實(shí)驗(yàn)44驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)44驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)一一觸發(fā)器功能測試及其應(yīng)用一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 驗(yàn)證基本 RS、JK、D、T和T'器的邏輯功能及使用方法；2. 能進(jìn)行觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換；3學(xué)習(xí)觸發(fā)器的一些應(yīng)用。二實(shí)驗(yàn)原理電路結(jié)構(gòu)觸發(fā)圖形符號圖44-1基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器具有兩個(gè)能夠自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)，用以表示邏輯狀態(tài)I”和“ 0”，在觸發(fā)信號的作用下，可以從一個(gè)穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)，輸入信號消失后，能夠?qū)@得的新狀態(tài)記憶下來。觸發(fā)器是構(gòu)成各種時(shí)序電路的最基本邏輯單元。1.基本RS觸發(fā)器圖44-1所示是由兩個(gè)與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，它是由低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器?；綬S觸發(fā)器具有置“ 0”、置“ 1”和“保持” 3

2、種功能。表44-1為基本RS觸發(fā)器的功能表，使用時(shí)需要避開不定態(tài)。也可以用兩個(gè)或非門組成基本 有效。觸發(fā)器Q=0稱為“ 0”態(tài)，Q=1稱為“ 1”態(tài)。RS觸發(fā)器，此時(shí)高電平觸發(fā)2. JK觸發(fā)器JK觸發(fā)器是功能完善、使用靈活和通用性較強(qiáng)的一種觸發(fā)器，其最重要的特性之一就是不存在不定態(tài)。本實(shí)驗(yàn)采用74LS112雙JK觸發(fā)器，是下降沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器。及邏輯符號如圖44-2所示。輸入輸出"S一RQn+1Qn+10110100111QnQn0000表44-1基本RS觸發(fā)器功能表引腳功能16 15 -141110 1 9 1Vcc 1Rd2Rd2CP 2K74LS112CP 1K 111Sd1

3、Q2J 2Sd2QIQ 2Q GND斗一-2-4TJT-6-(a)引腳排列圖圖44-2 74LS112雙JK觸發(fā)器引腳排列及邏輯符號(b)邏輯符號圖JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程為Qn+1=Qn<KQnJ和K是數(shù)據(jù)輸入端，是觸發(fā)器狀態(tài)更 新的依據(jù)，若J、K有兩個(gè)或兩個(gè)以上輸入 端時(shí)，組成“與”的關(guān)系。74LS112雙JK觸發(fā)器功能如表44-2所示。其中：X任意態(tài)；J高電平到低電平跳變;輸入輸出SdRdcpJKQn+1Qn+101XXX1010XXX0100XXX001100QnQn11101011V010111J11PnQn11XXQnQn :表44-274LS112雙JK觸發(fā)器功能表f低電平到高

4、電平跳變；QnQn)現(xiàn)態(tài)；Q 1( Q 1)次態(tài)；川一不定態(tài)。JK觸發(fā)器常被用作緩沖存儲器、移位寄存器和計(jì) 數(shù)器。3. D觸發(fā)器在輸入信號為單端的情況下一般使用 D觸發(fā)器，其狀態(tài)方程為 Qn+1=Dn。在CP脈沖的邊沿時(shí)觸發(fā)，亦是邊沿觸發(fā)器，觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時(shí)鐘到來時(shí)D端的狀態(tài)。D觸發(fā)器的應(yīng)用很廣，可用作數(shù)字信號的寄存、移位寄存、分頻和波形發(fā)生等。圖44-3所示為74LS74 雙D觸發(fā)器的引腳排列及邏輯符號。其功能如表44-3所示。4 觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換某一種觸發(fā)器可以通過一定的轉(zhuǎn)換 方法獲得具有其它功能的觸發(fā)器。例如， 將JK觸發(fā)器的J、K端連在一起，稱為 T端，就成為T觸發(fā)器，如圖4

