《電子應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程（第4版）》課件 項(xiàng)目12由觸發(fā)器構(gòu)成的改進(jìn)型搶答器的制作

由觸發(fā)器構(gòu)成的改進(jìn)型搶答器的制作目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)工作任務(wù)知識(shí)鏈接知識(shí)小結(jié)1.能借助資料讀懂常用集成觸發(fā)器產(chǎn)品的型號，明確各引腳功能。2.能完成觸發(fā)器構(gòu)成的改進(jìn)型搶答器的制作。3.會(huì)正確選用集成觸發(fā)器產(chǎn)品及相互替代。了解基本觸發(fā)器的電路組成,理解觸發(fā)器的記憶功能;熟悉基本RS觸發(fā)器、同步型RS觸發(fā)器、邊沿型D觸發(fā)器和邊沿型JK觸發(fā)器等的觸發(fā)方式及邏輯功能;掌握常用集成觸發(fā)器的正確使用及相互轉(zhuǎn)換。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí),提升電子產(chǎn)品創(chuàng)新的專業(yè)能力。2.培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)組織溝通、工作協(xié)調(diào)能力。工作任務(wù)由觸發(fā)器構(gòu)成的改進(jìn)型搶答器實(shí)物由觸發(fā)器構(gòu)成的改進(jìn)型搶答器電路原理圖1.實(shí)訓(xùn)目標(biāo)

（1）

熟悉集成觸發(fā)器芯片的邏輯功能。

（2）熟悉由集成觸發(fā)器構(gòu)成的改進(jìn)型搶答器的工作特點(diǎn)。（3）掌握集成觸發(fā)器芯片的正確使用。（1）各小組制訂工作計(jì)劃。（2）識(shí)別改進(jìn)型搶答器電路原理圖,正確識(shí)別元器件和電路連線。（3）畫出裝配圖。（4）完成電路所需元器件的購買與檢測。（5）根據(jù)裝配圖制作改進(jìn)型搶答器電路。（6）完成改進(jìn)型搶答器電路功能檢測和故障排除。（7）通過小組討論完成電路的詳細(xì)分析并撰寫任務(wù)工單。2.任務(wù)要求3.安裝與調(diào)試

(1)安裝。①檢測與查閱器件。用數(shù)字集成電路測試儀檢測所用的集成電路。通過查閱集成電路手冊,標(biāo)出電路圖中各集成電路輸入、輸出端的引腳編號。②根據(jù)圖12.2畫出裝配圖。③根據(jù)裝配圖完成電路的安裝。先在實(shí)訓(xùn)電路板上插接好IC器件。在插接器件時(shí),要注意IC芯片的豁口方向(都朝左側(cè)),同時(shí)保證IC引腳與插座接觸良好,引腳不能彎曲或折斷。發(fā)光二極管的正、負(fù)極不能接反。在通電前先用萬用表檢查各IC的電源接線是否正確。(2)功能驗(yàn)證。①通電后,按下清零開關(guān)S5,所有發(fā)光二極管滅。②分別按下S1、S2、S3、S4,觀察對應(yīng)發(fā)光二極管是否被點(diǎn)亮。③當(dāng)其中某一發(fā)光二極管被點(diǎn)亮?xí)r,再按其他開關(guān),觀察其他發(fā)光二極管的變化。4.評價(jià)反饋

評分表(與項(xiàng)目1任務(wù)工單的評分表一樣)。觸發(fā)器是一個(gè)具有記憶功能的二進(jìn)制信息存儲(chǔ)器件,是構(gòu)成多種時(shí)序邏輯電路的最基本邏輯單元。觸發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),即“0”和“1”,在一定的外界信號作用下,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)。觸發(fā)器的種類較多,按照電路結(jié)構(gòu)形式的不同,觸發(fā)器可分為基本觸發(fā)器、時(shí)鐘控制型觸發(fā)器,其中時(shí)鐘控制型觸發(fā)器有同步型觸發(fā)器、主從型觸發(fā)器、邊沿型觸發(fā)器。根據(jù)邏輯功能的不同,觸發(fā)器可分為RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T觸發(fā)器和T′觸發(fā)器。12.1觸發(fā)器基礎(chǔ)知識(shí)知識(shí)鏈接1.電路組成及符號由兩個(gè)與非門的輸入端、輸出端交叉連接構(gòu)成。(反饋)信號輸入端，低電平有效?；パa(bǔ)輸出端：Q=0、Q=1的狀態(tài)稱“0”態(tài)，Q=1、Q=0的狀態(tài)稱“1”態(tài)。12.1.1基本RS觸發(fā)器2、邏輯功能分析1001(1)當(dāng)RD=0、SD=1時(shí)：不論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)次態(tài)都將變成“0”態(tài)，這種情況稱將觸發(fā)器置“0”或復(fù)位。RD端稱為觸發(fā)器的置“0”端或復(fù)位端(低電平有效)。RDSDQn+10

