動(dòng)按鈕S1瞬間，觸發(fā)器CD4043輸出端1Q輸出信號(hào)為高電平，發(fā)光二極管LED亮，松開S1，LED仍然亮。（3）當(dāng)觸動(dòng)按鈕S2瞬間，觸發(fā)器CD4043輸出端1Q輸出信號(hào)為低電平，LED滅，松開S2，LED仍然滅。3.組裝步驟（1）根據(jù)材料清單核對(duì)電子元器件數(shù)量、規(guī)格、型號(hào)。（2）檢測(cè)各電子元器件。（3）根據(jù)手動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)生器電路圖焊接電路。課題三觸發(fā)器的應(yīng)用任務(wù)二學(xué)習(xí)和測(cè)試JK觸發(fā)器在實(shí)際應(yīng)用中，為了保證數(shù)據(jù)一致變化，希望所有觸發(fā)器能在同一個(gè)時(shí)鐘脈沖作用下同時(shí)動(dòng)作，簡(jiǎn)稱為同步觸發(fā)。

為了提高數(shù)字電路的抗干擾能力，又進(jìn)一步要求在同一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)的上升沿或下降沿時(shí)刻的輸入信號(hào)為有效信號(hào)，即脈沖邊沿觸發(fā)器。JK觸發(fā)器是目前功能完善、種類較多和通用性最強(qiáng)的一種脈沖邊沿觸發(fā)器。任務(wù)引入

課題三觸發(fā)器的應(yīng)用一、集成JK觸發(fā)器集成JK觸發(fā)器74LS112的邏輯符號(hào)和管腳排列相關(guān)知識(shí)課題三觸發(fā)器的應(yīng)用1．真值表JK觸發(fā)器74LS112真值表輸入輸出功能CPJKQnQn+1↓0000保持↓0011↓0100置0↓0110↓1001置1↓1011↓1101翻轉(zhuǎn)↓1110二、JK觸發(fā)器功能分析課題三觸發(fā)器的應(yīng)用2．特性方程JK觸發(fā)器卡諾圖JK觸發(fā)器的特性方程為：課題三觸發(fā)器的應(yīng)用3．狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖JK觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖課題三觸發(fā)器的應(yīng)用【例3-2】已知加到CP脈沖下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器上的信號(hào)波形，試?yán)L出Q端與之對(duì)應(yīng)的波形，假定觸發(fā)器的初始狀態(tài)Q=0。例3-2波形圖課題三觸發(fā)器的應(yīng)用JK觸發(fā)器邏輯功能測(cè)試電路任務(wù)實(shí)施課題三觸發(fā)器的應(yīng)用操作步驟（1）關(guān)閉直流穩(wěn)壓電源開關(guān)，將集成電路芯片74LS112插入面包板。（2）將+5V電壓接到IC的管腳16，將電源負(fù)極接到IC的管腳8。（3）將手動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)生器連接+5V電源，脈沖信號(hào)輸出線連接C1（1腳）。（4）用插接線將輸出端1Q（5腳）接電阻和LED串聯(lián)電路。（5）檢查無誤后接通電源。（6）用插接線將直接置位端1（4腳）接低電平，將直接復(fù)位端1（15腳）接高電平，JK觸發(fā)器的輸出應(yīng)為高電平。課題三觸發(fā)器的應(yīng)用（7）用插接線將直接置位端接高電平，將直接復(fù)位端接低電平，JK觸發(fā)器的輸出應(yīng)為低電平。（8）用插接線將直接置位端（4腳）和直接復(fù)位端（15腳）接高電平。（9）用插接線使JK=

00，手動(dòng)發(fā)出CP脈沖，JK觸發(fā)器的輸出應(yīng)保持。（10）用插接線使JK=

10，手動(dòng)發(fā)出CP脈沖，JK觸發(fā)器的輸出應(yīng)為邏輯1。（11）用插接線使JK=

01，手動(dòng)發(fā)出CP脈沖，JK觸發(fā)器的輸出應(yīng)為邏輯0。（12）用插接線使JK=

11，手動(dòng)發(fā)出CP脈沖，在每個(gè)脈沖信號(hào)的下降沿時(shí)刻，JK觸發(fā)器的輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。課題三觸發(fā)器的應(yīng)用任務(wù)三應(yīng)用D觸發(fā)器組裝4人搶答器用D觸發(fā)器74LS175組裝的4人搶答器電路。任務(wù)引入

課題三觸發(fā)器的應(yīng)用一、集成D觸發(fā)器4D觸發(fā)器74LS175的邏輯符號(hào)和管腳排列相關(guān)知識(shí)課題三觸發(fā)器的應(yīng)用1．電路組成D觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)二、D觸發(fā)器功能分析1-置0維持線2-置1阻塞線3-置0阻塞線4-置1維持線課題三觸發(fā)器的應(yīng)用2．功能分析

在CP

=

0時(shí)，N3，N4門被封鎖，其輸出端R、S均為1，D觸發(fā)器的輸出狀態(tài)保持不變。當(dāng)CP脈沖信號(hào)由0變?yōu)?時(shí)，N3，N4門打開，它們的輸出由N5、N6門決定。（1）D

=

0時(shí)，N5門的輸出A

=

1，N6門的輸出B

=

0，則R

=

0，S

=

1，使D觸發(fā)器的輸出信號(hào)Q

=

0，D觸發(fā)器置0。此時(shí)R

=

0反饋到N5門，即使輸入信號(hào)D在此期間發(fā)生變化，也不會(huì)影響觸發(fā)器置0，故將該反饋線稱為置0維持線①。與此同時(shí)，N5門的輸出端A

