搶答器電路設(shè)計及裝調(diào)

1、情境要求情境要求任務(wù)1 RS觸 發(fā)器的認知任務(wù)2 JK、D、T、T觸發(fā)器的認知任務(wù)3搶答器電路仿真任務(wù)4搶答器電路制作與調(diào)試情境目標(biāo)情境目標(biāo)了 解 邊沿觸發(fā)方式的觸發(fā)器構(gòu)成RS觸發(fā)器和同步觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)熟 悉RS、同步觸發(fā)器的功能 各種邊沿觸發(fā)器的功能掌 握觸發(fā)器的脈沖工作特性與動作特點情境介紹情境介紹 在組合邏輯電路設(shè)計的搶答器中，由于電路本身不具有記憶功能，搶答開關(guān)必須用手按住不動，指示燈才會點亮，若手松開指示燈就會熄滅，這種操作方式十分不便。在本情境中，通過引入基本RS觸發(fā)器，很好的解決了這一問題。 本學(xué)習(xí)情境詳細介紹了各種觸發(fā)器的基本結(jié)構(gòu)和功能表示方法 ，觸發(fā)器的電路原理、功能與電路特點

2、是學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。對觸發(fā)器知識的學(xué)習(xí)有助于建立時序邏輯電路的基本概念，通過對項目任務(wù)的實踐操作有助于提升對觸發(fā)器功能的理性認識，這對于學(xué)習(xí)后面的時序邏輯電路有非常重要的基礎(chǔ)性作用。任務(wù)一 RS觸發(fā)器的認知搶答器功能1：任何一個選手按下?lián)尨鹌鲿r即有一個搶答信號輸入，與之對應(yīng)的指示燈點亮。此時再按其它任何一個搶答按鈕均無效。此功能如何實現(xiàn)？信號鎖存觸發(fā)器子任務(wù)1 基本RS觸發(fā)器電路分析子任務(wù)2 鐘控RS觸發(fā)器電路分析 什么是觸發(fā)器？ 能夠儲存一位二進制信息的單元電路稱為觸發(fā)器。 觸發(fā)器與門電路的區(qū)別是什么？觸發(fā)器是在門電路的基礎(chǔ)上引入適當(dāng)?shù)姆答仒?gòu)成的。觸發(fā)器與門電路的最在區(qū)別就是門電路的輸出僅取決

3、于它的現(xiàn)態(tài)輸入，不具有記憶性；而觸發(fā)器的輸出不僅取決于它的現(xiàn)時輸入，還與它現(xiàn)時輸出有關(guān)，因此觸發(fā)器具有記憶性。子任務(wù)一 基本RS觸發(fā)器電路分析 一位觸發(fā)器可以記憶和存儲一位二進制信息“0”或“1”，因此是雙穩(wěn)態(tài)電路。在適當(dāng)?shù)挠|發(fā)信號作用下，觸發(fā)器可以由一種穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N穩(wěn)態(tài)，當(dāng)觸發(fā)信號消失后，觸發(fā)器仍能保持觸發(fā)后的狀態(tài)不變。 根據(jù)電路結(jié)構(gòu)的不同，觸發(fā)器可分為基本RS觸發(fā)器、同步RS觸發(fā)器、主從型JK觸發(fā)器、維持阻塞型D觸發(fā)器、T和T觸發(fā)器等。 基本RS觸發(fā)器是任何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的觸發(fā)器必須包含的一個最基礎(chǔ)的組成單元，它可以由兩個與非門或兩個或非門交叉連接構(gòu)成。例如由兩個與非門構(gòu)成的RS觸發(fā)器：RS

4、門1門2正常情況下，兩個輸出端子應(yīng)保持狀態(tài)。一對互非的輸入端子字母上面橫杠表示觸發(fā)器的兩個穩(wěn)定狀態(tài)：輸出端Q=1時，觸發(fā)器為 態(tài)；輸出端Q=0時，觸發(fā)器處 態(tài)。1.了解基本RS觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)組成2.基本RS觸發(fā)器的工作原理分析RS門1門2次態(tài)Q n+1=0, Q n+1=1 現(xiàn)態(tài)有0出1全1出0現(xiàn)態(tài)次態(tài)Q n+1=0, Q n+1=1 觸發(fā)器觸發(fā)后狀態(tài)為0，置0功能！觸發(fā)器狀態(tài)不變，仍為置0功能！1基本RS觸發(fā)器的兩個與非門通過反饋線交叉組合在一起。只要兩個輸入端狀態(tài)不同且輸入端R= ，無論輸出現(xiàn)態(tài)如何，次態(tài)總是為 ，因此通常把R稱作。RS門1門2次態(tài)Q n+1=1, Q n+1=0 現(xiàn)態(tài)有0出

5、1全1出0現(xiàn)態(tài)次態(tài)Q n+1=1, Q n+1=0 觸發(fā)器觸發(fā)后狀態(tài)為 ，置1功能！觸發(fā)器狀態(tài)不變，仍為置1功能！2只要基本RS觸發(fā)器的兩個輸入端狀態(tài)不同且輸入端S= 處低電平有效態(tài)，無論輸出現(xiàn)態(tài)如何，次態(tài)總是為 ，因此通常把S稱作。RS門1門2次態(tài)Q n+1=0, Q n+1=1 現(xiàn)態(tài)全1出0有0出1現(xiàn)態(tài)次態(tài)Q n+1=1, Q n+1=0 觸發(fā)器狀態(tài)不變，保持功能！觸發(fā)器狀態(tài)不變，保持功能！3當(dāng)基本RS觸發(fā)器的兩輸入端狀態(tài)相同均為 時，都處無效狀態(tài)。輸出不會發(fā)生改變，繼續(xù)保持原來的狀態(tài)。因此在兩個輸入端同時為高電平時觸發(fā)器起。全1出0有0出1RS門1門2次態(tài)Q n+1=1, Q n+1=1

