數(shù)字電子技術(shù)項目教程課件

項目二搶答器電路設(shè)計與裝調(diào)專題1 RS觸發(fā)器專題2 JK、D、T、T′觸發(fā)器任務(wù)1

搶答器電路仿真任務(wù)2

搶答器電路制作與調(diào)試數(shù)字電子技術(shù)項目教程ppt專題1 RS觸發(fā)器觸發(fā)器是構(gòu)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(jìn)制數(shù)碼。它有穩(wěn)定的狀態(tài)：0狀態(tài)和1狀態(tài)；在不同的輸入情況下，以被置成0狀態(tài)或1狀態(tài)；當(dāng)輸入信號消失后，所置成態(tài)能夠保持不變。觸發(fā)器有三個基本特性：（1）有兩個穩(wěn)態(tài)：0狀態(tài)和1狀態(tài)；（2）在不同的輸入情況下，它可以被置成0狀態(tài)或1（3）當(dāng)輸入信號消失后，所置成的狀態(tài)能夠保持不數(shù)字電子技術(shù)項目教程ppt觸發(fā)器有很多種，按邏輯功能可分為RS觸發(fā)器觸發(fā)器、D觸發(fā)器、觸發(fā)器等；按結(jié)構(gòu)可分為主從持阻塞型和邊沿型觸發(fā)器等；按有無統(tǒng)一動作的時拍可分為基本觸發(fā)器和時鐘觸發(fā)器等。數(shù)字電子技術(shù)項目教程ppt2.1.1

基本RS觸發(fā)器?信號輸出端，Q=0、Q=1的狀態(tài)稱0狀態(tài)，Q=1、Q=0的狀態(tài)稱1狀態(tài)電路組成和邏輯符號信號輸入低電平有數(shù)字電子技術(shù)項目教程ppt工作原理RSQ10101011不變00不定數(shù)字電子技術(shù)項目教程ppt①R=0、S=1時：由于R=0，不論原來Q為0還是1，數(shù)都字電有子技術(shù)Q項=目教1程；ppt

再由S=1、Q=1可得Q＝0。即不論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)都將變成0狀態(tài)，這種情況稱將觸發(fā)器置0或復(fù)位。R端稱為觸發(fā)器的置0端或復(fù)位端。②R=1、S=0時：由于S=0，不論原來Q為0還是1，都有Q=1；再由R=1、Q=1可得Q＝0。即不論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)都將變成1狀態(tài)，這種情況稱將觸發(fā)器置1或置位。S端稱為觸發(fā)器的置1端或置位端。③R=1、S=1時：根據(jù)與非門的邏輯功能不難推知，觸發(fā)器保持原有狀態(tài)不變，即原來的狀態(tài)被觸發(fā)器存儲起來，這體現(xiàn)了觸發(fā)器具有記憶能力。④R=0、S=0時：Q=Q=1，不符合觸發(fā)器的邏輯關(guān)系。并且由于與非門延遲時間不可能完全相等，在兩輸入端的0同時撤除后，將不能確定觸發(fā)器是處于1狀態(tài)還是0狀態(tài)。所以觸發(fā)器允許出現(xiàn)這種情況，這就是基本RS觸發(fā)器的約束條件?，F(xiàn)態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號之前的狀態(tài)，也就是觸發(fā)器原來的穩(wěn)定狀態(tài)。次態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號之后所處的新的穩(wěn)定狀態(tài)。狀態(tài)轉(zhuǎn)換表數(shù)字電子技術(shù)項目教程ppt次態(tài)Qn+1的卡諾圖特性方程觸發(fā)器的特性方程就是觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與輸入及現(xiàn)態(tài)Qn之間的邏輯關(guān)系式數(shù)字電子技術(shù)項目教程ppt2.1.2

同步RS觸發(fā)器1.電路組成及邏輯符號在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(jié)論：觸發(fā)器的動作時間是由時鐘脈沖CP控制的。數(shù)字電子技術(shù)項目教程ppt2.邏輯功能分析現(xiàn)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。同步RS觸發(fā)器功能表數(shù)字電子技術(shù)項目教程ppt3.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖4.工作波形圖（又稱為時序圖，設(shè)初態(tài)為0）置1保持置0置1同步RS觸發(fā)器的時序圖5.同步觸發(fā)器的空翻同步觸發(fā)器在一個CP脈沖作用后，出現(xiàn)兩次或兩次以上翻轉(zhuǎn)稱為空翻。2.1.3

