數(shù)字電子技術(shù)項(xiàng)目教程（第2版）課件 項(xiàng)目四 由觸發(fā)器構(gòu)成的搶答器的制作-觸發(fā)器基礎(chǔ)知識(shí)

2024/12/12項(xiàng)目四、由觸發(fā)器構(gòu)成的搶答器的制作——觸發(fā)器基礎(chǔ)知識(shí)

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觸發(fā)器是一個(gè)具有記憶功能的二進(jìn)制信息存儲(chǔ)元件，是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本單元。一個(gè)觸發(fā)器能記住?1?位二進(jìn)制信號(hào)（0?或?1），n?個(gè)觸發(fā)器組合在一起就能記憶?n?位二進(jìn)制信?號(hào)。2024/12/124.1觸發(fā)器基本知識(shí)1.觸發(fā)器的基本特點(diǎn)（1）它有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。有兩個(gè)互補(bǔ)輸出端，分別用

、

表示，其中

端狀態(tài)為觸發(fā)器的狀態(tài)。

=1、=0稱為1態(tài)

=0、=1稱為0態(tài)

==0或

==1稱為不定狀態(tài)

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(2)在外信號(hào)作用下，兩個(gè)穩(wěn)態(tài)可相互轉(zhuǎn)換（稱翻轉(zhuǎn)）

(3)它具有記憶功能，無(wú)外觸發(fā)時(shí)可維持穩(wěn)態(tài)。2.觸發(fā)器的分類

(1)按功能分：RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T觸發(fā)器、T,觸發(fā)器(2)按結(jié)構(gòu)分：基本觸發(fā)器、時(shí)鐘觸發(fā)器。后者又可分為電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)兩大類。2024/12/12項(xiàng)目四、由觸發(fā)器構(gòu)成的搶答器的制作——基本RS觸發(fā)器2024/12/124.2基本?RS?觸發(fā)器1.電路組成及符號(hào)2024/12/122.邏輯功能分析

為觸發(fā)信號(hào)輸入前觸發(fā)器原來(lái)的狀態(tài)，稱為現(xiàn)態(tài)，為觸發(fā)信號(hào)輸入后，觸發(fā)器從一種狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種的狀態(tài)，稱為次態(tài)。（1）真值表說(shuō)明0001××0101001001111101012024/12/12（2）特征方程（3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（狀態(tài)圖）2024/12/12（4）波形圖（時(shí)序圖）設(shè)觸發(fā)器初態(tài)為0

例4-1由與非門構(gòu)成的基本?RS?觸發(fā)器輸入波形如圖?4.5?所示，試畫出

和

端的波形（設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為?0?態(tài)）。2024/12/123.基本?RS?觸發(fā)器的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，是構(gòu)成其他觸發(fā)器的基?礎(chǔ)。

缺點(diǎn)：輸出受輸入信號(hào)直接控制，不能定時(shí)控制；有約束條?件。2024/12/122024/12/124.基本RS觸發(fā)器的應(yīng)用——消抖動(dòng)開關(guān)電路

2024/12/125.練習(xí)(1)用與非門組成的基本RS觸發(fā)器，設(shè)初始狀態(tài)為0，已知輸入、的波形圖如圖，畫出輸出波形圖。SRD（2）用或非門組成RS觸發(fā)器如圖所示。列出它的真值表，說(shuō)明功能。寫出它的特征方程。畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。2024/12/122024/12/12項(xiàng)目四、由觸發(fā)器構(gòu)成的搶答器的制作——同步RS觸發(fā)器

練習(xí)：用與非門組成的基本RS觸發(fā)器，設(shè)初始狀態(tài)為0，已知輸入

的波形圖如圖，畫出輸出的波形圖。2024/12/122024/12/124.3同步?RS?觸發(fā)器1.電路組成及符號(hào)圖中

為直接置0端，

為直接置1端，CP?稱為時(shí)鐘脈沖信號(hào)。2024/12/122.邏輯功能分析（1）真值表2024/12/12（2）特征方程（3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖2024/12/12（4）波形圖觸發(fā)器CP、R、S波形如圖，則Q的波形如下圖所示（設(shè)觸發(fā)器初態(tài)為0）。