6、 現(xiàn)態(tài)有0出1 觸發(fā)器的兩個互非輸出端出現(xiàn)相同的邏輯混亂情況，顯然這是觸發(fā)器正常工作條件下不允許發(fā)生的，因此必須加以防范。5當(dāng)基本RS觸發(fā)器的兩輸入狀態(tài)相同均為 時，都處有效狀態(tài)，此時互非輸出無法正確選擇指令而發(fā)生邏輯混亂。我們把兩輸入同時為 的狀態(tài)稱為，電路正常工作時不允許此情況發(fā)生。有0出1 由基本RS觸發(fā)器的工作原理分析可知，由于其輸入信號是直接加在輸出門上，所以。這就是基本RS觸發(fā)器的動作特點。RS門1門2清零端置1端3.基本RS觸發(fā)器邏輯功能的描述 觸發(fā)器的邏輯功能通?？捎锰卣鞣匠獭顟B(tài)圖、真值表和波形圖進行描述。(1) 特征方程S + R= 1(約束條件) 由于基本RS觸發(fā)器不允許

7、輸入同時為低電平，所以加一約束條件。Q n+1 = S + R Q n(2) 狀態(tài)圖1 0SR觸發(fā)器的“ ”態(tài)觸發(fā)器的“ ”態(tài)0 1SR1SR1RS 狀態(tài)圖可直觀反映出觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件與狀態(tài)轉(zhuǎn)換結(jié)果之間的關(guān)系，是時序邏輯電路分析中的重要工具之一。(3) 時序波形圖 反映觸發(fā)器輸入信號取值和狀態(tài)之間對應(yīng)關(guān)系的線段圖形稱為，它可直觀地反映輸出隨輸入及輸出現(xiàn)態(tài)的變化情況。置置0RS保持保持QQ(4) 功能真值表 功能真值表以表格的形式反映了觸發(fā)器從現(xiàn)態(tài)Qn向次態(tài)Qn+1轉(zhuǎn)移的規(guī)律。這種方法很適合在時序邏輯電路的分析中使用。0 0 0禁止態(tài)禁止態(tài)0 0 1禁止態(tài)禁止態(tài)0 1 0 “置置0”0 1 1

8、 “置置0”1 0 0 “置置1”1 0 1 “置置1”1 1 0 保持保持1 1 1 保持保持nQSR 基本RS觸發(fā)器的邏輯電路圖符號Q Q國際流行圖符號4.基本RS觸發(fā)器的應(yīng)用 基本RS觸發(fā)器在醫(yī)學(xué)上常常被應(yīng)用到一些過程控制的電路中，如通過一個脈沖來控制吸氧或輸液控制裝置的閥門啟閉并保持到下一個脈沖到來。這種電路簡單可靠，完全可以取代分立元件構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路。除此之外，基本RS觸發(fā)器還可用于防抖動開關(guān)電路及計算機中隨機存儲器中。防抖動開關(guān)電路反跳反跳反跳反跳加入RS觸發(fā)器后波形得到改善能否寫出兩個或非能否寫出兩個或非門構(gòu)成的基本門構(gòu)成的基本RSRS觸觸發(fā)器的邏輯功能及發(fā)器的邏輯功能及約束條

9、件？約束條件？ 觸發(fā)器和門電路觸發(fā)器和門電路有何聯(lián)系和區(qū)別？有何聯(lián)系和區(qū)別？在輸出形式上有何在輸出形式上有何不同？不同？ 由兩個與非門構(gòu)成的基由兩個與非門構(gòu)成的基本本RS觸發(fā)器，有幾種功觸發(fā)器，有幾種功能？約束條件是什么？能？約束條件是什么？ 基本基本RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器通常有幾種組成通常有幾種組成形式？最常用的形式？最常用的組成形式是哪一組成形式是哪一種？種？ 基本RS觸發(fā)器的功能真值表0 0 0禁止態(tài)禁止態(tài)0 0 1禁止態(tài)禁止態(tài)0 1 0 “置置0”0 1 1 “置置0”1 0 0 “置置1”1 0 1 “置置1”1 1 0 保持保持1 1 1 保持保持nQSR 任務(wù)一知識回顧 基本RS觸

10、發(fā)器 數(shù)字電路系統(tǒng)中，經(jīng)常要求各位觸發(fā)器的狀態(tài)隨時間按同一節(jié)奏改變，以便使整個系統(tǒng)能步調(diào)一致地協(xié)調(diào)工作，這種要求各位觸發(fā)器受同一控制信號的作用，此控制信號可由一個發(fā)出固定頻率脈沖的振蕩器產(chǎn)生，它能像時鐘一樣準確地控制觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時刻，因之稱為時鐘脈沖，記作CP。子任務(wù)二 鐘控RS觸發(fā)器電路分析什么是鐘控？什么是鐘控？門1和門2構(gòu)成基本的RS觸發(fā)器直接置“ ”端直接置“ ”端門3和門5構(gòu)成RS引導(dǎo)觸發(fā)器置“ ”輸入端有效置“ ”輸入端有效1.鐘控觸發(fā)器結(jié)構(gòu)組成 顯然同步RS觸發(fā)器受時鐘脈沖控制觸發(fā)，因此又稱為鐘控RS觸發(fā)器。即鐘控RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)，不僅取決于輸出現(xiàn)態(tài)及輸入信號的變化，還受時鐘