=

1反饋到N6門，保證N4門輸出S=1，防止出現(xiàn)觸發(fā)器輸出信號(hào)Q

=

1的情況，故將該反饋線稱為置1阻塞線②。課題三觸發(fā)器的應(yīng)用

（2）D

=

1時(shí)，N5門的輸出A

=

0，N6門的輸出B

=

1，則R

=

1，S

=

0，使D觸發(fā)器的輸出信號(hào)Q

=

1，D觸發(fā)器置1。此時(shí)S

=

0反饋到N3門，保證了N3門的輸出R

=

1，防止出現(xiàn)觸發(fā)器輸出信號(hào)Q

=

0的情況，故將該反饋線稱為置0阻塞線③。與此同時(shí)，S

=

0反饋到N6門，保證N6門輸出B

=

1，因此，即使輸入信號(hào)D在此期間發(fā)生變化，也不會(huì)影響N6門的狀態(tài)，故將該反饋線稱為置1維持線④。

上述分析表明，無論觸發(fā)器的原來狀態(tài)如何，維持阻塞D觸發(fā)器的輸出隨著輸入D的變化而變化，且只在時(shí)鐘脈沖上升沿到來時(shí)觸發(fā)。課題三觸發(fā)器的應(yīng)用3．真值表上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器真值表課題三觸發(fā)器的應(yīng)用4．特性方程D觸發(fā)器的特性方程為：D觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖5．狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖課題三觸發(fā)器的應(yīng)用例3-3波形圖【例3-3】設(shè)CP脈沖上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器的初態(tài)為0，根據(jù)圖示CP，D端的波形，繪出與之對(duì)應(yīng)的Q端的波形。課題三觸發(fā)器的應(yīng)用4人搶答器測(cè)試電路1．電路組成任務(wù)實(shí)施課題三觸發(fā)器的應(yīng)用2．操作步驟

（1）關(guān)閉直流穩(wěn)壓電源開關(guān)，將兩片IC插入面包板。（2）將+5V電壓接到IC的管腳UCC，將電源負(fù)極接到IC的管腳NND。（3）用插接線將74LS175的輸出端Q接電阻與LED串聯(lián)電路。（4）用插接線將74LS175的輸入端D和直接復(fù)位端接地。（5）用插接線連接74LS32或門電路，將輸出端接入CP脈沖端。（6）檢查無誤后接通電源。課題三觸發(fā)器的應(yīng)用

（7）拔出主持人插接線，使直接復(fù)位端為高電平，模擬搶答開始過程。（8）模擬1號(hào)選手搶答。拔出插接線，使1D為高電平，觀察輸出端1Q相應(yīng)的LED亮。（9）模擬2號(hào)選手搶答。拔出插接線，使2D為高電平，觀察相應(yīng)的LED不亮，但1Q相應(yīng)的LED仍保持亮，說明后搶答者的動(dòng)作無效。（10）模擬主持人動(dòng)作，接入主持人插接線，使直接復(fù)位端清0，觀察輸出端1Q相應(yīng)的LED滅。課題三觸發(fā)器的應(yīng)用任務(wù)四觸發(fā)器功能轉(zhuǎn)換

所謂觸發(fā)器功能轉(zhuǎn)換，就是把一種觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為另一種邏輯功能的觸發(fā)器，轉(zhuǎn)換的方法是利用觸發(fā)器特性方程求轉(zhuǎn)換邏輯關(guān)系，建立轉(zhuǎn)換電路。由于輸入信號(hào)為單端情況下，D觸發(fā)器使用最為方便，而在輸入信號(hào)為雙端情況下，JK觸發(fā)器的功能最為完善，并且在集成電路芯片中D和JK觸發(fā)器的種類最多，所以通常用D和JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為其他邏輯功能的觸發(fā)器。T觸發(fā)器和T

觸發(fā)器可以由JK觸發(fā)器或D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換得到。任務(wù)引入

課題三觸發(fā)器的應(yīng)用一、JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器和T

觸發(fā)器T觸發(fā)器T

觸發(fā)器

J=K

J=K=1相關(guān)知識(shí)課題三觸發(fā)器的應(yīng)用T觸發(fā)器功能是當(dāng)T=1時(shí)，在CP脈沖邊沿時(shí)刻觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)；當(dāng)T=0時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。T觸發(fā)器的特性方程為：課題三觸發(fā)器的應(yīng)用

T

觸發(fā)器的功能是當(dāng)T恒為1時(shí)，只要有CP脈沖下降沿到達(dá)，觸發(fā)器就要翻轉(zhuǎn)，實(shí)際上它只是T觸發(fā)器的一個(gè)特例。T

觸發(fā)器的特性方程為：課題三觸發(fā)器的應(yīng)用二、JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器JK觸發(fā)器的特性方程為：D觸發(fā)器的特性方程為：相比較，顯然有：

課題三觸發(fā)器的應(yīng)用三、JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為RS觸發(fā)器

JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為RS觸發(fā)器課題三觸發(fā)器的應(yīng)用四、D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器D觸發(fā)器的特性方程為：T觸發(fā)器的特性方程為：兩式比較后令：D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器的邏輯電路圖課題三觸發(fā)器的應(yīng)用五、D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T

觸發(fā)器D觸發(fā)器的特性方程為：T觸發(fā)器的特性方程為：兩式比較后令：D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器的邏輯電路圖課題三觸發(fā)器的應(yīng)用

JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T，T

觸發(fā)器一、JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T，T

觸發(fā)器任務(wù)實(shí)施課題三觸發(fā)器的應(yīng)用操作步驟

（1）關(guān)閉直流穩(wěn)壓電源開關(guān)，將74LS112插入面包板。（2）將+5V電壓接到74LS112的