门电路、触发器的应用PPT课件

-,1,电工电子学实验,何鸿博,-,2,实验五,实验题目：专业班级：实验人：合作者：实验地点：实验台号：日期：,门电路、触发器及其应用,EDA实验室,-,3,一、实验目的,1、测试基本R-S触发器逻辑功能，体会电平触发情况。2、测试双D触发器的逻辑功能，置位端、复位端的功能测试，逻辑功能测试，体会边沿触发特点。3、测试双JK触发器的逻辑功能，直接复位端的功能测试，逻辑功能测试，验证触发方式。4、JK触发器与T触发器、D触发器的转换。5、设计单发脉冲发生器。,实验目的,-,4,1、基本RS触发器,由两个与非门交叉偶合构成的基本RS触发器是无时钟控制低电平直接触发的触发器。基本RS触发器具有置“0”、置“1”和“保持”三种功能。通常称S端为置“1”端，因为S=0时触发器Q端被置“1”；R端为置“0”端，当S=R=1时Q端状态保持不变。右下图（b）是基本RS触发器的图形符号，图中输入端引线上靠近方框的小圆圈是表示触发器用负脉冲“0电平”来置位或复位,即低电平有效，故用SD和RD表示。（注：为保持与EWB中的标识一致，用SD代表即字母上标表示S反）。基本RS触发器也可用两个“或非门”组成，此时为高电平触发有效。,实验原理,-,5,1.1、构成RS触发器的与非门器件结构（74LS00）,在本实验采用的是TTL中速RS触发器74LS00,其器件的封装结构图如下图。在器件中封装的四个二输入的RS触发器，各门电路功能引脚与器件引脚的连接按下图排列，即器件外引线排列图。图中Ucc为外接电源正5V，GND为外接电源地，字母前的数字为封装各门电路的区别号。即：1A代表一号RS触发器的一个输入端。,实验原理,74LS00引脚排列图,-,6,1.2、四输入与非门器件结构（74LS20）,-,7,2、D触发器,基本形式的D触发器一般是由左下图的门电路组成，在这里是由与非门构成的。本实验采用的是TTL型集成触发器74LS74。,它的内部电路如右下图，在图中置位用表示，清零用表示，在时钟脉冲C（CLK）的控制下，把输入D状态，输出到输出端Q，即Qn+1=Dn。,实验原理,（A）基本形式,74ls74采用的电路,1,1,0,0,0,1,-,8,2.1、D触发器结构（74ls74）,实验原理,其逻辑符号及外引线排列如图5-2所示。图中D为输入端,、为输出端。C为时钟脉冲输入端,SD为直接置位端,低电平有效。RD为直接复位端,低电平有效。这种D触发器是利用时钟脉冲C的上升沿触发,其输出状态与C脉冲到达前输入端D的状态相同,74ls74封装结构图,电路符号,-,9,2.3、D触发器的逻辑功能测试,（1）把集成电路74LS74上接入电源，取其中一个D触发器，分别把各功能引脚引出，如右图。即：把C接到手动脉冲按钮；D和置位、清零端接到电平开关（指拨开关）；Q和Q反接到电平显示灯，完成接线检查无误，即可开始测试。,实验内容与方法,+5V,GND,-,10,2.2、D触发器结构（74ls175）,-,11,四位寄存器,-,12,3、JK触发器,JK触发器是在基本RS触发器基础上发展来的，在器件中（74LS112）采用的电路如下图，其电路符号如左下图。由于它改进了电路而克服了RS触发器的不确定状态。图中J、K为输入端,Q、Q为输出端,C为时钟脉冲输入端,用来控制触发器的翻转，在逻辑符号中输入端C加以小圆圈表示利用时钟脉冲的下降沿触发器翻转。S为直接置位端,低电平有效。R为直接复位端,低电平有效。,实验原理,74LS112采用的电路结构,电路符号,-,13,3.1、JK触发器工作原理,JK触发器的信号传送、存储是按下图进行的，其对应的输入与输出之间的逻辑关系为：,实验原理,电平显示灯,电平输入开关,手动脉冲按钮,电平显示灯,电平输入开关,电平显示灯,电平显示灯,置“1”,清零,-,14,2.2、JK触发器功能分析,实验原理,当时钟脉冲来到之前,即C=0时,J、K端的状态不影响触发器输出端的原态。当时钟脉冲来到后,即C=10(下降沿)时刻,输出端Q与输入端J、K的关系如下表所示。逻辑表达式：,JK触发器功能表,-,15,2.3、（74ls112）器件结构,在本实验采用的是TTL中速双J-K触发器74LS112,其逻辑符号与器件的封装结构图如下图。在器件中封装的两个JK触发器的功能引脚与器件引脚按下图排列，即器件外引线排列图。