11、脈沖CP的控制。 CP端子稱為時鐘脈沖控制端。CP=0時無論輸入端子R和S 何種狀態(tài)，觸發(fā)器輸出Q均保持原態(tài)不變；只有CP=1時，其輸出狀態(tài)才由R、S狀態(tài)決定。門2門1SD門3門5RD 鐘控RS觸發(fā)器的邏輯圖符號 國際流行的邏輯圖符號Q Q2.鐘控RS觸發(fā)器的工作原理當(dāng)時鐘脈沖CP= 時的情況：1 設(shè)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，Qn=1。正常情況下，直接置0、置1端懸空為“ ”。門2門1SDRD門3門5RSQQ門3和門5因CP=0而有0出1門1有0出1門2全1出0觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=0，Qn+1=1觸發(fā)器狀態(tài)不變，保持功能！當(dāng)時鐘脈沖CP= 時的情況：1門2門1SDRD門3門5RSQQ若觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn

12、=1，Qn=0時：門3和門5仍因CP=0而有0出1門1全1出0門2有0出1觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=1，Qn+1=0觸發(fā)器狀態(tài)不變，保持功能！當(dāng)鐘控RS觸發(fā)器的時鐘脈沖控制端狀態(tài)為低電平“ ”時，無論兩輸入狀態(tài)或輸出現(xiàn)態(tài)如何，觸發(fā)器均保持原來的狀態(tài)不變！換句話說：在CP=0期間鐘控RS觸發(fā)器不能被觸發(fā)，因此狀態(tài)無法改變，為。時鐘脈沖CP= 時的情況：2門2門1SDRD門3門5RSQQ此時門3有0出1門1全1出0觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=1，Qn+1=0觸發(fā)器狀態(tài)不變，保持功能！門5全1出01) 輸入R=0，S=1時設(shè)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=1，Qn=0門2有0出1時鐘脈沖CP= 時的情況：2門2門1SDRD門3門

13、5RSQQ此時門3有0出1門1全1出0門2有0出1觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=1，Qn+1=0觸發(fā)器狀態(tài)由0翻轉(zhuǎn)為1，置1功能！當(dāng)時鐘脈沖控制端狀態(tài)為高電平“ ”時，電路被觸發(fā)，輸出次態(tài)隨著兩輸入狀態(tài)及輸出現(xiàn)態(tài)發(fā)生改變。此時只要輸入R=0、S=1，無論輸出現(xiàn)態(tài)如何，鐘控RS觸發(fā)器均為。為此把S稱為置1端，高電平有效。門5全1出01)當(dāng)輸入R=0，S=1時設(shè)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，Qn=1時鐘脈沖CP= 時的情況：2門2門1SDRD門3門5RSQQ此時門5有0出1門2全1出0觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=0，Qn+1=1觸發(fā)器狀態(tài)由1改變?yōu)?，置0功能！門3全1出03)當(dāng)輸入R=1，S=0時門1有0出1設(shè)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Q

14、n=1，Qn=0時鐘脈沖CP= 時的情況：2當(dāng)時鐘脈沖控制端狀態(tài)為高電平“ ”時，電路被觸發(fā)，輸出次態(tài)隨著兩輸入狀態(tài)及輸出現(xiàn)態(tài)發(fā)生改變。此時只要輸入R=1、S=0，無論輸出現(xiàn)態(tài)如何，鐘控RS觸發(fā)器均為。為此把R稱為置0端，高電平有效。門2門1SDRD門3門5RSQQ此時門5有0出1門2全1出0觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=0，Qn+1=1觸發(fā)器狀態(tài)不變，仍為置0功能！門3全1出05)當(dāng)輸入R=1，S=0時門1有0出1設(shè)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，Qn=1時鐘脈沖CP= 時的情況：3門2門1SDRD門3門5RSQQ此時門5有0出1門2有0出1觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=1，Qn+1=0觸發(fā)器狀態(tài)不變，保持功能！門3也是有

15、0出11)當(dāng)輸入R=0，S=0時門1全1出0設(shè)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=1，Qn=0時鐘脈沖CP= 時的情況：3門2門1SDRD門3門5RSQQ此時門5有0出1門2全1出0觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=0，Qn+1=1觸發(fā)器狀態(tài)不變，保持功能！門3也是有0出12)當(dāng)輸入R=0，S=0時門1有0出1當(dāng)時鐘脈沖控制端狀態(tài)為“ ”時，電路被觸發(fā)。但是，當(dāng)R和S均等于0為無效態(tài)時，則無論輸出現(xiàn)態(tài)如何，輸出次態(tài)均不發(fā)生改變，此時稱觸發(fā)器為。設(shè)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，Qn=1時鐘脈沖CP= 時的情況：3門2門1SDRD門3門5RSQQ此時門5全1出0門2有0出1觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=1，Qn+1=1 本該的兩個輸出端狀態(tài)相同，出現(xiàn)

16、了邏輯混亂，這顯然在正常工作中視為禁止態(tài)！門3也是全1出01)當(dāng)輸入R=1，S=1時門1也有0出1鐘控RS觸發(fā)器輸入狀態(tài)均為 時，都處有效狀態(tài)，此時互非輸出無法正確選擇指令而發(fā)生邏輯混亂。我們把兩輸入同時為 的狀態(tài)稱為。設(shè)觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=1，Qn=0在工作原理的分析過程中我們發(fā)現(xiàn)鐘控RS觸發(fā)器受時鐘脈沖控制，只有控制信號有效時，其輸出才能隨著輸入的變化而變化。因此鐘控RS觸發(fā)器的動作特點是：直接清零端直接置1端門2門1SDRD門3門5RSQQ。直接清零端和直接置1端在鐘控RS觸發(fā)器正常工作時，應(yīng)與高電平“1”相接。3.鐘控RS觸發(fā)器邏輯功能的描述(1)特征方程SR=0(約束條件) 鐘控RS觸發(fā)

