PAGE二二二模擬電路與數(shù)字電路（第二版）PAGE二二二PAGE二二一第章觸發(fā)器PAGE二二一題八.一觸發(fā)器有哪幾種常用地電路結(jié)構(gòu)？觸發(fā)器如何按邏輯功能來(lái)分類？描述觸發(fā)器邏輯功能地方法有幾種？這幾種方法如何相互轉(zhuǎn)化？如何實(shí)現(xiàn)觸發(fā)器邏輯功能地轉(zhuǎn)換？寫出將D觸發(fā)器改成JK觸發(fā)器地電路連接方程。解觸發(fā)器常用地電路結(jié)構(gòu)有基本型觸發(fā)器,同步型觸發(fā)器,主從型觸發(fā)器與邊緣型觸發(fā)器。觸發(fā)器通常按狀態(tài)方程地不同來(lái)分類,主要有RS觸發(fā)器,JK觸發(fā)器,D觸發(fā)器與T觸發(fā)器。描述觸發(fā)器邏輯功能地方法有狀態(tài)方程,特表,狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,邏輯圖與時(shí)序圖。根據(jù)從方程列真值表地方法可實(shí)現(xiàn)狀態(tài)方程與特表地相互轉(zhuǎn)換,根據(jù)從方程畫邏輯圖地方法可實(shí)現(xiàn)狀態(tài)方程與邏輯圖地相互轉(zhuǎn)換,根據(jù)從真值表畫工作波形圖地方法可實(shí)現(xiàn)特表與時(shí)序圖地相互轉(zhuǎn)換,根據(jù)從特表畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖地方法可實(shí)現(xiàn)特表與狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖地相互轉(zhuǎn)換。利用觸發(fā)器地狀態(tài)方程與比較系數(shù)地方法所確定地驅(qū)動(dòng)方程來(lái)搭建電路即可實(shí)現(xiàn)觸發(fā)器邏輯功能地轉(zhuǎn)換。將D觸發(fā)器改成JK觸發(fā)器地方法是:D觸發(fā)器與JK觸發(fā)器地狀態(tài)方程分別為與將D觸發(fā)器改成JK觸發(fā)器地條件使兩個(gè)觸發(fā)器地狀態(tài)方程相等。即根據(jù)上式來(lái)搭建電路即可實(shí)現(xiàn)將D觸發(fā)器改成JK觸發(fā)器地目地,所搭建地電路如下圖所示。八.二由與非門組成地基本RS觸發(fā)器如圖八-一所示,在觸發(fā)器地與端加上如圖八-六八所示地波形時(shí),試畫出其Q端與地輸出波形。設(shè)觸發(fā)器地初始狀態(tài)為零。圖八-六八題八.二圖解與非門組成地基本RS觸發(fā)器如下圖所示根據(jù)下面表格所示QnQn+一功能零零零零零一零一零零一一一零零一零一一一零一一一一*一*零零一一零一置零（復(fù)位）置一（置位）記憶當(dāng)輸入變量,時(shí),不管初態(tài)Qn如何,Qn+一=零,。當(dāng)輸入變量,時(shí),不管初態(tài)Qn如何,Qn+一=一,=零。當(dāng)輸入變量,時(shí),Qn+一=Qn。當(dāng)輸入變量,時(shí),不管初態(tài)Qn如何,Qn+一==一。圖（a）Q端與地輸出波形所示。圖（b）Q端與地輸出波形所示。八.四用方框圖表示分析時(shí)序邏輯電路地一般步驟。用方框圖表示設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路地常用流程。解分析時(shí)序邏輯電路一般步驟地方框流程圖如下圖所示。設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路一般步驟地方框流程圖如下圖所示。八.五設(shè)主從JK觸發(fā)器地初始狀態(tài)為零,CP,J,K信號(hào)如圖八-七零所示,試畫出觸發(fā)器Q地波形。解JK觸發(fā)器地狀態(tài)方程如下 八.六試畫出圖八-七一所示電路在CP脈沖作用下Q一,Q二與Z端對(duì)應(yīng)地輸出電壓波形。設(shè)各觸發(fā)器地初始狀態(tài)為Q=零。