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同步RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換分別由R、S和CP控制，其中，R、S控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向，CP控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)刻。在CP=0時(shí)，觸發(fā)器不接收信號(hào)，保持其狀態(tài)不變；而當(dāng)CP=1時(shí)，觸發(fā)器接收輸入信號(hào)R、S，并隨其變化而作相應(yīng)的變化。

2024/12/123.同步觸發(fā)器存在的問題（1）空翻現(xiàn)象：在CP=1期間，觸發(fā)器輸出狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)出現(xiàn)兩次或兩次以上的現(xiàn)象。（2）同步觸發(fā)器由于?CP?有效時(shí)間過長(zhǎng)，出現(xiàn)了空翻現(xiàn)象，使觸發(fā)器的應(yīng)用受到了限?制。

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例?4-2同步?RS?觸發(fā)器的輸入波形如下圖所示，試畫出

端的波形（設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)0態(tài)）。

為了保證觸發(fā)器可靠地工作，防止出現(xiàn)空翻現(xiàn)象，必須限制輸入的觸發(fā)信號(hào)在CP=1期間不發(fā)生變化。2024/12/12項(xiàng)目五、汽車尾燈控制電路的制作——計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用

2024/12/124.4主從?RS?觸發(fā)器在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常需要計(jì)算脈沖的個(gè)數(shù)，能實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的電路稱為計(jì)數(shù)器。在計(jì)數(shù)功能的基礎(chǔ)上，計(jì)數(shù)器還可以實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)、定時(shí)、分頻和自動(dòng)控制等功能，是應(yīng)用十分廣泛的電?路。1.主從觸發(fā)器的基本結(jié)構(gòu)主從觸發(fā)器的基本結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的同步觸發(fā)器，即主觸發(fā)器和從觸發(fā)器，它們的時(shí)鐘信號(hào)相位相反。

2024/12/122024/12/122.?主從觸發(fā)器的工作原理CP=1?期間，主觸發(fā)器接收輸入信號(hào)，從觸發(fā)器保持不變；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，主從觸發(fā)器的狀態(tài)只能在?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。2024/12/12項(xiàng)目四、由觸發(fā)器構(gòu)成的搶答器的制作——邊沿觸發(fā)器2024/12/124.5邊沿觸發(fā)器

邊沿觸發(fā)器是在時(shí)鐘信號(hào)CP上升沿或下降沿到來(lái)瞬間，觸發(fā)器才根據(jù)輸入信號(hào)改變輸出狀態(tài)，而在時(shí)鐘信號(hào)CP的其他時(shí)刻，觸發(fā)器將保持輸出狀態(tài)不變，從而防止了空翻。如果觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖上升沿改變輸出狀態(tài)稱為上升沿觸發(fā)；如果觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖下降沿改變輸出狀態(tài)稱為下降沿觸發(fā)。邊沿觸發(fā)器有邊沿

JK?觸發(fā)器、邊沿?D?觸發(fā)器、邊沿?T?觸發(fā)器和邊沿?T′觸發(fā)器?等。2024/12/12一、邊沿JK觸發(fā)器

1.邏輯符號(hào)2024/12/122.邏輯功能描述（1）真值表2024/12/12（2）特征方程（3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

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（4）波形圖邊沿JK觸發(fā)器的波形圖如下圖所示，設(shè)觸發(fā)器初始狀態(tài)為0，CP時(shí)鐘下降沿有效，試畫出輸出波形。

2024/12/123.集成JK觸發(fā)器74LS1122024/12/12例?4-3

CP?時(shí)鐘上升沿有效的?JK?觸發(fā)器，J、K、CP?波形如下圖所示，試畫出

Q?端的波形（設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為?0）。2024/12/12二、邊沿D觸發(fā)器1．邏輯符號(hào)