17、器的兩個輸入端不允許同時為高電平，所以也要加上一個約束條件。Q n+1 = S + R Q n(2)狀態(tài)圖0S 1R觸發(fā)器的“ ”態(tài)觸發(fā)器的“ ”態(tài)1S 0R0SR0RS(3) 功能真值表 0 0 0 保持0 0 1 保持0 1 0 “置1”0 1 1 “置1”1 0 0 “置0”1 0 1 “置0”1 1 0禁止態(tài)1 1 1禁止態(tài)RS在時鐘脈沖CP=1期間，設(shè)Qn=0CP=1期間引導(dǎo)門置置狀態(tài)不變置輸出隨輸入發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱為?？辗自斐捎|發(fā)器的可靠性降低，甚至無法判定觸發(fā)器工作狀態(tài)。(4)時序波形圖置狀態(tài)不變置保持置狀態(tài)不變其中CP=0期間引導(dǎo)門 顯然，鐘控的RS觸發(fā)器只有在時鐘脈沖C

18、P=1期間才能觸發(fā)而使?fàn)顟B(tài)發(fā)生改變，因此，鐘控RS觸發(fā)器屬于方式。鐘控RS觸發(fā)器的國標(biāo)圖符號如下圖所示： 采用電位觸發(fā)方式的鐘控RS觸發(fā)器存在“”問題。為確保數(shù)字系統(tǒng)的可靠工作，要求觸發(fā)器在一個CP脈沖期間至多翻轉(zhuǎn)一次，即不允許空翻現(xiàn)象的出現(xiàn)。為此，人們研制出了邊沿觸發(fā)方式的主從型JK觸發(fā)器和維持阻塞型的D觸發(fā)器等等。這些觸發(fā)器由于只在時鐘脈沖邊沿到來時發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而有效地抑制了空翻現(xiàn)象。DSDRRCPS QQ小圓圈表示電平有效S、R兩輸入端無小圓圈說明電平有效說明：說明：鐘控鐘控RSRS觸發(fā)器的觸發(fā)觸發(fā)器的觸發(fā)方式如何？你能根據(jù)方式如何？你能根據(jù)電路圖說出在電路圖說出在CP=0CP=0期期間

19、觸發(fā)器為何狀態(tài)不間觸發(fā)器為何狀態(tài)不變的道理嗎？變的道理嗎？ 鐘控鐘控RS觸發(fā)器兩個觸發(fā)器兩個輸入端的有效態(tài)和兩輸入端的有效態(tài)和兩個與非門構(gòu)成的基本個與非門構(gòu)成的基本RSRS觸發(fā)器的有效態(tài)相觸發(fā)器的有效態(tài)相同嗎？區(qū)別在哪里？同嗎？區(qū)別在哪里？ 何謂何謂“空翻空翻”？造成？造成“空翻空翻”的原因是什么？的原因是什么？“空翻空翻”和和“不定不定”狀態(tài)有何區(qū)別？如狀態(tài)有何區(qū)別？如何有效地解決何有效地解決“空翻空翻”問題？問題？ 鐘控鐘控RS觸發(fā)器中觸發(fā)器中的的R RD D和和S SD D在電路中在電路中起何作用？觸發(fā)起何作用？觸發(fā)器正常工作時它器正常工作時它們應(yīng)如何處理？們應(yīng)如何處理？ 特性表0 0

20、0禁止態(tài)禁止態(tài)0 0 1禁止態(tài)禁止態(tài)0 1 0 “置置0”0 1 1 “置置0”1 0 0 “置置1”1 0 1 “置置1”1 1 0 保持保持1 1 1 保持保持nQQ QRDSDRDSD 采用電位觸發(fā)方式的鐘控RS觸發(fā)器存在“”問題。為確保數(shù)字系統(tǒng)的可靠工作，要求觸發(fā)器在一個CP脈沖期間至多翻轉(zhuǎn)一次，即不允許空翻現(xiàn)象的出現(xiàn)。為此，人們研制出了邊沿觸發(fā)方式的主從型JK觸發(fā)器和維持阻塞型的D觸發(fā)器等等。這些觸發(fā)器由于只在時鐘脈沖邊沿到來時發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而有效地抑制了空翻現(xiàn)象。DSDRRCPS QQ同步RS觸發(fā)器鐘控RS觸發(fā)器知識回顧 任務(wù)二 JK、D、T、T觸發(fā)器的認知JK觸發(fā)器的系列品種較多，

21、可分為兩大類型：主從型和邊沿型。早期生產(chǎn)的集成JK觸發(fā)器大多數(shù)是主從型的，但由于主從型工作方式的JK觸發(fā)器工作速度慢，容易受噪聲干擾，尤其是要去CP=1的期間不允許J、K端的信號發(fā)生變化，否則會產(chǎn)生邏輯混亂。所以我國目前只保留有CT2072、CT1111兩個品種的主從型JK觸發(fā)器。隨著工藝的發(fā)展， JK觸發(fā)器大都采用邊沿觸發(fā)工作方式，其具有抗干擾能力強，速度快，對輸入信號的時間配合要求不高等優(yōu)點。子任務(wù)一 JK觸發(fā)器1.主從JK觸發(fā)器KJRDSDRDSD觸發(fā)器觸發(fā)器主從JK觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)組成主從JK觸發(fā)器的邏輯符號2.邊沿JK觸發(fā)器邊沿JK觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)組成邊沿JK觸發(fā)器的邏輯符號3.主從JK觸發(fā)