解第一個(gè)邊沿D觸發(fā)器地輸入信號(hào)D來(lái)自于地兒歌邊沿D觸發(fā)器地反相輸出端,Q一是第一個(gè)D觸發(fā)器地輸出,Q二第二個(gè)D觸發(fā)器地輸出,Z是CP與Q一地或非。波形如下圖所示。八.七邏輯電路如圖八-七二所示,已知CP與X地波形,試畫出Q一與Q二地波形。解由JK觸發(fā)器地特方程可知JJ波形圖如下所示八.八試分析圖八-七三所示電路地邏輯功能。要求寫成電路地驅(qū)動(dòng)方程,狀態(tài)方程與輸出方程,列出電路地特表,畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖與時(shí)序圖,并分析電路自啟動(dòng)地過(guò)程。解因?yàn)閳D八-七三所示電路地觸發(fā)信號(hào)輸入端接在一起,所以該電路是同步時(shí)序邏輯電路。該電路由三個(gè)JK觸發(fā)器組成,根據(jù)JK觸發(fā)器地狀態(tài)方程可得電路地狀態(tài)方程為。根據(jù)圖八-七三可得電路地驅(qū)動(dòng)方程為;,將驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器地狀態(tài)方程得電路地狀態(tài)方程為:根據(jù)圖八-七三可得電路地輸出方程為:電路地特表如下表所示。電路地特表CPQ二Q一Q零Y零零零零零零一零一零零一一一零零零零零一一一一零一零一零一零一一零一零一一零零一零零一零一一一零零一零一電路地狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖所示電路地時(shí)序圖如下圖所示。由上面地討論可得電路每輸入五個(gè)脈沖,電路地狀態(tài)重復(fù)一次,且電路具有自啟動(dòng)地功能,所以,該電路是帶自啟動(dòng)功能五制同步計(jì)數(shù)器。圖八-六九題八.三圖圖八-七零題八.五圖圖八-七一題八.六圖圖八-七二題八.七圖圖八-七三題八.八圖八.九試分析圖八-七四所示電路地邏輯功能。要求寫成電路地驅(qū)動(dòng)方程,狀態(tài)方程與輸出方程,列出電路地特表,畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖與時(shí)序圖。圖八-七四題八.九圖解因?yàn)閳D八-七四所示電路地觸發(fā)信號(hào)輸入端接在一起,所以該電路是同步時(shí)序邏輯電路。該電路由兩個(gè)JK觸發(fā)器組成,根據(jù)JK觸發(fā)器地狀態(tài)方程可得電路地狀態(tài)方程為。根據(jù)圖八-七四可得電路地驅(qū)動(dòng)方程為;將驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器地狀態(tài)方程得電路地狀態(tài)方程為:根據(jù)圖八-七四可得電路地輸出方程為:電路地特表如下表所示。電路特表CPAQ一Q零Y零零零零零零一零一零零一一零零零一零零零一零一一一一一零一零一一零零一一一一零零零一電路地狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下圖所示。電路地時(shí)序圖如下圖所示由上面地討論可得電路是可控制遞增或遞減地四制同步計(jì)數(shù)器。八.一零試分析圖八-七五所示電路地邏輯功能。要求寫成電路地驅(qū)動(dòng)方程,狀態(tài)方程與輸出方程,列出電路地特表,畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖與時(shí)序圖,并分析電路自啟動(dòng)地過(guò)程。圖八-七五題八.一零圖解該電路是異步時(shí)序邏輯電路,由三個(gè)JK觸發(fā)器組成,根據(jù)JK觸發(fā)器地狀態(tài)方程可得電路地狀態(tài)方程為。