100110RDSDQn+10101

01（2）RD=1、SD=0時(shí)：不論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)次態(tài)都將變成“1”態(tài)，這種情況稱將觸發(fā)器置“1”或置位。SD端稱為觸發(fā)器的置“1”端或置位端(低電平有效)。1110（3）RD=1、SD=1時(shí)：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(chǔ)起來，這體現(xiàn)了觸發(fā)器具有記憶能力。RDSDQn+10101011

1保持100011RDSDQn+101010111保持0

0不定？（4）RD=0、SD=0時(shí)：Qn+1=Qn+1=1，不符合觸發(fā)器的互補(bǔ)輸出關(guān)系。并且當(dāng)RD、SD同時(shí)由0變?yōu)?時(shí)，由于兩與非門的延遲時(shí)間不等，使觸發(fā)器的次態(tài)不確定。這種情況是不允許的。因此規(guī)定RS觸發(fā)器要遵循

RD+SD=1的約束條件。3.基本RS觸發(fā)器的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電路簡單，是構(gòu)成各種觸發(fā)器的基礎(chǔ)。1.輸出受輸入信號直接控制，不能定時(shí)控制。即不能在要求的時(shí)間或時(shí)刻由輸入信號控制輸出信號。2.有約束條件。返回（1）基本RS觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)。（2）基本RS觸發(fā)器的優(yōu)缺點(diǎn)。同步型RS觸發(fā)器是在基本RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)控制門及一個(gè)控制信號,讓輸入信號經(jīng)過控制門傳送。

12.1.2同步型RS觸發(fā)器圖12.5

同步型RS觸發(fā)器2.邏輯功能分析(1)CP=0時(shí),G3、G4被封鎖,輸出為1,無論輸入信號R、S如何變化,觸發(fā)器的狀態(tài)不變。(2)CP=1時(shí),G3、G4被打開,輸出由R、S決定,觸發(fā)器的狀態(tài)隨輸入信號R、S的不同而不同。3.動(dòng)作特點(diǎn)(1)時(shí)鐘電平控制。同步型RS觸發(fā)器在CP=1期間接收輸入信號,在CP=0期間狀態(tài)保持不變,與基本RS觸發(fā)器相比,對觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變增加了時(shí)間控制。但在CP=1期間內(nèi),輸入信號的多次變化,會(huì)引起觸發(fā)器的多次翻轉(zhuǎn),此現(xiàn)象稱為觸發(fā)器的空翻?？辗档土穗娐返目垢蓴_能力,這是同步型RS觸發(fā)器的一個(gè)缺點(diǎn),所以這種觸發(fā)器只能用于數(shù)據(jù)鎖存,不能用于計(jì)數(shù)器、寄存器、存儲(chǔ)器等電路中。(2)R、S之間有約束。不允許出現(xiàn)R和S同時(shí)為1的情況,否則會(huì)使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。為提高觸發(fā)器的可靠性,規(guī)定每個(gè)CP周期內(nèi)輸出端的狀態(tài)只能動(dòng)作一次,主從型觸發(fā)器建立在同步型觸發(fā)器的基礎(chǔ)上,解決了觸發(fā)器在CP=1期間內(nèi),觸發(fā)器多次翻轉(zhuǎn)的空翻問題。12.1.3主從型觸發(fā)器1.主從型觸發(fā)器的基本結(jié)構(gòu)主從型觸發(fā)器的基本結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的同步型觸發(fā)器,即主觸發(fā)器和從觸發(fā)器,它們的時(shí)鐘信號相位相反,如圖12.6所示。圖12.6