22、器的工作原理KJRDSDRDSDCP= 期間：10 從觸發(fā)器因CP=0被封鎖，輸出狀態(tài)保持不變。 主觸發(fā)器由于CP=1被觸發(fā)，其輸出次態(tài)Q1n+1隨著JK輸入端的變化而改變。 設(shè)輸出現(xiàn)態(tài)Q=1、J=1，K=0門8有0出1門6有0出1門5全1出0 主觸發(fā)器把CP=1時的狀態(tài)記憶下來，在CP下跳沿到來時作為輸入狀態(tài)送入從觸發(fā)器中。1KJRDSDRDSDCP：10 主觸發(fā)器因CP=0被封鎖，輸出狀態(tài)保持不變。 從觸發(fā)器由于CP=1被觸發(fā)，其輸出次態(tài)Qn+1隨著輸入端的變化而改變。門2有0出1門1全1出0門3有0出1 顯然JK觸發(fā)器在CP下跳沿到來時輸出狀態(tài)發(fā)生改變，且此狀態(tài)一直保持到下一個時鐘脈沖下

23、跳沿的到來。2為什么在為什么在CP=0期間輸期間輸出狀態(tài)不變？出狀態(tài)不變？JK觸發(fā)器的邏輯功能 顯然邊沿觸發(fā)的主從型JK觸發(fā)器有效地抑制了“空翻”現(xiàn)象。在時鐘脈沖CP下降沿到來時，其輸出、輸入端子之間的對應(yīng)關(guān)系為：J0，K0時，觸發(fā)器無論現(xiàn)態(tài)如何，次態(tài)Qn+1Qn，功能；當(dāng)J1，K0時，無論觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)如何，次態(tài)Qn+11，功能；當(dāng)J0，K1時，無論觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)如何，次態(tài)Qn+10；功能；當(dāng)J1，K1時，無論觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)如何，次態(tài)Qn+1 Qn 功能。JK不同時，輸出次態(tài)總是隨著J的變化而變化；JK均為0時，輸出保持不變；JK均為1時，輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)。 主從型JK觸發(fā)器在CP為“1”期間，主觸發(fā)器接收

24、輸入信號且被記憶下來，而從觸發(fā)器被封鎖不能動作；當(dāng)CP下降沿到來時，從觸發(fā)器被解除封鎖，接收主觸發(fā)器在CP為1期間記憶下來的狀態(tài)作為控制信號，使從觸發(fā)器的輸出狀態(tài)按照主觸發(fā)器的狀態(tài)發(fā)生變化；之后，由于主觸發(fā)器在CP0期間被封鎖狀態(tài)不再發(fā)生變化，因此，從觸發(fā)器也就保持了CP下降沿到來時的狀態(tài)不再發(fā)生變化。即主從型JK觸發(fā)器的輸出狀態(tài)變化發(fā)生在CP脈沖的下降沿。 主觸發(fā)器本身是一個鐘控的RS觸發(fā)器，因此在CP1的全部期間都受輸入信號的控制，即存在“空翻”現(xiàn)象。但是，只有下降沿到來前的主觸發(fā)器狀態(tài)，才是改變從觸發(fā)器狀態(tài)的控制信號，而下降沿到達時刻的主觸發(fā)器狀態(tài)不一定是從觸發(fā)器的控制信號。5. JK觸

25、發(fā)器邏輯功能的描述(1)特征方程 11，10(2) 狀態(tài)圖JK觸發(fā)器的“ ”態(tài)觸發(fā)器的“ ”態(tài)nn1nQKQJQ 01，1100010010RDSDKJQQJK觸發(fā)器電路圖符號此符號表示邊沿觸發(fā)加圈表示下降沿觸發(fā)(3)JK觸發(fā)器功能真值表J KQnQn+10 000保持0 011保持0 100置“0”0 110置“0” 001置“1”1 011置“1” 101翻轉(zhuǎn)1 110翻轉(zhuǎn) CP J K Q (4)JK觸發(fā)器時序波形圖 邊沿觸發(fā)，即CP邊沿到來時觸發(fā)。具有置0、置1、保持、翻轉(zhuǎn)四種功能，能夠有效地抑制 空翻現(xiàn)象。使用方便靈活，抗干擾能力極強，工作速度很高。 實際應(yīng)用中大多采用集成JK觸發(fā)器

26、。常用的集成芯片型號有下降沿觸發(fā)的雙JK觸發(fā)器75LS112、上升沿觸發(fā)的雙JK觸發(fā)器CC5027和共用置1、清0端的75LS276四JK觸發(fā)器等。75LS112雙JK觸發(fā)器每片芯片包含兩個具有復(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、計數(shù)器和移位寄存器電路中。 下圖所示為其管腳排列圖： 集成JK觸發(fā)器主從型主從型JK觸發(fā)器能觸發(fā)器能夠抑制夠抑制“空翻空翻”現(xiàn)現(xiàn)象，具體表現(xiàn)能說象，具體表現(xiàn)能說出來嗎？出來嗎？ 主從型主從型JK觸發(fā)器的觸發(fā)器的導(dǎo)引電路包括幾個邏導(dǎo)引電路包括幾個邏輯門？在什么情況下輯門？在什么情況下觸發(fā)工作？何種情況觸發(fā)工作？何種情況下被封鎖？屬于哪種下被封鎖？屬

