1、觸發(fā)器應(yīng)用與測試子任務(wù)1學(xué)習(xí)引導(dǎo)文：學(xué)習(xí)目標(biāo)與要求1. 知道觸發(fā)器的符號、邏輯功能；2. 用儀器儀表測試觸發(fā)器邏輯功能3. 分析和仿真常用觸發(fā)器應(yīng)用電路4. 能用儀器儀表測試觸發(fā)器應(yīng)用電路5. 編寫文檔記錄門電路學(xué)習(xí)過程和測試結(jié)果（一組交一份）6. 相互交流和學(xué)習(xí)重點(diǎn)內(nèi)容1基礎(chǔ)知識、觸發(fā)器的基本特性和作用1、基本特性（1）有兩個穩(wěn)定狀態(tài)（簡稱穩(wěn)態(tài)），正好用來表示邏輯 '（2）在輸入信號作用下，觸發(fā)器的兩個穩(wěn)定狀態(tài)可相互轉(zhuǎn)換 新狀態(tài)可長期保持下來，因此具有記憶功能，可存儲二進(jìn)制信息。2、觸發(fā)器的作用觸發(fā)器和門電路是構(gòu)成數(shù)字電路的基本單元。觸發(fā)器有記憶功能，由它構(gòu)成的電路在某時(shí)刻的輸出不僅

2、取決于該時(shí)刻的輸入，有關(guān)。而門電路無記憶功能，由它構(gòu)成的電路在某時(shí)刻的輸出完全取決于該時(shí)刻的輸入,態(tài)無關(guān)。0和1。（稱為狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)）。輸入信號消失后，還與電路原來狀態(tài)與電路原來狀二、觸發(fā)器的類型根據(jù)邏輯功能不同分:根據(jù)觸發(fā)方式不同分:根據(jù)電路結(jié)構(gòu)不同分:RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器、T觸發(fā)器 電平觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器三、觸發(fā)器邏輯功能的描述方法主要有特性表、特性方程、1.1 基本RS觸發(fā)器1、電路組成驅(qū)動表（又稱激勵表）、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖（又稱時(shí)序圖）等。正常工作時(shí)，Q和Q是互補(bǔ)的邏輯關(guān)系：Q=0、Q=1QQQS(a)

3、S R（b）邏輯符號R邏輯圖的狀態(tài)稱0狀態(tài)；Q=1、Q =0的狀態(tài)稱1狀態(tài)。通常把Q端的狀態(tài)定義為觸發(fā)器的狀態(tài)。 信號輸入端，低電平有效。2、邏輯功能：Q = SQ Q=R-Q R =0、S =1 時(shí)：Q = 0 *Q = 1 Q = 1 1 = 0即不論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)都將變成 器的置0端或復(fù)位端。0狀態(tài)，這種情況稱將觸發(fā)器置 0或復(fù)位。R端稱為觸發(fā) R=1、S =0 時(shí)：Q = 0 Q =1a丿功能麗不允許DOI和用01 Qa= 00 1 10Et 01 U 01= 1I 01置1I 10u二 g”I 111即不論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)都將變成1狀態(tài)，這種情況稱將觸發(fā)器置 1或置位。

4、S端稱為觸發(fā)器的置1端或置位端。R=1、S=1時(shí)：根據(jù)與非門的邏輯功能不難推知，觸發(fā)器保持原有狀態(tài)不變，即原來的狀態(tài)被觸發(fā)器存儲起來，這體現(xiàn)了觸發(fā)器具有記憶能力。R=0、S=0時(shí)：Q=Q=1，不符合觸發(fā)器的邏 輯關(guān)系。并且由于與非門延遲時(shí)間不可能完全相 等，在兩輸入端的0同時(shí)撤除后，將不能確定觸 發(fā)器是處于1狀態(tài)還是0狀態(tài)。所以觸發(fā)器不允 許出現(xiàn)這種情況，這就是基本RS觸發(fā)器的約束條 件。3、特性表和特性方程(1) 特性表(2) 次態(tài)Qn+1的卡諾圖0X001X011100 01 11 10(3) 特性方程：觸發(fā)器的特性方程就是觸發(fā)器次態(tài)pn 卅=(S)+RQn =S + RQnR + S =