根據(jù)圖八-七五可得電路地驅(qū)動(dòng)方程為;J1=QJ2J3=Q將驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器地狀態(tài)方程得電路地狀態(tài)方程為:QQQ根據(jù)圖八-七四可得電路地輸出方程為:Y各觸發(fā)器地邏輯方程式CP1=CPCP2=Q1(當(dāng)Q1由零到特表:CPCP二Q三Q二Q一Q3零零零零零零零零零零零一零一零零一一一零零一零一一一零一一一一一一/一一零零/一一零一/一零一零/一零零零/零零零零/零零一零/零零一零/零狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖:電路地時(shí)序圖如下圖所示。根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖可知電路具有自啟動(dòng)地功能。八.一一試分析圖八-七六所示電路地邏輯功能。要求寫成電路地驅(qū)動(dòng)方程,狀態(tài)方程與輸出方程,列出電路地特表,畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖與時(shí)序圖,并分析電路自啟動(dòng)地過(guò)程。圖八-七六題八.一一圖解因?yàn)閳D八-七六所示電路地觸發(fā)信號(hào)輸入端接在一起,所以該電路是同步時(shí)序邏輯電路。該電路由三個(gè)D觸發(fā)器組成,根據(jù)D觸發(fā)器地狀態(tài)方程可得電路地狀態(tài)方程為。根據(jù)圖八-七六可得電路地驅(qū)動(dòng)方程為;將驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器地狀態(tài)方程可得電路地狀態(tài)方程為:根據(jù)圖八-七六可得電路地輸出方程為:電路地特表如下表所示。CPQ二Q一Q零Y零零零零零零一零一零一零零零零零一一一零一零零一一一一零一零零一零零零一一一一一零零零零一零一零一零零一電路地狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下圖所示電路地時(shí)序圖如下圖所示。由上面地討論可得電路每輸入四個(gè)脈沖,電路地狀態(tài)由零零零開(kāi)始,然后按零零一,零一零,一零零地規(guī)律變化地四制計(jì)數(shù)器。且電路具有自啟動(dòng)地功能,所以,電路是帶自啟動(dòng)功能地四制同步計(jì)數(shù)器。八.一二設(shè)圖八-七七（a）所示電路地初態(tài)為Q二=Q一=零,試分析圖八-七七（a）所示電路地邏輯功能,并畫出在圖八-七七（b）所示信號(hào)驅(qū)動(dòng)下地工作波形圖。圖八-七七題八.一二圖解因?yàn)閳D八-七七所示電路地觸發(fā)信號(hào)輸入端接在一起,所以該電路是同步時(shí)序邏輯電路。該電路由兩個(gè)JK觸發(fā)器組成,根據(jù)JK觸發(fā)器地狀態(tài)方程可得電路地狀態(tài)方程為。根據(jù)圖八-七七可得電路地驅(qū)動(dòng)方程為;,,將驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器地狀態(tài)方程可得電路地狀態(tài)方程為:圖八-七七所示地電路,因?yàn)橛|發(fā)器地復(fù)位信號(hào)輸入端接有不同地復(fù)位信號(hào),考慮到觸發(fā)器在復(fù)位信號(hào)驅(qū)動(dòng)下工作地特點(diǎn),可得觸發(fā)器狀態(tài)地約束方程為A=零,,根據(jù)圖八-七七可得電路地輸出方程為:電路地特表如下表所示。CPAQ一Q零Y零零零零零零零零一零零一零一一一零一零零一一一一零零在圖八-七七（b）所示信號(hào)地驅(qū)動(dòng)下,電路地工作波形圖如下圖所示。八.一三用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)五制同步計(jì)數(shù)器,要求電路能夠自啟動(dòng)。解五制計(jì)數(shù)器要用五個(gè)不同地狀態(tài)來(lái)描述,三位二制數(shù)有八個(gè)狀態(tài),所以五制計(jì)數(shù)器內(nèi)部要有三個(gè)觸發(fā)器,設(shè)帶自啟動(dòng)功能地五制同步計(jì)數(shù)器地狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下圖所示。由狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可得描述觸發(fā)器狀態(tài)變化地卡諾圖如下圖所示。由上圖可得組成計(jì)數(shù)器五制計(jì)數(shù)器地三個(gè)觸發(fā)器地狀態(tài)方程與輸出方程為:在JK觸發(fā)器搭建電路地前提下,比較系數(shù)可得電路地驅(qū)動(dòng)方程為,根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程,用JK觸發(fā)器搭建地電路如下圖所示。五制地計(jì)數(shù)器也可以用D觸發(fā)器來(lái)搭建電路,用D觸發(fā)器與用JK觸發(fā)器來(lái)搭建電路地主要差別在驅(qū)動(dòng)方程地不同上,用D觸發(fā)器來(lái)搭建電路,確定驅(qū)動(dòng)方程地方法是:八.一四用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)具有自啟動(dòng)功能地同步十制減法計(jì)數(shù)器。八.一五試分析圖八-七八所示電路,畫出它地狀態(tài)圖,說(shuō)明它是幾制計(jì)數(shù)器。解圖八-七八采用同步置數(shù)法接成地七制計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)器集成一零零一（九）狀態(tài)時(shí),LD’變成低電位。待下一個(gè)CLK脈沖到來(lái)時(shí),將電路置成Q3Q2Q1Q0=零零一一(三),然后再?gòu)娜_(kāi)始作加法計(jì)數(shù)。在CLK連續(xù)作用下,電路將在零零一一~一零八.一六試分析圖八-七九所示電路,畫出它地狀態(tài)圖,說(shuō)明它是幾制計(jì)數(shù)器。解圖八-七九電路是采用異步置零法用七四LS一六一接成地十制計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)器入Q3Q2Q1Q0=1010狀態(tài)后,與非門輸出低電置零信號(hào),立刻將計(jì)數(shù)器置成Q3Q2Q1Q0=0000狀態(tài)。由于Q3Q2Q1Q八.一七用七四一六一復(fù)位端地功能搭建一個(gè)十三制地計(jì)數(shù)器,并分析如何利用基本RS觸發(fā)器來(lái)提高電路工作地穩(wěn)定。解集成電路七四一六一是一六制地計(jì)數(shù)器,用一六制地計(jì)數(shù)器搭建一三制地計(jì)數(shù)器,因?yàn)镸＞N,所以只要一片七四一六一即可。搭建電路地關(guān)鍵是要了解七四一六一地功能表,七四一八一地功能表如下表所示。CPEPET工作狀態(tài)×××零一一一一×零一一一××××一一零一一置零預(yù)置數(shù)保持保持（但C=零）計(jì)算由表可知,當(dāng)七四一六一地時(shí),計(jì)數(shù)器被置零（復(fù)位）,不管計(jì)數(shù)器原來(lái)處在什么狀態(tài)下,當(dāng)?shù)匦盘?hào)-出現(xiàn),計(jì)數(shù)器地輸出信號(hào)都是零零零零。根據(jù)計(jì)數(shù)器復(fù)位信號(hào)輸入端這一動(dòng)作地特點(diǎn)可得,只要將七四一六一輸出地二制數(shù)一一零一（十制數(shù)一三）輸入由與非門組成地譯碼器電路產(chǎn)生地信號(hào),將該信號(hào)輸入七四一六一芯片地控制端上,強(qiáng)制七四一六一芯片復(fù)位,將一六制地計(jì)數(shù)器改接成一三制地計(jì)數(shù)器。八.一八用七四一六一預(yù)置數(shù)地功能搭建一個(gè)十三制地計(jì)數(shù)器,若電路不要求從零零零零開(kāi)始計(jì)數(shù),如何搭建最簡(jiǎn)單？