項(xiàng)目五集成觸發(fā)器的應(yīng)用

5.1觸發(fā)器概述

5.2觸發(fā)器間的相互轉(zhuǎn)換

5.3觸發(fā)器的應(yīng)用

5.4555定時(shí)器及其應(yīng)用

5.5常用觸發(fā)器集成電路簡介

本章小結(jié)主要內(nèi)容

觸發(fā)器的概述；

基本及常用觸發(fā)器介紹；

各類觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換；觸發(fā)器的應(yīng)用；

555定時(shí)器及其應(yīng)用；常用觸發(fā)器的列表。主要技能

熟練的掌握集成觸發(fā)器的正確使用技能和功能檢測技能；能應(yīng)用集成觸發(fā)器構(gòu)成具有特定功能的時(shí)序電路；

能完成電路的安裝與功能調(diào)試。

基本概念

觸發(fā)、觸發(fā)器同步觸發(fā)、邊沿觸發(fā)、主從觸發(fā)寄存器分頻器、計(jì)數(shù)器施密特觸發(fā)器、多諧振動(dòng)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器設(shè)計(jì)項(xiàng)目：改進(jìn)型搶答器功能要求：

改進(jìn)簡單搶答器電路，使其具有如下功能：（1）具有總清零及允許搶答控制開關(guān)S。開關(guān)S被按下時(shí)搶答電路清零，松開后則允許搶答。（2）若有搶答信號從開關(guān)S1～S4中的任何一個(gè)輸入時(shí)，與之對應(yīng)的指示燈被點(diǎn)亮。此時(shí)，再按其他任何一個(gè)搶答開關(guān)均無效，指示燈保持第一個(gè)開關(guān)按下時(shí)對應(yīng)的狀態(tài)不變。電路組成：

觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本單元電路。觸發(fā)器具有記憶功能，能存儲一位二進(jìn)制數(shù)碼。觸發(fā)器有三個(gè)基本特性：（1）有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，可分別表示二進(jìn)制數(shù)碼0和1，無外觸發(fā)時(shí)可維持穩(wěn)態(tài)；（2）外觸發(fā)下，兩個(gè)穩(wěn)態(tài)可相互轉(zhuǎn)換（稱翻轉(zhuǎn)）；（3）有兩個(gè)互補(bǔ)輸出端。

以下按觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、觸發(fā)方式、邏輯功能分別進(jìn)行介紹。5.1.1基本RS觸發(fā)器1、邏輯電路及邏輯符號2、RS觸發(fā)器的特征表QnQn+1000011110011001101010101XX00

1101非法復(fù)位置位保持置0置1提示：——RS觸發(fā)器特征1）全零非法，全1保持。2）01置零，10置1。R:ResetS:Set3、RS觸發(fā)器的特征方程（約束條件）基本RS觸發(fā)器基本RS鎖存觸發(fā)器RS觸發(fā)器的特征方程基本RS觸發(fā)器的觸發(fā)方式（動(dòng)作特點(diǎn)）：邏輯電平直接觸發(fā)。（由輸入信號直接控制）在實(shí)際工作中，要求觸發(fā)器按統(tǒng)一的節(jié)拍進(jìn)行狀態(tài)更新。措施：

同步觸發(fā)器（時(shí)鐘觸發(fā)器或鐘控觸發(fā)器）：具有時(shí)鐘脈沖CP控制的觸發(fā)器。該觸發(fā)器狀態(tài)的改變與時(shí)鐘脈沖同步。

CP：控制時(shí)序電路工作節(jié)奏的固定頻率的脈沖信號，一般是矩形波。同步觸發(fā)器的狀態(tài)更新時(shí)刻：受CP輸入控制。觸發(fā)器更新為何種狀態(tài)：由觸發(fā)輸入信號決定。2.觸發(fā)器的觸發(fā)方式（1）電平控制觸發(fā)CPttx電平觸發(fā)只有CP=1時(shí)（高電平有效），觸發(fā)器的狀態(tài)才由輸入信號R和S來決定。①功能表（在CP=1期間有效）現(xiàn)態(tài)：CP脈沖作用前觸發(fā)器的原狀態(tài)，用Qn表示；次態(tài)：CP脈沖作用后觸發(fā)器的新狀態(tài)，用Qn+1表示。同步RS觸發(fā)器功能表R為高電平有效觸發(fā)S為高電平有效觸發(fā)R、S不允許同時(shí)有效②工作波形（又稱為時(shí)序圖，設(shè)初態(tài)為0）同步RS觸發(fā)器的時(shí)序圖

置1保持置0置12.觸發(fā)器的觸發(fā)方式（2）邊沿控制觸發(fā)5.1.3各種邏輯功能的觸發(fā)器1.T’觸發(fā)器特征方程:邊沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)0101010102.T