2024/12/122.邏輯功能描述（1）真值表

2024/12/12（2）特征方程（3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

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（4）波形圖設(shè)邊沿D觸發(fā)器初始狀態(tài)為0，CP時(shí)鐘上升沿有效，試根據(jù)輸入波形畫出輸出波形。

2024/12/123.集成邊沿D觸發(fā)器74LS74

為直接置0端，為直接置1端，低電平有效。

2024/12/12?4.D?觸發(fā)器的應(yīng)用—分頻電路所謂分頻就是降低頻率，N分頻器輸出信號(hào)頻率是其輸入信號(hào)頻率的N分之一。用D觸發(fā)器可以構(gòu)成分頻電路，其電路及波形如下圖所示。圖中?CP?是時(shí)鐘信號(hào)，將

接到D端。設(shè)D觸發(fā)器初始狀態(tài)為?0。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)時(shí)鐘?CP?上升沿到來(lái)時(shí)，D?觸發(fā)器由?0?翻轉(zhuǎn)到?1，當(dāng)?shù)诙€(gè)時(shí)鐘上升沿到來(lái)時(shí)，D?觸發(fā)器由?1?翻轉(zhuǎn)到?0，即每一個(gè)時(shí)鐘周期，觸發(fā)器都翻轉(zhuǎn)一次；經(jīng)過兩個(gè)時(shí)鐘周期，輸出信號(hào)才周期變化一次。所以經(jīng)過由?D?觸發(fā)器組成的分頻電路后，輸出脈沖頻率減少了?1/2，稱為二分頻。若在其輸出端再串接一個(gè)同樣的分頻電路就能實(shí)現(xiàn)?4?分頻，同理若接

n?個(gè)分頻電路就能構(gòu)成?1/2n?倍的分頻?器。2024/12/12練習(xí):

1.D觸發(fā)器初始狀態(tài)為0，已知輸入D的波形如下圖所示，畫出輸出Q的波形圖。2024/12/122.設(shè)圖中的觸發(fā)器的初態(tài)均為0，試畫出對(duì)應(yīng)的Qa、Qb、Qc、Qd的波形。

2024/12/123.邊沿觸發(fā)器電路如下圖所示，設(shè)初始狀態(tài)均為0，試根據(jù)CP波形畫出Q1、Q2的波形。2024/12/122024/12/12項(xiàng)目四、由觸發(fā)器構(gòu)成的搶答器的制作——邊沿?T?和?T‘觸發(fā)器2024/12/121.?邊沿?T?觸發(fā)器（1）邏輯符號(hào)（2）邏輯功能描述

①

真值表2024/12/12T說(shuō)明00101保持

10110取反

②

特征方程

2024/12/12③

狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖④波形圖

邊沿T觸發(fā)器的波形圖如下圖所示（設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為0，CP時(shí)鐘上升沿有?效）。2024/12/122.?邊沿?T′觸發(fā)器

（1）邏輯符號(hào)

2024/12/12（2）邏輯功能描述

①

真值表2024/12/12②特征方程③

波形圖2024/12/12項(xiàng)目四、由觸發(fā)器構(gòu)成的搶答器的制作——觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換

2024/12/124.5觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換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：比較得：J=DK=方法：將JK觸發(fā)器的J端接到D，K端接到，就可實(shí)現(xiàn)JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)變?yōu)镈觸發(fā)器。2024/12/122.JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器T觸發(fā)器特征方程：JK觸發(fā)器特征方程：比較得：J=TK=T方法：把JK觸發(fā)器的J和K端相連作為T輸入端。如右圖。2024/12/123.JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T’觸發(fā)器將JK觸發(fā)器的J端和K端相連接高電平1，就

構(gòu)成T’觸發(fā)器，如下圖所示。2024/12/124.D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器

D觸發(fā)器特征方程為：

T觸發(fā)器特征方程為：比較得D=，D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器如圖所示。2024/12/122024/12/122024/12/12任務(wù)4-1邊沿D觸發(fā)器74LS74邏輯功能測(cè)試及應(yīng)用