5、 1 約束條件(4) 狀態(tài)圖：描述觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系及轉(zhuǎn)換條件的圖形稱為狀態(tài)圖。Qn+1與輸入及現(xiàn)態(tài)Qn之間的邏輯關(guān)系式或11，觸發(fā)器仍為0狀態(tài);當(dāng)觸發(fā)器處在0狀態(tài)，即Qn=0時(shí)，若輸入信號 R S = 01若RS = 10,觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為 1狀態(tài)。當(dāng)觸發(fā)器處在1狀態(tài)，即Qn=1時(shí)，若輸入信號 RS = 10或11,觸發(fā)器仍為1狀態(tài)；若RS =觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為 0狀態(tài)。(5)波形圖：反映觸發(fā)器輸入信號取值和狀態(tài)之間對應(yīng)關(guān)系的圖形稱為波形圖。 4、基本RS觸發(fā)器的特點(diǎn)(1) 觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號狀態(tài)有 而且與觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)有關(guān)。(2) 電路具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，在無外來觸發(fā) 信號作用時(shí)，

6、電路將保持原狀態(tài)不變。(3) 在外加觸發(fā)信號有效時(shí)，電路可以觸發(fā) 翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)置0或置1。01,關(guān),KSQQ51 !|ga| ! I耆1 ；不斤忤！星骨111113(4 )在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個輸出端的狀態(tài)和必須是互補(bǔ)關(guān)系，即有約束條件。1.2 同步觸發(fā)器實(shí)際工作中，觸發(fā)器的工作狀態(tài)不僅要由觸發(fā)輸入信號決定, 需要增加一個時(shí)鐘控制端 CP。而且要求按照一定的節(jié)拍工作。為此,具有時(shí)鐘脈沖控制的觸發(fā)器稱為時(shí)鐘觸發(fā)器，又稱鐘控觸發(fā)器。同步觸發(fā)器是其中最簡單的一種, 而基本RS觸發(fā)器稱異步觸發(fā)器。（一）同步RS觸發(fā)器1、電路結(jié)構(gòu)2、邏輯功能CP = 0時(shí)，R = S=1，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變。| &

7、 I & I G2g£TG1QCP R& G4CP=1時(shí)，工作過程與基本 RS觸發(fā)器相同。3、特性表和特性方程CP R（a）邏輯電路(b曾用符號 （C特性方程：Q S + RQiRS = 0CP=1期間有效4、波形圖CF i不I置I不I置I不I置I不I置I不|丁'|不 變I 1 變 01變I 1 I變0 I左I變I變（二）同步D觸發(fā)器將S=D、R= D代入同步RS觸發(fā)器的特性方程，得鐘控D鎖存器的特性方程:Qn =S + RQn =D +DQn =D CP=1 期間有效狀態(tài)圖和波形圖1/CPCPDQ _JQ n（三）同步JK觸發(fā)器（四）同步觸發(fā)器的特點(diǎn)1、同步

8、觸發(fā)器的觸發(fā)方式為電平觸發(fā)式CP = 1期間翻轉(zhuǎn)的稱正電平觸發(fā)式；CP = 0期間翻轉(zhuǎn)的稱負(fù)電平觸發(fā)式。2、同步觸發(fā)器的共同缺點(diǎn)是存在空翻QQCPJ K觸發(fā)脈沖作用期間，輸入信號發(fā)生多次變化時(shí)，觸發(fā)器輸出狀態(tài)也相應(yīng)發(fā)生多次變化的現(xiàn)象稱為空翻?？辗蓪?dǎo)致電路工作失控。1.3 主從觸發(fā)器工作特點(diǎn)：CP = 1期間，主觸發(fā)器接收輸入信號；CP = 0期間，主觸發(fā)器保持 CP下降沿之前狀態(tài)不變，而從觸發(fā)器接受主觸發(fā)器狀態(tài)。因此，主從觸發(fā)器的狀態(tài)只能在CP下降沿時(shí)刻翻轉(zhuǎn)。（2）邊沿觸發(fā)器工作特點(diǎn)：只能在CP上升沿（或下降沿）時(shí)刻接收輸入信號，因此，電路狀態(tài)只能在 下降沿）時(shí)刻翻轉(zhuǎn)。（一）主從RS觸發(fā)器