觸發(fā)器特征方程:上升沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)你知道它們分別是什么觸發(fā)方式嗎?TQnQn+1001101010110真值表（特征表）T觸發(fā)器波形圖提示：T觸發(fā)器特征T零保持,T1翻轉(zhuǎn)。3.D觸發(fā)器真值表（特征表）特征方程邏輯符號D觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)D觸發(fā)器波形圖想一想它們有什么區(qū)別？DQnQn+10011010100114.JK觸發(fā)器特征方程邏輯符號JK觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)簡化符號特征表JKQnQn+100001111001100110101010101001110特征方程JK觸發(fā)器波形圖保持置0置1翻轉(zhuǎn)提示：——JK觸發(fā)器特征1）全零保持，全1翻轉(zhuǎn)；2）01置零，10置1。JKQn+100110101Qn

（保持）0（置0）1（置1）

（翻轉(zhuǎn)）同步觸發(fā)器的空翻：同步觸發(fā)器在一個(gè)CP脈沖作用后，出現(xiàn)兩次或兩次以上翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱為空翻。123主從JK觸發(fā)器

主從JK觸發(fā)器（電路如下圖所示）主從JK觸發(fā)器的邏輯符號時(shí)鐘電平觸發(fā)上升沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)簡化符號提示JK主從觸發(fā)器還增加了與控制時(shí)鐘無關(guān)的異步置1和置0端。提示：——JK觸發(fā)器特征1）全零保持，全1翻轉(zhuǎn)；2）01置零，10置1。提示：——T觸發(fā)器特征T零保持,T1翻轉(zhuǎn)。提示：——T’觸發(fā)器特征翻轉(zhuǎn)。提示：——RS觸發(fā)器特征1）全零非法，全1保持。2）01置零，10置1。提示：——D觸發(fā)器特征跟隨D。小結(jié)5.2觸發(fā)器間的相互轉(zhuǎn)換

JK觸發(fā)器

D觸發(fā)器JK觸發(fā)器的特征方程

D觸發(fā)器的特征方程

DCP門電路

2.JK觸發(fā)器

T′觸發(fā)器JK觸發(fā)器的特征方程

T觸發(fā)器的特征方程令J=T，K=TTCP門電路1T′觸發(fā)器:T觸發(fā)器:

3.D觸發(fā)器

JK觸發(fā)器JK觸發(fā)器的特征方程

D觸發(fā)器的特征方程

4.D觸發(fā)器

T觸發(fā)器D觸發(fā)器的特征方程T觸發(fā)器的特征方程異或T′觸發(fā)器

5.3觸發(fā)器的應(yīng)用

在數(shù)字電路中，各種信息都是用二進(jìn)制這一基本工作信號來表示的，而觸發(fā)器是存放這種信號的基本單元。由于觸發(fā)器結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，在基本觸發(fā)器的基礎(chǔ)上能演變出許許多多的其他應(yīng)用電路，因此被廣泛運(yùn)用。特別是時(shí)鐘控制的觸發(fā)器為同時(shí)控制多個(gè)觸發(fā)器的工作狀態(tài)提供了條件，它是時(shí)序電路的基礎(chǔ)單元電路，常被用來構(gòu)造信息的傳輸、緩沖、鎖存電路及其他常用電路。5.3.1寄存器1.電路

每個(gè)觸發(fā)器都能存儲1位二進(jìn)制信息，因此觸發(fā)器可用來構(gòu)成寄存器。D0D1D2D35.3.2移位寄存器1.電路

2.電路工作原理

在控制時(shí)鐘的連續(xù)作用下，被存儲的二進(jìn)制數(shù)（0101）一位接一位地從左向右移動(dòng)，根據(jù)D觸發(fā)器的特點(diǎn)，當(dāng)時(shí)鐘脈沖沿到來時(shí)，輸出端的狀態(tài)與輸入端狀態(tài)相同，。所以時(shí)鐘端CP每來一個(gè)脈沖都會引起所有觸發(fā)器狀態(tài)向右移動(dòng)一位，若來4個(gè)時(shí)鐘脈沖，移位寄存器就存儲了4位二進(jìn)制信息Q0Q1Q2Q3=0101。1011101010利用基本RS觸發(fā)器的記憶功能消除機(jī)械開關(guān)振動(dòng)引起的干擾脈沖。干擾脈沖5.3.3單脈沖去抖電路A有0就置1B有0就置0利用基本RS觸發(fā)器消除機(jī)械開關(guān)振動(dòng)的影響（a）電路（b）電壓波形S

懸空，觸發(fā)器保持之前輸出

.5.3.4分頻電路1.電路

如何實(shí)現(xiàn)四分頻？它實(shí)現(xiàn)的是幾分頻?2.倍頻電路倍頻電路及波形

555定時(shí)器：數(shù)字—模擬混合的多功能集成電路。

555定時(shí)器：電路結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、靈活在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了十分廣泛的應(yīng)用。只要在555定時(shí)器的周圍加上少量的阻容元件，就可以構(gòu)成前面我們學(xué)過的施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等電路。5.4555定時(shí)器及其應(yīng)用各公司生產(chǎn)的555定時(shí)器的邏輯功能與外引線排列都完全相同。