1、任務(wù)要求

測(cè)試雙D觸發(fā)器74LS74邏輯功能，并應(yīng)用74LS74構(gòu)成分頻電路及乒乓球練習(xí)電?路。2、測(cè)試設(shè)備與器件

設(shè)備：數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱?1?臺(tái)、示波器?1?臺(tái)

器件：74LS741?塊3、引腳排列圖

2024/12/124、測(cè)試內(nèi)容及步驟（1）D?觸發(fā)器邏輯功能測(cè)試將74LS74的1、1、1D端接邏輯電平開關(guān)，端接邏輯電平指示，1CP端接點(diǎn)脈沖?源。①

測(cè)試

、

的復(fù)位、置位功?能。將

接低電平，

接高電平，D端和CP端任意，觀察輸出端狀態(tài)，并記錄在下表中。將

接高電平，

接低電平，D端和CP端任意，觀察輸出端狀態(tài)，并記錄在下表中。②

D?觸發(fā)器邏輯功能測(cè)試

利用

的置?0?和置?1?功能設(shè)定觸發(fā)器初始狀態(tài)，再將

都接高電平，改變

D?端狀態(tài)，每按一次單次脈沖，觀察輸出端狀態(tài)，并記錄在下表中。

2024/12/122024/12/12（2）應(yīng)用74LS74構(gòu)成分頻電路①

利用74LS74構(gòu)成二分頻電?路

按下圖所示接好分頻電路，其中CP端接點(diǎn)脈沖源，并將CP與Q端接示波器，觀察其波形并記?錄。②

利用74LS74構(gòu)成四分頻電?路。畫出其電路原理圖，觀察波形并記?錄。（3）乒乓球練習(xí)電路設(shè)計(jì)①

要?求模擬兩名運(yùn)動(dòng)員在練球時(shí)乒乓球的往返運(yùn)轉(zhuǎn)。采用雙D觸發(fā)器74LS74設(shè)計(jì)電路，由兩名運(yùn)動(dòng)員通過控制電路進(jìn)行操作，設(shè)甲運(yùn)動(dòng)員是觸發(fā)器Q1輸出，乙運(yùn)動(dòng)員是觸發(fā)器Q2輸出，甲擊球時(shí)Q2有輸出，乙擊球時(shí)Q1有輸?出。②

設(shè)計(jì)思?路。

框圖，乒乓球練習(xí)電路設(shè)計(jì)框圖如下圖所?示。

2024/12/12

設(shè)計(jì)思路。由基本RS觸發(fā)器構(gòu)成控制電路，分別控制兩個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器的CP脈沖由連續(xù)脈沖源提供，甲乙運(yùn)動(dòng)員分別操作RS觸發(fā)器的輸入端，使其輸出0和1，并使D1=0D2=1，在連續(xù)CP脈沖作用下使Q1=0Q2=1，如此往復(fù)，即模擬了乒乓球的往返運(yùn)?動(dòng)。

工作波形。乒乓球練習(xí)電路波形如右圖所?示。

電路。乒乓球練習(xí)電路的控制電路和觸發(fā)電路如下圖

所?示。2024/12/122024/12/12③

測(cè)試內(nèi)容及步?驟

按上圖中的控制電路和觸發(fā)電路連?線。

甲、乙、

接邏輯電平開關(guān)，Q1、Q2?端接邏輯電平指示，CP端接點(diǎn)脈沖源。（注意：模擬乒乓球練習(xí)的電路設(shè)計(jì)是在Q1、Q2兩個(gè)輸出狀態(tài)互為相反的條件下進(jìn)行的，即由Q1、Q2?代表的乒乓球不能同時(shí)為“1”或同時(shí)為“0”，因此應(yīng)先預(yù)置觸發(fā)器的輸出狀態(tài)，使Q1=1Q2=0，當(dāng)預(yù)