解用復(fù)位信號(hào)來(lái)改接地電路存在著電路工作不穩(wěn)定地缺點(diǎn),所以,改接電路通常都是采用預(yù)置數(shù)信號(hào)輸入端地置數(shù)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)地。根據(jù)表四-九可知,當(dāng)七四一六一地預(yù)置數(shù)信號(hào)輸入端時(shí),電路入預(yù)置數(shù)地工作狀態(tài),在觸發(fā)脈沖地作用下,將數(shù)據(jù)輸入端地?cái)?shù)據(jù)寫入計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器地狀態(tài)與數(shù)據(jù)輸入端地?cái)?shù)據(jù)所確定地狀態(tài)相同。根據(jù)預(yù)置數(shù)信號(hào)輸入端動(dòng)作地特點(diǎn)可得,一三制地計(jì)數(shù)器產(chǎn)生預(yù)置數(shù)信號(hào)地狀態(tài)是一二（一三-一=一二）,將該信號(hào)輸入由與非門組成地譯碼器產(chǎn)生地信號(hào),驅(qū)動(dòng)七四一六一芯片入預(yù)置數(shù)狀態(tài),在觸發(fā)脈沖地作用下,將數(shù)據(jù)輸入端零零零零地信號(hào)寫入計(jì)數(shù)器,使七四一六一芯片復(fù)位,將一六制地計(jì)數(shù)器改接成一三制地計(jì)數(shù)器。圖八-七八題八.一五圖圖八-七九題八.一六圖八.一九如何用七四一六零搭建一個(gè)二十四制地計(jì)數(shù)器。若兩片七四一六零之間地制為十制,二十四制地計(jì)數(shù)器電路如何搭建？解七四一六零是十制計(jì)算器,因?yàn)橛?jì)數(shù)容量為二四地計(jì)數(shù)器大于七四一六零地計(jì)數(shù)容量,所以需要用二片七四一六零芯片,這二片七四一六零可以分別組成六與四制地計(jì)數(shù)器,或者八與三制地計(jì)數(shù)器,以六×四或八×三制地形式相串接組成二四制地計(jì)數(shù)器,二片計(jì)數(shù)器之間地位可以采用串行或并行地方法。八.二零分析圖八-八零所示電路是多少制地計(jì)數(shù)器？解圖八-八零所示地電路是采用整體置數(shù)地方法搭建地計(jì)數(shù)器,電路地芯片七四一六一是一六制地計(jì)數(shù)器,其地七四一六一（一）地輸出為一六制數(shù)地低位,七四一六一（二）地輸出為一六制數(shù)地高位,當(dāng)電路總地輸出為零零一一一零零零,即一六制數(shù)地三四,十制數(shù)地五二時(shí),電路產(chǎn)生預(yù)置數(shù)信號(hào),驅(qū)動(dòng)電路入預(yù)置數(shù)地狀態(tài),在觸發(fā)脈沖地作用下,將電路置成零地狀態(tài)。綜上所述,圖八-八零所示地電路是五三（五二+一）制地計(jì)數(shù)器。解譯碼器七四LS一三八輸入與輸出信號(hào)波形地特征是:在地址輸入端輸入三位地二制代碼,在八個(gè)輸出端口上將得到一個(gè)低電與七個(gè)高電地輸出信號(hào),輸出為低電信號(hào)地端口地址取決于地址碼地輸入信號(hào)。根據(jù)譯碼器輸入與輸出信號(hào)地特征可得:將計(jì)數(shù)器七四一六零改成六制地計(jì)數(shù)器,并將計(jì)數(shù)器地輸出信號(hào)作為譯碼器七四一三八地地址信號(hào)輸入譯碼器,譯碼器地輸出信號(hào)通過(guò)非門電路輸出,即可組成能夠順序輸出六個(gè)正脈沖地順序脈沖發(fā)生器。八.二二用計(jì)數(shù)器七四一六零與八選一數(shù)據(jù)選擇器CC四五一二設(shè)計(jì)一個(gè)能夠輸出序列信號(hào)為零一一零一地電路。八.二三用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)電路,該電路地動(dòng)作特點(diǎn)是:在連續(xù)輸入三個(gè)或三個(gè)以上地一時(shí),輸出為一,其它地情況輸出都是零。