27、于哪種觸發(fā)方式？觸發(fā)方式？ JK觸發(fā)器具有哪些邏輯功觸發(fā)器具有哪些邏輯功能？由能？由JK觸發(fā)器構(gòu)成的觸發(fā)器構(gòu)成的T觸觸發(fā)器有哪些功能？發(fā)器有哪些功能？T觸發(fā)觸發(fā)器的功能呢？器的功能呢？ 主從型主從型JK觸發(fā)器的觸發(fā)器的基本觸發(fā)電路包括幾基本觸發(fā)電路包括幾個邏輯門？在什么情個邏輯門？在什么情況下觸發(fā)工作？何種況下觸發(fā)工作？何種情況下被封鎖？屬于情況下被封鎖？屬于哪種觸發(fā)方式？哪種觸發(fā)方式？ 子任務(wù)二 D觸發(fā)器1.D觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)組成門6門5RDSD門2門1門3門5 圖中門1門5構(gòu)成鐘控RS觸發(fā)器，門5和門6構(gòu)成輸入信號的導(dǎo)引門，D是輸入信號端。直接置0和置1端正常工作時保持高電平。反饋線反饋線 維

28、持阻塞D觸發(fā)器利用電路內(nèi)部反饋來實現(xiàn)邊沿觸發(fā)。 當(dāng)CP= 時，門3和門5的輸出 為 ，使鐘控RS觸發(fā)器的狀態(tài)維持不變。此時，門6的輸出等于D，門5的輸出等于D。門6門5RDSD門2門1門3門5QQ2. D觸發(fā)器的工作原理 當(dāng)CP上升沿到來時刻，門5、門6的輸出進入門3和門5 顯然，D觸發(fā)器的輸出隨著輸入D的變化而變化，且在時鐘脈沖到來時觸發(fā)。當(dāng)D=1時,全1出0；當(dāng)D=0時，有0出1。當(dāng)D=1時,全1出0；當(dāng)D=0時，有0出1。 由維持阻塞D觸發(fā)器的邏輯電路可知，觸發(fā)器的狀態(tài)在CP上升沿到來時可以維持原來輸入信號D的作用結(jié)果，而輸入信號的變化在此時被有效地阻塞掉了。因此，D觸發(fā)器又被人們習(xí)慣地

29、稱為維持-阻塞型D觸發(fā)器。D觸發(fā)器的動作特點 維持阻塞D觸發(fā)器的次態(tài)僅取決于CP信號上升沿到達前的一瞬間（這一時刻與上升沿到達時的間隔趨近于零但不等于零）輸入的邏輯狀態(tài)，而在這一瞬間之前和之后，輸入的狀態(tài)變化對輸出不能夠產(chǎn)生影響。顯然，D觸發(fā)器可以有效地抑制“空翻”，增強了觸發(fā)器的抗干擾能力，提高了電路工作的可靠性。3. D觸發(fā)器邏輯功能的描述 特征方程 D=1 狀態(tài)圖觸發(fā)器的“ ”態(tài)觸發(fā)器的“ ”態(tài)n1nDQ D=0D=0D=1RDSDDQQD觸發(fā)器電路圖符號不加圈表示上升沿觸發(fā) 維持阻塞型D觸發(fā)器具有置“ ”和置“ ”功能，且輸出隨輸入的變化只在時鐘脈沖上升沿到來時觸發(fā)。常用的集成D觸發(fā)器

30、有雙D觸發(fā)器75LS75、四D觸發(fā)器75LS75和六D觸發(fā)器75LS176等。下圖所示為75LS75的管腳排列圖： 14 13 12 11 10 9 8 74LS74 D觸發(fā)器 1 2 3 4 5 6 7 VCCD2R 2D 2CP D2S 2QQ2 D1R 1D 1CP D1S 1Q Q1 GND Qn+100置011置1觸發(fā)器的功能真值表4. 集成D觸發(fā)器如何解釋維持阻塞如何解釋維持阻塞D觸發(fā)器的觸發(fā)器的“維持維持”和和“阻塞阻塞”？ D觸發(fā)器的基本結(jié)觸發(fā)器的基本結(jié)構(gòu)組成分哪兩大部分構(gòu)組成分哪兩大部分？為什么說？為什么說D觸發(fā)器觸發(fā)器可以有效地抑制可以有效地抑制“空空翻翻”現(xiàn)象？現(xiàn)象？ 在

31、邏輯圖符號中，你是如在邏輯圖符號中，你是如何區(qū)別出某觸發(fā)器是何區(qū)別出某觸發(fā)器是“電平電平”觸發(fā)還是觸發(fā)還是“邊沿邊沿”觸發(fā)的？觸發(fā)的？又是如何判斷某觸發(fā)器輸入又是如何判斷某觸發(fā)器輸入端是高電平有效或是低電平端是高電平有效或是低電平有效的？有效的？你能默寫出你能默寫出D觸發(fā)觸發(fā)器的特征方程式和器的特征方程式和功能真值表嗎？功能真值表嗎？子任務(wù)三 T觸發(fā)器和觸發(fā)器和T觸發(fā)器觸發(fā)器 把JK觸發(fā)器的兩輸入端子J和K連在一起作為一個輸入端子T時，即可構(gòu)成一個T觸發(fā)器。當(dāng)時，即J=K=1，觸發(fā)器具有功能；當(dāng)，即J=K=0，觸發(fā)器具有功能。顯然T觸發(fā)器只具有保持和翻轉(zhuǎn)兩種功能。1. T觸發(fā)器T QnQn +

32、1功 能0 00 101nnQQ1 保 持1 01 110nnQQ1翻 轉(zhuǎn)特性表邏輯符號 T CP 1TQ Q C1T 觸發(fā)器特性方程：nnnnQTQTQTQ1與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：TKTJ電電路路圖圖1J C11KTQQCP01T=1/1/0/0/CPTQQ 讓T觸發(fā)器恒輸入“ ”時，顯然只具有了一種功能，此時T觸發(fā)器就變成了T觸發(fā)器。T觸發(fā)器僅具有翻轉(zhuǎn)一種功能。2. T觸發(fā)器 CP Q Q C1QnQn +1功 能0110nnQQ1翻 轉(zhuǎn)T T 觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：與與JKJK觸發(fā)器的特性方程比較，得：觸發(fā)器的特性方程比較，得：11TKTJ電電路路圖圖1J C11K1