同步觸發(fā)器的功能描述方法1．述語和符號時鐘脈沖CP：同步脈沖信號數(shù)據(jù)輸入端：又稱控制輸入端，RS觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端是R和S發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端是J和K；D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端是D等。初態(tài)Qn

：某個時鐘脈沖作用前觸發(fā)器的狀態(tài)，即老狀態(tài)，也稱為次態(tài)Qn+1

：某個時鐘脈沖作用后觸發(fā)器的狀態(tài)，即新狀態(tài)。

2．觸發(fā)器邏輯功能的五種表述方式⑴狀態(tài)表狀態(tài)表以表格的形式表達(dá)了在一定的控制輸入條件下，在沖作用前后，初態(tài)向次態(tài)的轉(zhuǎn)化規(guī)律，稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表，狀態(tài)表，也稱為功能真值表。特性方程特性方程以方程的形式表達(dá)了在時鐘脈沖作用下，次態(tài)Q態(tài)Qn及控制輸入信號間的邏輯函數(shù)關(guān)系。激勵表激勵表以表格的形式表達(dá)了在時鐘脈沖作用下實現(xiàn)一定的換(由初態(tài)Qn到次態(tài)Qn+1)，應(yīng)施加怎樣的控制輸入條件。狀態(tài)圖以圖形的形式表示在時鐘脈沖作用下，狀態(tài)變化與控制輸變化關(guān)系，又叫做狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。時序圖反映時鐘脈沖、控制輸入及觸發(fā)器狀態(tài)對應(yīng)關(guān)系的工作波為時序圖。時序圖能夠清楚地表明時鐘信號及控制輸入信號間控制關(guān)系。專題2 JK、D、T、T′觸發(fā)器2.2.1

JK觸發(fā)器一、主從型JK觸發(fā)器1．電路結(jié)構(gòu)工作原理當(dāng)CP=1時，從觸發(fā)器FF2輸出狀態(tài)保持不變；此時主觸發(fā)正常工作，主觸發(fā)器的狀態(tài)隨J、K端輸入信號狀態(tài)的變化而改當(dāng)CP=0時，主觸發(fā)器輸出狀態(tài)不變；從觸發(fā)器開始工作

S2=Q1，所以當(dāng)主觸發(fā)器輸出Q1=1時，S2=1，從觸發(fā)器置“1”觸發(fā)器Q1=0時，S2=0，從觸發(fā)器置“0”。即：從觸發(fā)器的狀態(tài)發(fā)器決定。邏輯功能分析JK觸發(fā)器狀態(tài)表JK觸發(fā)器激勵表結(jié)合JK觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表和卡諾圖化簡規(guī)則可得到其方程：JK觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖JK觸發(fā)器時序圖4．主從觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)問題主從觸發(fā)器采用分步工作方式，解決了同步觸發(fā)器的空翻提高了電路性能，但在實際應(yīng)用中仍有一些限制。主從型觸發(fā)器在CP=1期間，主觸發(fā)器能且僅能翻轉(zhuǎn)一次的叫一次翻轉(zhuǎn)。由于一次翻轉(zhuǎn)問題的存在，降低了主從解發(fā)器的能力，因而限制了主從型觸發(fā)器的使用。為了避免這種現(xiàn)象出現(xiàn)，要求在CP=1期間、狀態(tài)不能改變二、抗干擾能力更強(qiáng)的觸發(fā)器1．維持阻塞型觸發(fā)器維持阻塞型觸發(fā)器是利用電路內(nèi)的維持——阻塞線所產(chǎn)生阻塞”作用來克服空翻現(xiàn)象的時鐘觸發(fā)器。它的觸發(fā)方式是邊國產(chǎn)的維持阻塞型觸發(fā)器一般為上升沿觸發(fā))，即僅在時鐘脈沿接收控制輸入信號并改變輸出狀態(tài)。在一個時鐘作用下，維型觸發(fā)器最多在脈沖作用邊沿改變一次狀態(tài)，因此不存在空翻抗干擾能力更強(qiáng)。2．邊沿型觸發(fā)器邊沿型觸發(fā)器是利用電路內(nèi)部的傳輸延遲時間實現(xiàn)邊沿觸空翻現(xiàn)象的。它采用邊沿觸發(fā)，一般集成電路采用下降沿觸發(fā)即負(fù)邊沿)，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)是根據(jù)脈沖觸發(fā)沿到來時刻輸?shù)臓顟B(tài)來決定的。邊沿觸發(fā)器只要求在時鐘脈沖的觸發(fā)邊沿前個門延遲時間內(nèi)保持激勵信號不變即可，因而這種觸發(fā)器的抗力較強(qiáng)。維持阻塞型和邊沿型觸發(fā)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此不再講述結(jié)構(gòu)和工作原理，只需掌握其觸發(fā)特點(diǎn)，會靈活應(yīng)用即可。2.2.2