解要設(shè)計(jì)電路,首先要行狀態(tài)分析,確定描述電路狀態(tài)地?cái)?shù)目,設(shè)電路地輸入變量為X,輸出變量為Y,要設(shè)計(jì)地電路為串行數(shù)據(jù)檢測(cè)電路,在串行數(shù)據(jù)地驅(qū)動(dòng)下,電路可能出現(xiàn)地狀態(tài)有:輸入信號(hào)為"零",輸入信號(hào)為"一",連續(xù)輸入兩個(gè)信號(hào)"一",連續(xù)輸入三個(gè)或三個(gè)以上地信號(hào)"一"。根據(jù)上面地分析可知該電路地狀態(tài)數(shù)為四,四個(gè)狀態(tài)可用兩位地二制數(shù)來(lái)描述。根據(jù)題意可得電路地狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下圖所示。由圖（a）可見(jiàn),狀態(tài)Q一Q零=一一與Q一Q零=一零在相同地輸入"一"地情況下有相同地輸出狀態(tài)"一",且電路地末態(tài)也相同（Q一Q零=一一）,所以,這是兩個(gè)相同地狀態(tài),可以合并,合并后地狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖（b）所示。根據(jù)圖（b）可畫出電路狀態(tài)變量地卡諾圖如下圖（a）所示。下圖（a）可拆成下圖（b）地形式。選擇JK觸發(fā)器,利用卡諾圖化簡(jiǎn)方法對(duì)上圖（b）地卡諾圖行化簡(jiǎn),可得電路地狀態(tài)方程與輸出方程為利用比較系數(shù)地方法可得電路地驅(qū)動(dòng)方程為,,利用JK觸發(fā)器與PLD器件搭建地電路如下圖所示。八.二四請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)帶自啟動(dòng)功能地通信號(hào)燈控制電路,該電路可控制紅,黃,綠三色通信號(hào)燈替點(diǎn)亮。解設(shè)用高電信號(hào)"一"表示燈點(diǎn)亮,用低電信號(hào)"零"表示燈不亮,根據(jù)題意可得:控制紅,黃,綠三色通信號(hào)燈替點(diǎn)亮地?cái)?shù)字信號(hào)為零零一,零一零與一零零,該信號(hào)可由順序脈沖發(fā)生器產(chǎn)生。八.二五請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)步電動(dòng)機(jī)地控制電路,步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部有三個(gè)繞組ABC,用數(shù)字一表示該繞組與電源接通,用數(shù)字零表示該繞組與電源斷開(kāi),步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部三個(gè)繞組地狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖八-八一所示,M為輸入控制信號(hào),M=一步電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn),M=零步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。解三位二制數(shù)可表示八個(gè)狀態(tài),圖八-八一用了六個(gè)狀態(tài),零零零與一一一兩個(gè)狀態(tài)沒(méi)有用。設(shè)電路自啟動(dòng)地過(guò)程為零零零到零零一,一一一到一一零。根據(jù)所設(shè)定地自啟動(dòng)過(guò)程與圖八-八一可得觸發(fā)器狀態(tài)變量與輸出變量地卡諾圖如下圖（a）所示,圖（a）所示地卡諾圖可拆成圖（b）所示地形式。根據(jù)圖（b）可得時(shí)序邏輯電路地狀態(tài)方程與驅(qū)動(dòng)方程為根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程,選擇D觸發(fā)器與與非門器件。圖八-八零題八.二零圖圖八-八一題八.二五圖八.二六設(shè)計(jì)一個(gè)