電子技術課件：搶答器電路的裝調

智力搶答器電路的裝調四、鞏固與拓展

一、任務目標二、任務描述

三、程序與方法

智力搶答器電路的裝調掌握RS觸發(fā)器的邏輯功能；掌握JK觸發(fā)器的邏輯功能；掌握D觸發(fā)器的邏輯功能；掌握D觸發(fā)器的邏輯功能；一、任務目標智力搶答器電路的裝調二、任務描述本次任務是利用集成觸發(fā)器74LS112和集成組合邏輯電路74LS20等完成4人搶答器的裝調。具體要求：第一個按下搶答按鈕者，其相應的二極管發(fā)光，表示此人搶答成功，緊隨其后的搶答者再按下按鈕無效，且指示燈保持第一個開按下時多對應的狀態(tài)不變。另外要求電路具有恢復功能，可以進行下一輪的搶答。智力搶答器電路的裝調認識觸發(fā)器

觸發(fā)器是構成時序邏輯電路的基本單元電路。觸發(fā)器具有記憶功能，能存儲一位二進制數碼。觸發(fā)器有三個基本特性：（1）有兩個穩(wěn)態(tài)，可分別表示二進制數碼0和1，無外觸發(fā)時可維持穩(wěn)態(tài)；（2）外觸發(fā)下，兩個穩(wěn)態(tài)可相互轉換（稱翻轉）；（3）有兩個互補輸出端。

智力搶答器電路的裝調觸發(fā)器的分類（1）根據電路結構形式分為基本RS觸發(fā)器、同步RS觸發(fā)器、維持阻塞觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、COMS邊沿觸發(fā)器等。（2）根據觸發(fā)器邏輯功能分為RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器、D觸發(fā)器等。（3）根據有無時鐘信號分為基本觸發(fā)器和時鐘觸發(fā)器。智力搶答器電路的裝調基本RS觸發(fā)器與非門組成的基本RS觸發(fā)器（a）邏輯電路（b）邏輯符號1狀態(tài)：Q＝1、Q

＝00狀態(tài)：Q＝0、Q

＝1Reset為置0端（或復位端）

Set為置1端（或置位端）非號“－”：表示低電平有效表示低電平有效1.電路組成及邏輯符號智力搶答器電路的裝調2.工作原理分析3.功能表4．狀態(tài)轉換表（特性表）現態(tài)：指觸發(fā)器輸入信號變化前的狀態(tài)，用Qn表示；次態(tài)：指觸發(fā)器輸入信號變化后的狀態(tài)，用Qn+1表示。特性表：次態(tài)Qn+1與輸入信號和現態(tài)Qn之間關系的真值表。智力搶答器電路的裝調與非門組成的基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉換表智力搶答器電路的裝調5.特性方程（又稱為狀態(tài)方程）

由狀態(tài)轉換表得到Qn+1的狀態(tài)轉換卡諾圖。

RS觸發(fā)器的Qn+1卡諾圖S

RQnQn+10

00

001010

10

101001

01

001111

11

101××輸入輸出約束條件，表示不允許將R、S同時取為1智力搶答器電路的裝調6.狀態(tài)轉換圖

RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉換圖

狀態(tài)轉換圖：表示觸發(fā)器狀態(tài)轉換的圖形。它是觸發(fā)器從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)或保持原狀不變時，對輸入信號（R、S）提出的要求。兩個圓圈表示狀態(tài)0和1箭頭表示狀態(tài)轉換的方向在箭頭旁邊用文字或符號表示實現轉換所必備的條件智力搶答器電路的裝調通常用虛線或陰影表示觸發(fā)器處于不定狀態(tài)。置1置0不允許不定置17.基本RS觸發(fā)器的時序圖(設初態(tài)為0）智力搶答器電路的裝調觸發(fā)器的不定狀態(tài)有兩種含義：一、Q=Q=1時，觸發(fā)器既不是0狀態(tài)，也不是1狀態(tài)；二、R、S同時從0回到1時，觸發(fā)器的新狀態(tài)不能預先確定。智力搶答器電路的裝調（a）邏輯電路（b）邏輯符號輸入信號R、S為高電平有效觸發(fā)?；蚍情T組成的基本RS觸發(fā)器智力搶答器電路的裝調或非門組成的基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉換表R高電平有效置0S高電平有效置1智力搶答器電路的裝調A有0就置1B有0就置0（a）電路（b）電壓波形智力搶答器電路的裝調應用舉例：利用基本RS觸發(fā)器消除機械開關振動的影響智力搶答器電路的裝調