9、CP=1期間：主觸發(fā)器控制門 G7、G8打開，接收輸入信號 R、S,有：CP上升沿（或foms+RQmrS = 0從觸發(fā)器控制門 G3、G4封鎖，其狀態(tài)保持不變。 在CP=O期間，由于主觸發(fā)器保持狀態(tài)不變，因此受其控制的從觸發(fā)器的狀態(tài)也即Q、Q的值當(dāng)然不可能改變。CP下降沿到來時(shí)，主觸發(fā)器控制門G7、G8封鎖,在CP=1期間接收的內(nèi)容被存儲起來。同時(shí)，從觸發(fā)器控 制門G3、G4被打開，主觸發(fā)器將其接收的內(nèi)容送入從觸發(fā)器，輸出端隨之改變狀態(tài)。Qn + _ s + RQn特性方程：J CP下降沿到來時(shí)有效IRS = O（二）主從JK觸發(fā)器1、特性方程:將 s = jQn的特性方程Q'廠FF

10、1C1 1R1垢 C1 1RR = KQn代入主從RS觸發(fā)器的特性方程，即可得到主從=S + RQn = JQn +KQnQnJK觸發(fā)器On=JQn +KQn2、特性表3、波形圖£孑刃功絵000UU110100護(hù)=0* D01101001曠=1T 11011101g" = gH1110CPJK（三）D觸發(fā)器和T觸發(fā)器1、D觸發(fā)器：Qn + = DD 01J >C1 1KT取值不同，具有保持和 T= 1時(shí)翻轉(zhuǎn)的電路，都稱為 T觸發(fā)器。TQQn+1功能000Qn卅=Qn保持011101Qn卅刀翻轉(zhuǎn)110CPFLFL_rL_rT_FL TQ1II113、T'觸發(fā)器：

11、在數(shù)字電路中，凡每來一個時(shí)鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次的電路，都稱為T'觸發(fā)器。CT1功能01Qn J Qn10翻轉(zhuǎn)CPQQQn =Qn =1 .Qn +1 Qn1.4 邊沿觸發(fā)器1、邊沿JK觸發(fā)器Qn+ = D = JQ n + KQ'' CP下降沿時(shí)刻有效2、邊沿D觸發(fā)器Qn=DCP下降沿時(shí)刻有效Q1Q QJ CP KrTiJ CP K曾用符號1J（五）觸發(fā)器的異步輸入端直接置0端Rd、直接置1端Sd：不受時(shí)鐘信號 CP的制約， 具有最高的優(yōu)先級。Rd和Sd的作用主要是用來給觸發(fā)器設(shè)置初始狀態(tài)，或?qū)τ|發(fā)器的狀態(tài)進(jìn)行特殊的控制。在使用時(shí) 要注意，任何時(shí)刻，只能一個信號有效，不能同

12、時(shí)有效。J CP K國標(biāo)符號cpd 2、T觸發(fā)器：在數(shù)字電路中，凡在 CP時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號 翻轉(zhuǎn)功能的電路，即當(dāng) T= 0時(shí)保持狀態(tài)不變，Qn =TQn +TQn =T©QnSd&K QCP-C>J1 J2 閆1 K=Ki K3兔異歩清零端異歩置位端RdSd功能11工作10置位01清霎00不定例：設(shè)圖中各 TTL觸發(fā)器電路的初始狀態(tài)皆為 (Q1Q12)的電壓波形。0,試畫出在CP信號作用下各觸發(fā)器輸出端CPCP2技能訓(xùn)練 觸發(fā)器及其應(yīng)用測試、實(shí)驗(yàn)用元器件雙JK觸發(fā)器74LS73 X 1雙D觸發(fā)器74LS74 X 1四D觸發(fā)器74LS175 X 1四2輸入與非