D、T、T′觸發(fā)器

1．D觸發(fā)器D觸發(fā)器可以由JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換而來。下圖即為由負(fù)邊沿JK轉(zhuǎn)換成的D觸發(fā)器的邏輯圖及邏輯符號。將觸發(fā)器的J端通過一門與K端相連，定義為D端。由JK觸發(fā)器的邏輯功能可知：當(dāng)D=1，即J=1，K=0時，沖下降沿到來后觸發(fā)器置“1”；當(dāng)D=0，即J=0，K=1時，時鐘降沿到來后觸發(fā)器置“0”態(tài)?？梢?，D觸發(fā)器在時鐘脈沖作用下出狀態(tài)與D端的輸入狀態(tài)一致，顯然，D觸發(fā)器的特性方程為=D?？梢姡|發(fā)器在脈沖作用下，具有置0、置1邏輯功能。下為D觸發(fā)器狀態(tài)表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖。2．T觸發(fā)器把觸發(fā)器的J、K端連接起來作為T端輸入，則構(gòu)成T觸發(fā)器。觸發(fā)器的是：T=1時，每來一個脈沖，觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，為計數(shù)工作狀態(tài)；T=持原狀態(tài)不變。即具有可控制計數(shù)功能。下面為觸發(fā)器的邏輯圖和狀態(tài)表3．T′觸發(fā)器若將T觸發(fā)器的輸入端接成固定高電平“1”，則觸發(fā)器就變轉(zhuǎn)型觸發(fā)器”或“計數(shù)型觸發(fā)器”，每來一個CP脈沖，觸發(fā)器狀變一次，這樣的觸發(fā)器有些資料上稱其為T′觸發(fā)器。任務(wù)1

搶答器電路仿真啟動Multisim

10，單擊電子仿真軟件Multisim

10基本界面元件 上的“PlaceTTL”按鈕，從彈出的對話框“Family”欄中選擇“74L 在“Component”欄中選取二輸入與非門“74LS00N”2只、四輸入 門“74LS20N”2只，如圖所示，將它們放置在電子平臺上。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_1 仿真圖一所示，再單擊對話框右上角的“OK”按鈕，如圖所示， 放置在電子平臺上。將其它元件調(diào)齊，并按仿真圖二圖連成仿真電路。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。仿真圖1仿真圖2實訓(xùn)報告畫出仿真電路圖。分析三人搶答器工作原理。記錄并分析仿真結(jié)果。任務(wù)2

搶答器電路制作與調(diào)試電路功能介紹如圖所示,電路可作為搶答信號的接收、保持和輸出的基本S為手動清零控制開關(guān)，S1～S3為搶答按鈕開關(guān)。該電路具有如下功能：開關(guān)S為總清零及允許搶答控制開關(guān)(可由主持人控制)。當(dāng)開下時搶答電路清零，松開后則允許搶答。由搶答按鈕開關(guān)～實信號的輸入。若有搶答信號輸入(開關(guān)S1～S3中的任何一個開關(guān)被按下)時，應(yīng)的指示燈被點(diǎn)亮。此時再按其他任何一個搶答開關(guān)均無效，仍“保持”第一個開關(guān)按下時所對應(yīng)的狀態(tài)不變。搶答器電路2.4.2電路連接調(diào)試電路連接檢測所用的器件，按上圖連接電路，先在電路板上插接好在插接器件時，要注意IC芯片的豁口方向(都朝左側(cè))，同時要管腳與插座接觸良好，管腳不能彎曲或折斷。指示燈的正、負(fù)接反。在通電前先用萬用表檢查各IC的電源接線是否正確。電路調(diào)試首先按搶答器功能進(jìn)行操作，若電路滿足要求，說明電路障；若某些功能不能實現(xiàn)，就要設(shè)法查找并排除故障。排除故信息流程的正向(由輸入到輸出)查找，也可按信息流程的逆向到輸入)查找。例如，當(dāng)有搶答信號輸入時，觀察對應(yīng)指示燈是否點(diǎn)亮，可用萬用表(邏輯筆)