基本RS觸發(fā)器的觸發(fā)方式（動作特點）：邏輯電平直接觸發(fā)。（由輸入信號直接控制）在實際工作中，要求觸發(fā)器按統(tǒng)一的節(jié)拍進行狀態(tài)更新。措施：

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

CP：控制時序電路工作節(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。同步觸發(fā)器1.電路組成及邏輯符號（a）邏輯電路（b）邏輯符號在CP=0期間，G3、G4被封鎖，觸發(fā)器狀態(tài)不變。在CP=1期間，由R和S端信號決定觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。結論：觸發(fā)器的動作時間是由時鐘脈沖CP控制的。

觸發(fā)方式：電平觸發(fā)方式只有CP=1時（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。同步RS觸發(fā)器智力搶答器電路的裝調2.功能表（在CP=1期間有效）現態(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。R、S不允許同時有效S為高電平有效觸發(fā)R為高電平有效觸發(fā)智力搶答器電路的裝調3.工作波形（又稱為時序圖，設初態(tài)為0

）置1保持置0置1智力搶答器電路的裝調同步D觸發(fā)器智力搶答器電路的裝調DQnQn+10000101011112.特性方程

Qn+1=D

3.狀態(tài)轉換圖1.狀態(tài)轉換表智力搶答器電路的裝調JK觸發(fā)器智力搶答器電路的裝調

JK觸發(fā)器是一種多功能觸發(fā)器，在實際中應用很廣。

JK觸發(fā)器是在RS觸發(fā)器基礎上改進而來，在使用中沒有約束條件。常見的JK觸發(fā)器有主從結構的，也有邊沿型的。同步JK觸發(fā)器的邏輯圖同步觸發(fā)器在一個CP脈沖作用后，出現兩次或兩次以上翻轉的現象稱為空翻。觸發(fā)器的空翻123克服方法主從觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器智力搶答器電路的裝調維持阻塞

主從RS觸發(fā)器

1.電路組成及邏輯符號圖4-9

主從RS觸發(fā)器

（a）邏輯電路（b）邏輯符號

主觸發(fā)器：同步RS觸發(fā)器（FF2），其狀態(tài)由輸入信號決定從觸發(fā)器：同步RS觸發(fā)器（FF1），其狀態(tài)由主觸發(fā)器的狀態(tài)決定表示觸發(fā)器靠CP下降沿觸發(fā)表示主從觸發(fā)方式2.工作原理（1）當CP=1時，從觸發(fā)器FF1的輸出狀態(tài)保持不變，主觸發(fā)器FF2的輸出狀態(tài)由R和S來決定。（2）當CP由1跳到0時（或稱CP脈沖下降沿到來時），主觸發(fā)器FF2的輸出狀態(tài)保持不變，從觸發(fā)器FF1的輸出狀態(tài)由FF2的狀態(tài)決定。此時，由于CP=0，輸入信號R和S被封鎖。可知，主從觸發(fā)器分兩步工作：第一步，CP=1期間，主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)由輸入信號R和S的狀態(tài)確定，從觸發(fā)器的輸出狀態(tài)保持不變。第二步，當CP從1變?yōu)?時，主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)送入從觸發(fā)器中，從觸發(fā)器的輸出狀態(tài)由主觸發(fā)器當時的狀態(tài)決定。在CP=0期間，由于主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)保持不變，因而受其控制的從觸發(fā)器的狀態(tài)也保持不變。