13、門74LS00 X 1雙4輸入與門74LS21 X 1觸發(fā)器是組成時(shí)序邏輯電路的基本單元之一,具有記憶功能的二進(jìn)制信息存貯器件。在外加信號的按邏輯功能的不同特點(diǎn)，觸發(fā)器可分RS、作用下，觸發(fā)器可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€穩(wěn)定狀態(tài)。JK、D、T觸發(fā)器；按電路結(jié)構(gòu)不同，又可分為基本 RS觸發(fā)器、同步 RS觸發(fā)器、主從型觸發(fā)器、維 持阻塞型觸發(fā)器和邊沿型觸發(fā)器等。RS觸發(fā)器，它是無時(shí)RS觸發(fā)器：圖41所示電路為由兩個“與非”門交叉耦合而成的基本鐘控制低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器， 有直接置位、復(fù)位的功能，是組成各種功能觸發(fā)器的最基本單元。本RS觸發(fā)器也可以用兩個“或非”門組成,它是高電平 直接觸發(fā)的觸發(fā)

14、器。QrKLQrsCP0圖4 1基本RS觸發(fā)器圖42 JK觸發(fā)器JK觸發(fā)器：在產(chǎn)品中應(yīng)用較多的是下降邊沿觸發(fā) 的邊沿型JK觸發(fā)器。圖4 2所示為帶置位的JK觸發(fā)器的邏輯符號，它有三種不同功能的輸入端。第一種是直接置位、復(fù)位輸入端，用Rd和Sd表示。當(dāng)Rd=1、Sd=0 （或Rd=0、S D=1 ）時(shí)，觸發(fā)器將不受其它輸入端狀態(tài)影響，使觸發(fā)器強(qiáng)迫置“1 ” （或置“ 0”），如果不強(qiáng)迫觸發(fā)器置“ 1” （或置“ 0”），則Sd、Rd都應(yīng)置高電平。第二種是時(shí)鐘脈沖輸入端，用來控制觸發(fā)器 觸發(fā)翻轉(zhuǎn)用CP表示，邏輯符號中 CP端處若有小圓圈,則表示觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖下降沿發(fā)生翻轉(zhuǎn)， 若無小圓圈,則表示觸

15、發(fā)器在時(shí)鐘脈沖上升沿發(fā)生翻轉(zhuǎn)。第三種是數(shù)據(jù)輸入端，它是觸發(fā)器狀態(tài)更新的依據(jù)，用J、K表示。JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程為qX = JQn +KQn本實(shí)驗(yàn)采用74LS73型雙JK觸發(fā)器,其引腳排列如圖43所示，其真值表見表4 1。是下降邊沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，即在CP脈沖下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn),沒有強(qiáng)迫置“1”的功能。1J 1Q 1Q GHD 2k 2Q 2QIcp IKD Ik Tec 2CP m 2JRd圖4 374LS73引腳排列CPSd圖44 D觸發(fā)器D觸發(fā)器：它的基本結(jié)構(gòu)多為維持阻塞型。D觸發(fā)器的邏輯符號如圖44所示。觸發(fā)器的狀態(tài)取決于CP脈沖到來之前D端的狀態(tài)，狀態(tài)方程為_ n+1 fQ =D本實(shí)驗(yàn)采

16、用74LS74型雙D觸發(fā)器。表42為其功能表。它采用維持阻塞結(jié)構(gòu)，是上升邊沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器， 即在CP脈沖上升沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)。 由于電路具有維持阻塞作用，在CP=1期間，D端的狀態(tài)變化不會影響觸發(fā)器輸出的狀態(tài)。Rd和Sd分別是直接置“ 0 ”和置“1”端。當(dāng)不需要直接置“ 0 ”和置"1 ”時(shí)，Sd和R D都應(yīng)置高電平。表42 D觸發(fā)器真值表輸入輸出RdCPJKQn+1Qn0XXX011J00Qn1J10101J01011J11亍_ nQ1XXQn&表4 1 JK觸發(fā)器真值表態(tài)；n+1 n+1、Q (Q )輸入輸出SDRDCPDQn+1Q葉01XX1010XX0100XX111