主從型觸發(fā)器2.主從型觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)圖12.6給出的主從型觸發(fā)器,在CP=1期間,主觸發(fā)器接收輸入信號;在CP=0期間,主觸發(fā)器保持不變,而從觸發(fā)器接收主觸發(fā)器狀態(tài)。因此,主從型觸發(fā)器的狀態(tài)只在CP下降沿時(shí)刻翻轉(zhuǎn)。這種觸發(fā)方式稱為主從觸發(fā)式,克服了空翻現(xiàn)象。為進(jìn)一步提高觸發(fā)器的抗干擾能力和可靠性,人們希望觸發(fā)器的輸出狀態(tài)僅取決于CP上升沿或下降沿時(shí)刻的輸入狀態(tài),而在此前和此后的輸入狀態(tài)對觸發(fā)器無任何影響,具有此特性的觸發(fā)器就是邊沿型觸發(fā)器。其動(dòng)作特點(diǎn)為只能在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CP上升沿(或下降沿)時(shí)刻翻轉(zhuǎn)。這種觸發(fā)方式稱為邊沿型觸發(fā)式。12.1.4邊沿型觸發(fā)器12.2常用集成觸發(fā)器產(chǎn)品簡介知識(shí)鏈接1.引腳排列和邏輯符號

74LS112雙JK觸發(fā)器

74LS112雙JK觸發(fā)器每片集成芯片包含兩個(gè)具有復(fù)位、置位端的下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，通常用于緩沖觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器和移位寄存器電路中。信號輸入端信號輸出端直接置0端直接置1端下降沿觸發(fā)74LS112雙JK觸發(fā)器的引腳排列圖和邏輯符號圖2.邏輯功能JK觸發(fā)器是功能最完備的觸發(fā)器,具有保持、置0、置1、翻轉(zhuǎn)功能。如表所示JK觸發(fā)器的特性方程為1.引腳排列和邏輯符號目前國內(nèi)生產(chǎn)的集成D觸發(fā)器主要是維持阻塞型,這種集成D觸發(fā)器是在時(shí)鐘脈沖的上升沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)。常用的集成電路有74LS74雙D觸發(fā)器、74LS75四D觸發(fā)器和74LS76六D觸發(fā)器等。12.2.2

集成D觸發(fā)器圖12.8

74LS74雙D觸發(fā)器2.邏輯功能D觸發(fā)器具有置0和置1功能。D觸發(fā)器特性方程為Qn+1=D74LS75四D觸發(fā)器每塊集成芯片都包含4個(gè)上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器,其邏輯功能與74LS74雙D觸發(fā)器一樣,其引腳排列圖如右圖所示。CR為清零端,低電平有效。

舉例例：已知D觸發(fā)器輸入CP、D的波形如下圖所示。試畫出Q端的波形（設(shè)初態(tài)Q=0）。12.3觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換知識(shí)鏈接常用的觸發(fā)器按邏輯功能分為RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T觸發(fā)器和T′觸發(fā)器。實(shí)際上沒有形成全部集成電路產(chǎn)品,但可通過觸發(fā)器轉(zhuǎn)換的方法,達(dá)到各種觸發(fā)器相互轉(zhuǎn)換的目的。JK觸發(fā)器是功能最齊全的觸發(fā)器,把現(xiàn)有JK觸發(fā)器稍加改動(dòng)便可轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器。12.3.1

JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器JK觸發(fā)器的特征方程D觸發(fā)器的特征方程條件：J=D,K=DDCP門電路12.3.2

JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器和T′觸發(fā)器JK觸發(fā)器的特征方程T觸發(fā)器的特征方程條件：令J=T，K=TTCP門電路1.JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器2.JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T′觸發(fā)器T′觸發(fā)器是翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器,其特性方程為將JK觸發(fā)器的J端和K端并聯(lián)接到高電平1,就構(gòu)成了T′觸發(fā)器.

圖12.14

JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T′觸發(fā)器D觸發(fā)器的特征方程T觸發(fā)器的特征方程條件：異或12.3.3

D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器1.具有接收、保持和輸出功能的電路稱為觸發(fā)器,一個(gè)觸發(fā)器能存儲(chǔ)1位二進(jìn)制信息。2.觸發(fā)器有幾種分類方法,其中按觸發(fā)方式分為