5、4-4(a)所 示，功能如表44-4所示。狀態(tài)方程為：n+1nnQ =T Q + TQM1CP 1Sd 1Q 1Q gndl3j l2 l5 l6 l71.IT3 113 12 119 l8. - Vcc 2RD 2D 2CP 2S)2Q 2Q )74LS74(a)引腳排列(b)邏輯符號圖44-3 74LS74雙D觸發(fā)器引腳排列及邏輯符號由功能表可見，當(dāng) T=0時(shí)，時(shí)鐘脈沖不會改變觸發(fā)器的狀態(tài)；當(dāng) T=1時(shí)，每個(gè)時(shí)鐘脈 沖均令觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。所以，若將T觸發(fā)器的T端置“1 ”，如圖44-4(b)所示，即得T '觸發(fā)器。在T'觸發(fā)器的CP端每來一個(gè)CP脈沖信號，觸發(fā)器的狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)

6、一次，此種觸發(fā)器可用于計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)的電路中。同樣，若將觸發(fā)器，如圖44-5所示。JK觸發(fā)器也可轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器"Q端與D端相連，便轉(zhuǎn)換成 T'D觸發(fā)器，如圖44-6所示。輸入輸出SdRdCPDQn+1Qn+101XX1010XX0100XX00111101100i11JXQnQn表44-374LS74雙D觸發(fā)器功能表C1QLKCP(a)T觸發(fā)器(b)T'觸發(fā)器圖44-4 JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T、T'觸發(fā)器圖44-5 D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T'觸發(fā)器輸入輸出"SdRdCPT亠n+1Q01XX110XX011r0Qn冷QnV DD Q2 Q2 CP? R2 D

7、2 S2 )CD4013Qi Q CP Ri Di Si V ss4T L4J5 r t表44-4 T觸發(fā)器功能表圖44-7雙上升沿D觸發(fā)器引腳排列CP圖44-6 JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器屈 R5 場 13 G3屁 V DD Q2 Q CP2 R2 K2 J2 S2CD4027Qi I Fl CP1F1 K i Ji Si /ss圖44-8雙上升沿JK觸發(fā)器5. CMOS觸發(fā)器(1) CMOS邊沿型D觸發(fā)器。CD4013是由CMOS傳輸門構(gòu)成的邊沿型 D觸發(fā)器。它是 上升沿觸發(fā)的雙 D觸發(fā)器，表44-5所示為其功能表，圖 44-7所示為引腳排列。(2) CMOS邊沿型JK觸發(fā)器CD4027是由

8、CMOS傳輸門構(gòu)成的邊沿型 JK觸發(fā)器。它是上升沿觸發(fā)的雙 JK觸發(fā)器,表44-6所示為其功能表，圖 44-8所示為引腳排列。CMOS觸發(fā)器的直接置位、復(fù)位輸入端1(或置0)。直接置位S端、復(fù)位RS和R是高電平有效，當(dāng) S=1(或R=1)時(shí)觸發(fā)器直接接置端應(yīng)遵守RS=0的約束條件,CMOS觸發(fā)器在工作時(shí),R必須均置0。三.實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1. +5V直流電源2雙蹤示波器3連續(xù)脈沖源4. 單次脈沖源5邏輯電平開關(guān)6邏輯電平顯示器輸入輸出SRCPDQn+110XX101XX011XX00011000000hrXQn表44-5 CD4013功能表輸入輸出SRCPJKQn+110XXX101XXX011

9、XXX0000Qn00101000100011Qn000XXQn表44-6 CD4027功能表7. 74LS112（或 CD4027）、74LS00（或 CD4011）（見實(shí)驗(yàn) 38/37）、74LS74（或 CD4013）四實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)1復(fù)習(xí)觸發(fā)器的工作原理，熟記觸的邏輯功能，并預(yù)先畫出記錄表格；2.分析圖44-9所示電路的工作過程，CP、CPa和CPb的波形，以便實(shí)驗(yàn)時(shí)與 器顯示的波形對照；3電路仿真(1)測試基本RS觸發(fā)器的邏輯功能，電路如圖44-10所示。輸入端"R、一S由 開關(guān)R、S表示，輸出端Q、"Q由指示 Q1表示。測試雙JK觸發(fā)器74LS112邏輯功圖44-9雙