17、101100111JXQn備注：X 一一任意狀J一一高到低電平跳變低到高電平跳變Q (Q )現(xiàn)態(tài)次態(tài)申不定態(tài)在集成觸發(fā)器的產(chǎn)品中，雖然每一種觸發(fā)器都有固定的邏輯功能，但可以利用轉(zhuǎn)換的方法得到其它功能的觸發(fā)器。如果把JK觸發(fā)器的JK端連在一起（稱為T端）就構(gòu)成T觸發(fā)器,狀態(tài)方程為:Qn+ =TQn +TQn在CP脈沖作用下，當(dāng)T=0時(shí)Qn+1=Qn; T=1時(shí)，Qn+ = Qn。工作在T=1時(shí)的JK觸發(fā)器稱為T '觸發(fā)器，即每來一個CP脈沖，觸發(fā)器便翻轉(zhuǎn)一次。同樣，若把D觸發(fā)器的Q端和D端相連，便轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器。T和T'觸發(fā)器廣泛應(yīng)用于計(jì)算電路中。值得注意的是轉(zhuǎn)換后的觸發(fā)器其觸發(fā)

18、方式仍不變。4- 5。74175是內(nèi)有四個D觸發(fā)器集成電路，并作了一些簡化，四個D觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖 CP連在一起, 上升沿觸發(fā)，清零端也連在一起，為低電平有效。芯片引腳圖如圖Vcc 4Q 4Q 4D 3D sT 30 GPQD&卩CLR 1Q 1Q 1D 2D 2Q 2Q GND圖4 574175集成塊引腳圖二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.測試基本RS觸發(fā)器的邏輯功能按圖4 1用與非門構(gòu)成基本 RS觸發(fā)器，輸入端R、S接邏輯開關(guān)，輸出端Q、Q接電平指示器, 按表43要求測試邏輯功能并記錄數(shù)據(jù)。表4 3基本RS觸發(fā)器的邏輯功能rSQQ功能說明11t00t11t01n002 .測試雙JK觸發(fā)器74LS73

19、邏輯功能測試Rd復(fù)位功能任取一只JK觸發(fā)器，Rd、J、K端接電平開關(guān)，CP端接單次脈沖按鈕開關(guān)， Q端接電平指示器,在Rd=0時(shí)任意改變J、K及CP的狀態(tài)，觀察 Q狀態(tài)。測試JK觸發(fā)器的邏輯功能在Rd =1的情況下，按表 4 4要求改變J、K、CP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1T0），記錄到表4 4。表4 4JK觸發(fā)器的邏輯功能JKCP_n n+1Q tQ_nj+1Q tQ功能說明001t00t1t011t00t1t101t00t1t11I0t1t1t00t1t3 .測試雙D觸器74LS74的邏輯功能測試復(fù)位Rd、置位Sd功能任取一只D觸發(fā)器，Rd、Sd、D端接電平開關(guān)，CP端接單次脈沖按鈕，Q端接電平指示器, 并在Rd=O、Sd=1或Rd=1、Sd=0作用期間任意改變 D及CP的狀態(tài)，觀察 Q狀態(tài)，畫表記 錄測試數(shù)據(jù)。測試D觸發(fā)器的邏輯功能CP在Rd =1、Sd=1的情況下，按表4 5要求進(jìn)行測試，并觀察觸發(fā)器狀態(tài)更新的是否發(fā)生在脈沖的上升沿（即由1），測試數(shù)據(jù)記錄到表4 5。表4 5D觸發(fā)器的邏輯功能DCP&n+1Q tQ&n+1Q T Q功能說明00t1t1t00t1t1M10t1t1t00t1t4.觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換 將JK觸發(fā)器加上門電路轉(zhuǎn)化成 D觸發(fā)器