33、QQCPnnQQ1變換變換T T觸發(fā)器的特性方程：觸發(fā)器的特性方程：nnnnQQQQ111CPQQ01觸發(fā)器是時序邏輯電路的基本單元。常用的有RS、 JK和D觸發(fā)器等。同一種功能的觸發(fā)器，可以用不同的電路結(jié)構(gòu)形式來實現(xiàn)；反過來，同一種電路結(jié)構(gòu)形式，也可以構(gòu)成具有不同功能的各種類型觸發(fā)器。寫出JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器用T觸發(fā)器的特性方程。 T觸發(fā)器的邏輯功能有幾種？分別是哪些功能？69 根據(jù)是否受時鐘控制分為根據(jù)是否受時鐘控制分為 異步觸發(fā)器異步觸發(fā)器 鐘控觸發(fā)器鐘控觸發(fā)器 基本基本 RS 觸發(fā)器是構(gòu)成各種觸發(fā)器的基礎(chǔ)觸發(fā)器是構(gòu)成各種觸發(fā)器的基礎(chǔ)。它的。它的輸出受輸入信號直接控制，不能定時控制，常用

34、作集輸出受輸入信號直接控制，不能定時控制，常用作集成觸發(fā)器的輔助輸入端，成觸發(fā)器的輔助輸入端，用于直接置用于直接置 0 或直接置或直接置 1。使用時須注意弄清它的有效電平，并滿足約束使用時須注意弄清它的有效電平，并滿足約束條件。條件。基本基本 RS 觸發(fā)器觸發(fā)器同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器小小 結(jié)結(jié) 觸發(fā)器邏輯功能描述方法： 邏輯符號、特性表、驅(qū)動表、特性方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、波形圖（時序圖） 70電平觸發(fā)器電平觸發(fā)器 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器 根據(jù)觸發(fā)方式不同分為根據(jù)觸發(fā)方式不同分為 例如例如主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器 71不同觸發(fā)方式的工作特點：不同觸發(fā)方式的工作

35、特點： 正電平觸發(fā)式觸發(fā)器正電平觸發(fā)式觸發(fā)器的狀態(tài)在的狀態(tài)在CP= 1 期間翻轉(zhuǎn)，期間翻轉(zhuǎn)，在在CP= 0 期間保持不變。電平觸發(fā)式觸發(fā)器的缺點是期間保持不變。電平觸發(fā)式觸發(fā)器的缺點是存在空翻現(xiàn)象，通常只能用于數(shù)據(jù)鎖存。存在空翻現(xiàn)象，通常只能用于數(shù)據(jù)鎖存。 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器由分別工作在時鐘脈沖由分別工作在時鐘脈沖CP不同時段的不同時段的主觸發(fā)器和從觸發(fā)器構(gòu)成，通常只能在主觸發(fā)器和從觸發(fā)器構(gòu)成，通常只能在CP下降沿時刻下降沿時刻狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，而在狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，而在CP其它時刻保持狀態(tài)不變。它雖其它時刻保持狀態(tài)不變。它雖然克服了空翻，但對輸入信號仍有限制。然克服了空翻，但對輸入信號仍有限制。

36、邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器只能在只能在CP上升沿上升沿(或下降沿或下降沿)時刻接收時刻接收輸入信號，其狀態(tài)只能在輸入信號，其狀態(tài)只能在CP上升沿上升沿(或下降沿或下降沿)時刻發(fā)時刻發(fā)生翻轉(zhuǎn)。它應(yīng)用范圍廣、可靠性高、抗干擾能力強。生翻轉(zhuǎn)。它應(yīng)用范圍廣、可靠性高、抗干擾能力強。 分析觸發(fā)器時應(yīng)弄清楚分析觸發(fā)器時應(yīng)弄清楚觸發(fā)器的觸發(fā)器的、和和(或或)，并弄清楚異步輸入端是否加，并弄清楚異步輸入端是否加上了有效電平。上了有效電平。 72JK型轉(zhuǎn)換為型轉(zhuǎn)換為 RS、D、T、T型型 1. JK型變換成型變換成RS型型 將將RS觸發(fā)器的特性方程稍作變換觸發(fā)器的特性方程稍作變換 nnQRSQ 1nnnQRQQS )

37、(nnQRSQS)( nnQRSQS 與與JK觸發(fā)器特性方程比較：觸發(fā)器特性方程比較： RS 觸發(fā)器的約束條件觸發(fā)器的約束條件 RS = 0 Q Q Q Q Q Q Q Q J J K K J J K K S S R R 1 1 C C P P D D C C P P ( ( a a ) ) J K 型 轉(zhuǎn) 為 R S 型 ( ( b b ) ) J K 型 轉(zhuǎn) 為 D 型 轉(zhuǎn)換圖：轉(zhuǎn)換圖：JK觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：Qn+1 = JQn + KQnJ = S K = S R K = SR = SR + RS = R732. JK型變換成型變換成D型型 將將D觸發(fā)器的特性方程稍作變換觸

