1、實(shí)驗(yàn)II、觸發(fā)器及其應(yīng)用 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握基本RS、JK、D和T觸發(fā)器的邏輯功能 2、掌握集成觸發(fā)器的邏輯功能及使用方法 3、熟悉觸發(fā)器之間相互轉(zhuǎn)換的方法 二、實(shí)驗(yàn)原理 觸發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，用以表示邏輯狀態(tài)“1”和“0”，在一定的外界信號(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)，它是一個(gè)具有記憶功能的二進(jìn)制信息存儲(chǔ)器件，是構(gòu)成各種時(shí)序電路的最基本邏輯單元。 1、 基本RS觸發(fā)器 如圖1為兩個(gè)與非門(mén)交叉耦合構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，它是無(wú)時(shí)鐘控制低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器?；綬S觸發(fā)器具有置“0”、置“1”和“保持”三種功能。通常稱為置“1”段，因?yàn)镾=0（R=1）時(shí)觸發(fā)器被置為“1”

2、； R為置“0”端，因?yàn)镽=0（S=1）時(shí)觸發(fā)器被置“0”，當(dāng)S=R=1時(shí)狀態(tài)保持；S=R=0時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)不定，應(yīng)避免此種情況發(fā)生，表1為基本RS 觸發(fā)器的狀態(tài)表。 圖1、基本RS觸發(fā)器 表1、基本RS觸發(fā)器功能表 輸入 輸出 S R Qn+1Qn+10 1 1 0 1 0 0 1 1 1 QnQn0 0 不定 不定 基本RS觸發(fā)器也可以用兩個(gè)“或非門(mén)”組成，此時(shí)為高電平觸發(fā)有效。 2、 JK觸發(fā)器 在輸入信號(hào)為雙端的情況下，JK觸發(fā)器的功能完善、使用靈活和通用性較強(qiáng)的一種觸發(fā)器。本實(shí)驗(yàn)采用74LS112雙JK觸發(fā)器，是下降沿出發(fā)的邊沿觸發(fā)器。引腳功能及邏輯符號(hào)如圖2所示。 圖2、74LS1

3、12雙JK觸發(fā)器引腳排列及邏輯符號(hào) JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程為： Qn+1=JQn+KQn J和K是數(shù)據(jù)輸入端，是觸發(fā)器狀態(tài)更新的依據(jù)，若J、K有兩個(gè)或者兩個(gè)以上輸入端時(shí)，組成“與”的關(guān)系。Qn和Qn為兩個(gè)互補(bǔ)輸出端。通常把Qn=0，Qn=1的狀態(tài)定為觸發(fā)器“0” 狀態(tài)；而把Qn=1，Qn=0定為“1”狀態(tài)。下降沿觸發(fā)JK觸發(fā)器功能表如表2所示。 表2、JK觸發(fā)器功能表JK觸發(fā)器常被用作緩沖存儲(chǔ)器，移位寄存器和計(jì)數(shù)器。 3、 D觸發(fā)器 在輸入信號(hào)為單端的情況下，D觸發(fā)器用起來(lái)最為方便，其狀態(tài)方程為Qn+1=D，其輸出狀態(tài)的更新發(fā)生在CP脈沖的上升沿，故又稱為上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，觸發(fā)器的狀態(tài)只取

4、決于時(shí)鐘到來(lái)前D端的狀態(tài)，D觸發(fā)器的應(yīng)用很廣，可用作數(shù)字信號(hào)的寄存，移位寄存，分頻和波形發(fā)生等。有很多種型號(hào)可供各種用途的需要而選用。如雙D 74LS74、四D 74LS175、六D 74LS174等。下圖為雙D774LS74的引腳排列及邏輯符號(hào)。功能表如表3. 表3、74LS74功能表 4、 觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換 在集成觸發(fā)器的產(chǎn)品中，每一種觸發(fā)器都有自己固定的邏輯功能。但可以利用轉(zhuǎn)換的方法獲得具有其他功能的觸發(fā)器。例如將JK觸發(fā)器的J、K兩端連接在一起，并認(rèn)為它為T(mén) 端，即得到所需的T觸發(fā)器。如圖4（a）所示，其狀態(tài)方程為：Qn+1=TQn+TQn。T觸發(fā)起的功能表如表4所示。 圖4（a）