10、相時(shí)鐘脈沖電路CPaCPb圖44-10 基本RS觸發(fā)器仿真電路仿真邏輯器Q。、臺匕冃匕仿真電路如圖44-11所示。 測試d、一Sd的復(fù)位、置位功能； 測試JK觸發(fā)器的邏輯功能：觸發(fā)器 "Rd、一Sd、J、K端分別由邏輯開關(guān) R、S、J、K控制輸入，脈沖輸入端 CP由開關(guān)CLK輸入，其快捷鍵為空格鍵。觸發(fā)器輸出Q、9由指示器Qo、Qi表示。圖44-12 T觸發(fā)器邏輯功能仿真電路圖44-11 JK觸發(fā)器邏輯功能仿真電路 將JK觸發(fā)器的J、K端連在一起，構(gòu)成T觸發(fā)器。仿真電路如圖 44-12所示。函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號輸入CP ( CLK )端，觀察觸發(fā)器輸出端Q。、Q1,并用示波器由

11、函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號輸入CP( CLK )端，觀察觸發(fā)器輸出端 Q。、Q1，并用示波器觀察比較輸入、輸出波形。(3) 測試雙D觸發(fā)器74LS74邏輯功能。 測試RD、-Sd的復(fù)位、置位功能，仿真電路如圖44-13所示。 測試D觸發(fā)器的邏輯功能：觸發(fā)器 Hd、_Sd端由開關(guān)R、S輸入，觸發(fā)器D端由開。、關(guān)D輸入，脈沖輸入 CP端由開關(guān)CLK輸入，輸出由指示器 Qo、Q1表示。44-14所示。由 將D觸發(fā)器的Q端與D端相連接，構(gòu)成 T'觸發(fā)器，仿真電路如圖觀察比較輸入、輸出波形。五.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟圖44-13 D觸發(fā)器邏輯功能仿真電路圖44-14 T'觸發(fā)器邏輯功能仿真電路VCC

12、的邏輯功能VCC1 .驗(yàn)證基本RS觸發(fā)器圖44-15 雙相時(shí)鐘脈沖由路仿直由路按表44-7J、K端接-R飛QQ1tO131,tO1100表44-7數(shù)據(jù)記錄表J KCPQn=0Qn=100n1tO01n1tO10n1tO11n1tO表44-8數(shù)據(jù)記錄表DCPJ+1QQn=0Qn=101T011T0 表44-9數(shù)據(jù)記錄表用兩個(gè)與非門組成基本 RS觸發(fā)器，如圖44-1所示，輸入端 -R、一S接邏輯開關(guān)，輸出端Q、g接邏輯電平顯示器, 所示要求測試并做記錄。2. 測試雙JK觸發(fā)器74LS112邏輯功能測試Rd、飛。的復(fù)位、置位功能取74LS112中的一只JK觸發(fā)器，把"Rd、一Sd、邏輯開關(guān)

13、，CP端接單次脈沖源，Q、Q端接至邏輯電平顯 示器。首先令 Rd=0( Sd=1)和Sd=0( Rd=1)，記錄此時(shí)的輸 出狀態(tài)，然后保持復(fù)位端某一狀態(tài)不變，任意改變J、K及CP的數(shù)據(jù)，觀察 Q、"Q的狀態(tài)。自擬表格記錄。(2) 測試JK觸發(fā)器的邏輯功能參照表44-8，改變J、K、CP端的數(shù)據(jù)，觀察 Q、"Q 狀態(tài)的變化是否發(fā)生在 CP脈沖的下降沿(即CP由1 t0), 并把Q、P的狀態(tài)記錄下來。(3) 測量T'觸發(fā)器的邏輯功能。讀者自行將JK觸發(fā)器接成T '觸發(fā)器。把1HZ的連續(xù)脈沖從 CP端輸入，記錄Q端的變化。再把1kHz的連續(xù)脈沖從 CP端輸 入，用雙蹤示波器觀察 CP、Q、-Q端波形，注意相位關(guān)系并描繪出來。3. 測試雙D觸發(fā)器74LS74邏輯功能(1) 測試"RdSd的復(fù)位、置位功能測試方法參照J(rèn)K觸發(fā)器的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，自擬表格記錄。(2) 測試D觸發(fā)器的邏輯功能參照表44-9進(jìn)行測試，觀察觸發(fā)器狀態(tài)的變化是