38、發(fā)器的特性方程稍作變換 與與JK觸發(fā)器特性方程比較：觸發(fā)器特性方程比較： Q Q Q Q Q Q Q Q J J K K J J K K S S R R 1 1 C C P P D D C C P P ( ( a a ) ) J K 型 轉(zhuǎn) 為 R S 型 ( ( b b ) ) J K 型 轉(zhuǎn) 為 D 型 轉(zhuǎn)換圖：轉(zhuǎn)換圖：J = DK = DQn+1 = JQn + KQnQn+1 = D = D(Qn + Qn) = DQn + DQn 可見觸發(fā)器的邏輯功能可以通可見觸發(fā)器的邏輯功能可以通過外部接線加以轉(zhuǎn)換，過外部接線加以轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換后邏輯邏輯功能改變，但觸發(fā)方式不變功能改變，但觸發(fā)方

39、式不變。743. JK型變換成型變換成T、T 型型 T觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：JK觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：轉(zhuǎn)換圖：轉(zhuǎn)換圖： Q Q Q Q Q Q Q Q J J K K J J K K T T 1 1 C C P P C C P P ( a ) T 型 ( b ) T 型 T 觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：JK觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程： Q Q Q Q Q Q Q Q J J K K J J K K T T 1 1 C C P P C C P P ( a ) T 型 ( b ) T 型 轉(zhuǎn)換圖：轉(zhuǎn)換圖： JK T JK T有有 J = K = T有有 J = K =

40、1Qn+1 = JQn + KQnQn+1 = JQn + KQnQn+1 = TQn + TQnQn+1 = Qn75D型轉(zhuǎn)換為型轉(zhuǎn)換為RS、JK、T、T型型 1D 型轉(zhuǎn)為型轉(zhuǎn)為 RS 型型 D觸發(fā)器的特性方程為：觸發(fā)器的特性方程為： RS觸發(fā)器的特性方程為：觸發(fā)器的特性方程為： 轉(zhuǎn)換圖：轉(zhuǎn)換圖： R R 1 1 Q Q D D Q Q S S 1 1 C CP P 圖 4-24 D 型 轉(zhuǎn) 化 為 RS 型 觸 發(fā) 器 nnnQRSQRSQRSDQn+1 = S + R QnQn+1 = D 因此只要令因此只要令D觸發(fā)器的輸入信號滿足觸發(fā)器的輸入信號滿足 D = S + RQn 就可得到就

41、可得到RS觸發(fā)器了。觸發(fā)器了。762. 從從 D 型轉(zhuǎn)換成型轉(zhuǎn)換成 JK 型型 D觸發(fā)器的特性方程為：觸發(fā)器的特性方程為： JK觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：轉(zhuǎn)換圖：轉(zhuǎn)換圖： K K 1 1 Q Q D D Q Q J J C CP P 圖 4-25 D 型轉(zhuǎn)化為 JK 型觸發(fā)器 nnnnnnQKQJQKQJQKQJD Qn+1 = DQn+1 = JQn + KQn因此只要令因此只要令D觸發(fā)器的輸入信號滿足觸發(fā)器的輸入信號滿足 D = JQn + KQn 就可得到就可得到JK觸發(fā)器了。觸發(fā)器了。77Qn+1 = D = JQn + KQnnnQKQJ nnQKQJD QQCPJC11DKC

42、11D783. 從從 D 轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換到 T、T型的轉(zhuǎn)換型的轉(zhuǎn)換 T 觸發(fā)器的特性方程：觸發(fā)器的特性方程： D 觸發(fā)器的特性方程：觸發(fā)器的特性方程：轉(zhuǎn)換圖：轉(zhuǎn)換圖：Qn+1 = D = TQn+ TQn = TQn D T Qn+1 = DQn+1 = TQn + TQn1DC179Qn+1 = DQn+1 = Qn比較兩式得：比較兩式得：D = Qn D 觸發(fā)器到觸發(fā)器到 T觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換最簡單，計數(shù)器電觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換最簡單，計數(shù)器電路中用得最多。路中用得最多。 D T轉(zhuǎn)換圖：轉(zhuǎn)換圖： CP Q Q1DC1Q Q認真復(fù)習(xí)，加強練習(xí)，認真復(fù)習(xí)，加強練習(xí)， 鞏固成果，學(xué)以致用！鞏固成果，學(xué)以致用！任務(wù)

43、三 搶答器電路設(shè)計與仿真任務(wù)要求： 用四個開關(guān)、兩74LS00二輸入與非門、兩個74LS20四輸入與非門和燈泡模擬一個帶總清零及搶答控制開關(guān)的三人搶答器。1.啟動Multisim 10，單擊電子仿真軟件Multisim 10基本界面元件工具條上的“Place TTL”按鈕，從彈出的對話框“Family”欄中選擇“74LS”，再在“Component”欄中選取二輸入與非門“74LS00N”2只、四輸入與非門“74LS20N”2只，如圖所示，將它們放置在電子平臺上。步步 驟驟2.單擊元件工具條“Place Indicator”按鈕，在彈出的對話框中，在“Family”欄中選擇“LAMP”，再在“Component”欄中選取“5V_1W”，如圖所示，再單擊對話框右上角的“OK”按鈕，如圖所示，將燈泡放置在電子平臺上。3.將其它元件調(diào)齊，并按仿真圖連成仿真電路。4.開啟仿真開關(guān)，將仿真結(jié)果記錄在下表中，并分析仿真結(jié)果。 當(dāng)J2J4中任務(wù)一個開關(guān)被按下即有搶答信號輸入，輸入信號被RS觸發(fā)器鎖存，與之對應(yīng)的指示燈被點亮。此時再按其它任何一個搶答開關(guān)均無效，指示燈仍“保持”第1個開關(guān)按下 時所對應(yīng)的狀態(tài)不變。 如圖所示電路可作為搶答信號的接收、保持和輸出的基本電路。 J1