5、JK變T觸發(fā)器 （b）T觸發(fā)器輸入 輸出 D D CP T Qn+1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 Qn 1 1 0 n 表4、T觸發(fā)器的功能表由功能表可見(jiàn)，當(dāng)T=0時(shí)，時(shí)鐘脈沖作用后，其狀態(tài)保持不變；當(dāng)T=1時(shí)，時(shí)鐘脈沖作用后，觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。所以，若將觸發(fā)器的T端置“1”，如圖4（b）所示，即得T觸發(fā)器。在T觸發(fā)器的CP端每來(lái)一個(gè)CP脈沖信號(hào)，觸發(fā)器的狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次，故稱之為反轉(zhuǎn)觸發(fā)器，廣泛用于計(jì)數(shù)電路中。 同樣，若將D觸發(fā)器端與D端相連，便轉(zhuǎn)換為T(mén)觸發(fā)器。如圖5所示。 JK觸發(fā)器也可轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器，如圖6所示。 圖5、D轉(zhuǎn)變?yōu)門(mén) 圖6、JK轉(zhuǎn)變?yōu)镈三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 1、+5V直流

6、電源 2、雙蹤示波器 3、連續(xù)脈沖源 4、單次脈沖源 5、邏輯電平開(kāi)關(guān) 6、邏輯電平顯示器 7、74LS112 74LS74 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、測(cè)試基本RS觸發(fā)器的邏輯功能 按照?qǐng)D1，用兩個(gè)與非門(mén)組成基本RS觸發(fā)器，輸入端、接邏輯開(kāi)關(guān)的輸出接口，輸出端Q、接邏輯電平顯示輸入插口，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。 2、測(cè)試雙JK觸發(fā)器74LS112邏輯功能 （1）測(cè)試D、D的復(fù)位、置位功能 任取一只JK觸發(fā)器，D、D、J、K端接邏輯開(kāi)關(guān)輸出插口，CP端接單次脈沖源，Q、端接至邏輯電平顯示輸入插口。要求改變D、D（J、K、CP處于任意狀態(tài)），并在D=0（D=1）或者D=0（D=1）作用期間任意改變J、K及CP的狀態(tài)

7、，觀察Q、狀態(tài)。自擬表格并記錄。 （2）測(cè)試JK觸發(fā)器的邏輯功能 按照表8的要求改變J、K、CP端狀態(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10）. （3）將JK觸發(fā)器的J、K段連在一起，構(gòu)成T觸發(fā)器。 在CP端輸入1Hz連續(xù)脈沖，觀察Q端的變化。 在CP端輸入1Hz連續(xù)脈沖，用雙蹤示波器觀察CP、Q、端波形，注意相位關(guān)系，并描述下來(lái)。 3、測(cè)試雙D觸發(fā)器74LS74的邏輯功能 （1）測(cè)試D、D的復(fù)位、置位功能 測(cè)試方法同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2、1，自擬表格記錄 （2）測(cè)試D觸發(fā)器的邏輯功能 按照表9要求進(jìn)行測(cè)試，并觀察觸發(fā)器狀態(tài)更新是否發(fā)生在CP脈沖的上升沿（即由01），并記錄。 （3）將D觸發(fā)器的端與D端相連接，構(gòu)成T觸發(fā)器。 測(cè)試方法同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2、3,并記錄。 4、雙時(shí)鐘脈沖電路 用JK觸發(fā)器及非門(mén)構(gòu)成的雙相時(shí)鐘脈沖電路如圖9所示，此電路是用來(lái)將時(shí)鐘脈沖CP轉(zhuǎn)換成兩相時(shí)鐘脈沖CPA及CPB，其頻率相同、相位不同。 分析電路工作原理，并按照?qǐng)D9連線，用雙蹤示波器同時(shí)觀察CP、CPA；CP、CPB；CPA、CPB波形，并描繪。 圖9 雙相時(shí)鐘脈沖電路 5、 乒乓球練習(xí)電路 電路功能要求：模擬兩名運(yùn)動(dòng)員在練球時(shí)，乒乓球能往返運(yùn)轉(zhuǎn)。 提示：采用雙D觸發(fā)器74LS74設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)線路，兩個(gè)CP端觸發(fā)脈沖分別由兩名運(yùn)動(dòng)員操作，兩觸發(fā)器的輸出狀態(tài)用邏輯電平顯