觸發(fā)方式：主從觸發(fā)方式（CP下降沿有效）。主從觸發(fā)器狀態(tài)的更新只發(fā)生在CP脈沖的下降沿，觸發(fā)器的新狀態(tài)由CP脈沖下降沿到來之前的R、S信號決定。優(yōu)點：克服了空翻，提高了工作的可靠性。3.功能表（只在CP從1變?yōu)?時有效）主從RS觸發(fā)器功能表S和R都為高電平有效觸發(fā)功能與同步RS觸發(fā)器完全相同。主從JK觸發(fā)器

1.電路組成及邏輯符號JK觸發(fā)器的邏輯符號（a）下降沿觸發(fā)（b）上升沿觸發(fā)2.狀態(tài)轉換表1.功能表3.特性方程4.狀態(tài)轉換圖智力搶答器電路的裝調邊沿觸發(fā)器：靠CP脈沖上升沿或下降沿進行觸發(fā)。正邊沿觸發(fā)器：靠CP脈沖上升沿觸發(fā)。負邊沿觸發(fā)器：靠CP脈沖下降沿觸發(fā)。觸發(fā)方式：邊沿觸發(fā)方式?？商岣哂|發(fā)器工作的可靠性，增強抗干擾能力。邊沿D觸發(fā)器

（a）邏輯電路（b）邏輯符號表示觸發(fā)器靠CP上升沿觸發(fā)表示CP為邊沿觸發(fā)方式1.電路組成及邏輯符號2.工作原理（1）當CP=0時，G3、G4被封鎖，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)保持不變。（2）當CP從0變?yōu)?時，G3、G4打開，它們的輸出由G5、G6決定。此瞬間，若D=0，觸發(fā)器被置為0狀態(tài)；若D=1，觸發(fā)器被置為1狀態(tài)。（3）當CP從0變?yōu)?之后，雖然CP=1，門G3、G4是打開的，但由于電路中幾條反饋線①～④的維持—阻塞作用，輸入信號D的變化不會影響觸發(fā)器的置1和置0，使觸發(fā)器能夠可靠地置1和置0。因此，該觸發(fā)器稱為維持—阻塞觸發(fā)器。

可見，該觸發(fā)器的觸發(fā)方式為：在CP脈沖上升沿到來之前接受D輸入信號，當CP從0變?yōu)?時，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)將由CP上升沿到來之前一瞬間D的狀態(tài)決定。

由于觸發(fā)器接受輸入信號及狀態(tài)的翻轉均是在CP脈沖上升沿前后完成的，故稱為邊沿觸發(fā)器。具有保持和翻轉功能。T觸發(fā)器1.功能表2.狀態(tài)轉換表3.特性方程智力搶答器電路的裝調4.狀態(tài)轉換圖令JK觸發(fā)器的J＝K＝T，就可實現T觸發(fā)器。JK觸發(fā)器接成T觸發(fā)器智力搶答器電路的裝調T′觸發(fā)器

（1）T′觸發(fā)器的功能把T=1時的T觸發(fā)器稱為計數型觸發(fā)器，又叫做T′觸發(fā)器。每來一個CP脈沖，T′觸發(fā)器就翻轉一次，顯然能實現計數功能。T′觸發(fā)器的狀態(tài)轉換表特性方程為智力搶答器電路的裝調（2）JK觸發(fā)器的計數形式令JK觸發(fā)器的J=K=1，就可以構成T′觸發(fā)器。JK觸發(fā)器的計數形式（a）電路（b）工作波形智力搶答器電路的裝調（3）D觸發(fā)器的計數形式令D=Qn，D觸發(fā)器就可以構成T′觸發(fā)器。接成計數形式的D觸發(fā)器（a）電路（b）工作波形智力搶答器電路的裝調智力搶答器電路的設計與原理分析智力搶答器電路的