雙極型產(chǎn)品CMOS產(chǎn)品單555型號的最后幾位數(shù)碼5557555雙555型號的最后幾位數(shù)碼5567556優(yōu)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)能力較大低功耗、高輸入阻抗電源電壓工作范圍5~16V3~18V負(fù)載電流可達(dá)200mA可達(dá)4mA1、電路結(jié)構(gòu)

分壓器

比較器C1、C2

基本RS觸發(fā)器

輸出緩沖G3

集電極開路放電三極管T??VCCVCCQ5.4.1555定時(shí)器UR1UR2UC1UC22、各引腳作用輸入端輸出端RD(4)TH(6)TR(2)UO(3)T管狀態(tài)(7)0××0導(dǎo)通1>(2/3)VCC>(1/3)VCC0導(dǎo)通1<(2/3)VCC<(1/3)VCC1截止1<(2/3)VCC>(1/3)VCC保持不變555定時(shí)器的工作原理QUR1UR2UC1UC2VCCVCC110110NE555555定時(shí)器表示符號5.4.2555定時(shí)器的應(yīng)用1、構(gòu)成施密特觸發(fā)器

輸入端輸出端RD(4)TH(6)TR(2)UO(3)T管狀態(tài)(7)0××0導(dǎo)通1>(2/3)VCC>(1/3)VCC0導(dǎo)通1<(2/3)VCC<(1/3)VCC1截止1<(2/3)VCC>(1/3)VCC保持不變⑴電路有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。兩種穩(wěn)定狀態(tài)的維持和轉(zhuǎn)換完全取決于外加觸發(fā)信號；觸發(fā)方式：電平觸發(fā)。⑵電壓傳輸特性特殊，電路有兩個(gè)轉(zhuǎn)換電平：上限閾值電平UT+＝（2/3)VCC

下限閾值電平UT－＝（1/3)VCC回差電壓＝UT+

－UT－

＝（1/3)VCC

施密特觸發(fā)器特點(diǎn)：（a）波形變換（c）整形（b）脈沖幅度鑒別

（3）

施密特觸發(fā)器的用途2、555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器

輸入端輸出端RD(4)TH(6)TR(2)UO(3)T管狀態(tài)(7)0××0導(dǎo)通1>(2/3)VCC>(1/3)VCC0導(dǎo)通1<(2/3)VCC<(1/3)VCC1截止1<(2/3)VCC>(1/3)VCC保持不變（1）多諧振蕩器沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。（2）通過電容的充電和放電，使兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)相互交替，從而產(chǎn)生自激振蕩，無需外觸發(fā)。（3）輸出周期性的矩形脈沖信號，由于含有豐富的諧波分量，故稱作多諧振蕩器。多諧振蕩器特點(diǎn)：

3、555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入端2采用負(fù)脈沖觸發(fā)。平時(shí)uI=1。電路圖a單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

圖b波形圖

（1）它有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)不同的工作狀態(tài)；（2）在外加脈沖作用下，觸發(fā)器能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；（3）在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，將自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長短取決于電路本身的參數(shù)，與外加觸發(fā)信號無關(guān)。

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作特點(diǎn)：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用

①

脈沖延時(shí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要應(yīng)用是整形、定時(shí)和延時(shí)。單穩(wěn)電路的延時(shí)作用

如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時(shí)間，可利用單穩(wěn)電路來實(shí)現(xiàn)。

uO的下降沿比uI的下降沿延遲了tw的時(shí)間。

②脈沖定時(shí)

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度tw的矩形脈沖，利用這個(gè)脈沖去控制某一電路，則可使它在tw時(shí)間內(nèi)動(dòng)作(或者不動(dòng)作)。脈沖定時(shí)本節(jié)小結(jié)：

（1）555定時(shí)器電路結(jié)構(gòu)和工作原理關(guān)鍵：復(fù)位端RD的處理、兩個(gè)電壓比較器的工作特點(diǎn)

（2）555定時(shí)器的應(yīng)用由555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器電路、波形圖由555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器電路、波形圖由555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路、波形圖

5.5集成觸發(fā)器及其應(yīng)用1.集成JK觸發(fā)器集成JK觸發(fā)器74LS112(a)外引腳圖(b)邏輯符號

74LS112為負(fù)邊沿觸發(fā)的雙JK觸發(fā)器。SD、RD分別為異步置1端和異步置0端，均為低電平有效。（1）

74LS112的外引腳圖和邏輯符號（2）

邏輯功能

74LS112的功能表（3）

時(shí)序圖

74LS112的時(shí)序圖置0置1置1置02.

集成D觸發(fā)器雙D觸發(fā)器74LS74(a)外引腳圖(b)邏輯符號（1）

雙D觸發(fā)器74LS74外引腳圖和邏輯符號（2）

邏輯功能

雙D觸發(fā)器74LS74的功能表

觸發(fā)方式為CP上升沿觸發(fā)。低電平有效的異步置0端和異步置1端（3）

時(shí)序圖置0置D置1同步單脈沖發(fā)生電路（a）電路圖