图中Ucc为外接电源正5V，GND为外接电源地，字母前的数字为封装JK触发器的区别号。即：1J代表一号JK的J输入端。,实验原理,问题1：观察图中器件引脚标识与封装的引脚是否相符，如不符请修改。,-,16,4、T触发器,T触发器主要用来计数（逻辑电路符号如A图）,当脉冲C每作用一次就使触发器翻转一次,触发器对C脉冲进行计数。其特性方程：T触发器可由JK触发器构成（如图B）,也可由D触发器构成（如图C）。故不必设计专门的T触发器产品。本实验为区分由JK触发器等构成的T触发器，称其为T触发器。,实验原理,问题2：观察由JK触发器和D触发器构成的T触发器的连接方法图，在图中一处少接了一个“1”信号输入，请补上。,-,17,1、测试与非门的逻辑功能,实验内容与方法,用两个与非门（74LS00）组成基本RS触发器，在器件中选择两个按构成基本RS触发器的原理图进行连线，如左下图，即构成了基本RS触发器。接线完成后按右下表的要求，通过控制指拨开关输入和分别为“1”和“0”进行测试测试，并记录结果。,74LS00,S,-,18,用一个与非门（74LS00），按下图连接电路。接线完成后，在1B端接入1kHz，幅度5V的方波，在1A端分别接逻辑0和逻辑1，用示波器观察1Y的输出，体会控制端的作用。,2、观察与非门的控制特性,74LS00,Q,信号发生器,示波器,-,19,3.1、利用T触发器测试D触发器、JK触发器,实验内容与方法,（3）将D触发器接成T触发器。即把D与Q连接就构成了T触发器，如右图。按下表的要求在C端加入单脉冲，观察Q端翻转次数和C端输入正脉冲个数间的关系，将观察结果记录之。观察由D触发器接成T触发器是正边沿翻转，还是负边沿翻转。,-,20,3.2、T触发器功能测试表,实验内容与方法,T触发器（3）将JK触发器接成T触发器。见右图，将JK触发器的JK端连在一起并置“1”即可。按下表的要求在C端加入单脉冲，观察Q端翻转次数和C端输入正脉冲个数间的关系，将观察结果记录在表中。表中“”和“”代表CP的正跳变和负跳变，数字0、1等代表时钟（CP）的脉冲个数。,问题4：在这里设计的是T触发器，如要设计T触发器，应该怎样连接？,-,21,4.3、竞赛抢答器,（4）设计性质实验：用74LS20构成竞赛抢答器电路，请根据书中的实验电路原理图进行实验接线。请验证抢答器功能，并观察抢答器的工作状况。,实验内容与方法,-,22,-,23,四、实验器件,本次实验需利用实验箱上的电平显示灯、电平输入开关、手动脉冲按钮、+5V电源，。实验器件为74LS00两片，74LS112一片，74LS74两片。,电平输入开关,手动脉冲按钮,电平显示灯（LED灯）,实验器件,电源+5V与GND,-,24,五、实验要点,区分器件：74LS10为四个两输入与非门（14脚），74LS112为JK触发器（16脚），74LS74为D触发器（14脚）。接线检验：应把要接入的线先连接到电平指示灯与电源+5V之间，如指示灯亮，说明线是好的，即可接入电路。接线次序：首先接入电源+5V和地（GND），然后以信号传输次序从输入到输出接好，输入接到电平输入开关（指拨开关），前一级的输出接到下一级的输入，最后的输出接到电平显示灯。问题检查：接线结束后实验，如不能出现正确的实验结果，可先看电源是否连接正确；接线是否接触良好（压紧）；其次检查门电路是否损坏，即把器件中的一个门电路接上输入，再把输出接到显示灯，如有信号输出说明这个门电路是好的，如我们要检查74LS10，就在1A和1B端分别输入“1”和“0”；“1”和“1”两组数据，如输出1Y显示“亮”与“不亮”（即“1”和“0”），说明这个门电路是好的，这样依次可查处问题所在。,实验要点,-,25,六、实验报告,1、列表整理各触发器的逻辑功能。2、总结实验结果，触发器的触发方式。74LS112是沿触发；74LS74是沿触发。3、如何判断RD、SD端是低电平有效还是高电平有效？4、用D触发器构成四位数码寄存器，请画出实验电路原理图。,实验报告,-,26,5、电路设计,寄存器设计：移位寄存器的设计思路是利用寄存器的存储功能，只要将几个寄存器相互串联就得到了移位寄存器。如下图所示，把D触发器的输出与下一位的输入相连，再各位的时钟脉冲并联接出，就完成了移位寄存器电路的连接（即串行输入）。如要实现并行输入，只需将各位的同时输入，各位的输