实验三触发器特性测试

1、葛长赟编写大连东软信息学院电子工程系2016 年 8 月引言数字逻辑是软件工程专业的必修课，为后续课程的实施，为进一步学习各专业后续课程打下基础，是一门理论与实践相结合的课程。通过这门课程的学习，使学生掌握数字电路与系统的基本工作原理和分析设计方法；理解标准的集成电路器件使用方法为后续学习奠定基础。本门课程理论内容包括：数制与码制、逻辑代数基础、组合逻辑电路的分析和设计、各种触发器及时序逻辑电路的分析和设计等，除数制与码制外，每部分内容都配备有相应的实验室实验，帮助学生理解和掌握相关知识内容。本实验指导书旨在对数字逻辑课程的实验进行规范，内容包括：实验目的和要求、设备或环境、实验原理 （项目分

2、析和设计）、 实验内容 （项目实施）等。学生可遵照本实验指导书内容完成相应实验并提交实验报告。10设备与工具这章主要介绍本实验指导书中会用到的硬件设备。信号发生器信号发生器是一台具有高度稳定性、多功能等特点的函数信号发生器。能直接产生正弦波、三角波、方波、斜波、脉冲波，波形对称可调并具有反向输出，直流电平可连续调节。TTL 可与主信号做同步输出。还具有 VCF输入控制功能。频率计可做内部频率显示，也可外测1Hz10.0MHz 的信号频率，电压用LED 显示。万用表万用表是一种多功能、多量程的便携式电子电工仪表，一般的万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻等。有些万用表还可测量电容、电

3、感、功率、晶体管共射极直流放大系数等。数字电路实验箱数字电路实验箱可以为学生提供内容丰富的实验平台，结构设计灵活，可在此平台上搭建电路，完成数字电路课程要求的基本实验。实验三：触发器特性测试1. 能力培养目标理解 RS触发器、 D 触发器、JK触发器的工作原理能正确使用RS 触发器、D 触发器、 JK 触发器2. 项目任务要求（1） 利用与非门构成RS触发器（2） 测试D 触发器的逻辑功能（3） 测试JK 触发器的逻辑功能3. 项目分析（ 1） RS触发器把两个与非门的输入、输出端交叉连接，即可构成基本RS 触发器。 RS触发器的Q 和 Q 应该呈互补关系，但在R = 0、 S = 0 时 Q

4、 和 Q 都为1， 所以此时为非法状态。表 2-5-1 RS 触发器真值表输入输出RSQQ00110101101011QQ74LS00 是最常见的二输入四与非门芯片之一，因此可选用74LS00 芯片。（ 2） D 触发器D 触发器的应用很广，可用作数字信号的寄存、移位寄存、分频和波形发生等。下表中的“X ”表示该引脚的电平无论高低，对输出结果不发生任何作用； “ ”表示该引脚要接到单次脉冲开关，且应为上升沿，按下单次脉冲按钮时输出结果会发生变化。表 2-5-2 D 触发器真值表输入输出PRCLRCKDQQ01XX1010XX0100XX111111011001110XQQ双 D 触发器 74L

5、S74 芯片的引脚结构图如下所示，其中引脚14（ VCC）接 5V 电源，引脚7（ GND）接地。CLR 表示复位信号（清零）， D 表示触发信号， CK 表示时钟信号，PR 表示预置，Q 表示同相位输出，Q表示反相位输出。Vcc2CLR2D2CK2PR2Q2Q141312111098双 D 触发器 74LS7412345671CLR 1D 1CK 1PR 1Q 1Q GND图 2-5-1 74LS74 引脚结构图（ 3） JK触发器JK 触发器具有置0、 置 1、 保持和翻转功能，在各类集成触发器中，JK触发器的功能最为齐全。在实际应用中，它不仅有很强的通用性，而且能 灵活地转换其他类型的触

6、发器。下面分四种情况来分析主从型JK 触发器的逻辑功能。JK 触发器在J=1， K=1 的情况下，来一个时钟脉冲就翻转一次，即具有计数功能。J=0， K=0 时，触发器的状态保持不变。J=1， K=0 时，触发器的状态翻转成1 态。J=0， K=1 时，触发器的状态翻转成0 态。表 2-5-3 JK 触发器真值表输入输出CLRCKJKQQ0XXX01100QQ1101010101111反转11XXQQ【注】 上表中的“ ” 表示该引脚要接到单次脉冲开关，且应为下降沿，按下单次脉冲按钮时输出结果会发生变化。1J 1Q 1Q GND 2K 2Q 2Q141312111098双 JK 触发器 74L

7、S7312345671CK 1CLR 1K Vcc 2CK 2CLR 2J图 2-5-2 74LS73 引脚结构图4）实验设备及材料数电实验箱（含连接线）1 台面包板（含连接线）1 台二输入四与非门74LS001 片双 D 触发器 74LS741 片双 JK 触发器 74LS731 片示波器1 台4. 项目设计（ 1）利用与非门构成RS 触发器利用 74LS00 的两个与非门搭建RS 触发器，输入端R 、 S 接实验箱上的逻辑开关输出，输出端Q 、 Q 接逻辑电平指示灯，电路接线图如下：图 2-5-3 RS 触发器逻辑电路接线图（ 2）测试 D 触发器的逻辑功能74LS74芯片包含两个D 触发

8、器，测试时可任选其中一组触发器。将引脚 CLR（复位端）、 PR（置位端）、 D 接实验箱上的逻辑开关输出，引脚Q、Q 接逻辑状态显示灯，测试电路接线图如下：K1K2K3AKCLR PRQDQCKLED1LED2图 2-5-4 D 触发器逻辑电路接线图如果将输入引脚D 接到连续脉冲信号时，可通过示波器观察D 触发器的输入输出的波形之间的关系，这时需要将引脚D 接到固定脉冲信号源1KHz，引脚CK 接 10KHz，那么输出引脚Q 也呈现连续波形。（ 3）测试 JK 触发器的逻辑功能74LS73芯片包含两个JK触发器，测试时可任选其中一组触发器。将引脚 J、 K、 CLR 接到逻辑开关输出，引脚Q

9、、 Q接逻辑电平指示灯，测试电路接线图如下：JKQLED1CLRQLED2CK图 2-5-5 JK 触发器逻辑电路接线图如果将输入接到连续脉冲信号时，可通过示波器观察D 触发器的输入输出的波形之间的关系，这时需要将引脚CK 接到固定脉冲信号源1KHz，那么输出引脚Q 也呈现连续波形。5. 项目实施（ 1）利用与非门构成RS 触发器按设计的电路接线图连线，按下表中的顺序一步步进行测试，并填写表格。表 2-5-4 RS 触发器测试结果表步骤输入输出RSQQ0111101100有关。根据触发器的定义，Q 和 Q 应互补，因此时为非法状态。（ 2）测试D 触发器的逻辑功能按设计的电路接线图进行连接，将

10、CLR（复位）、 PR（置位）引脚接实验板上逻辑电平输出开关，引脚CK 接单次脉冲开关，引脚Q、 Q 接逻辑电平指示灯，按下表中的步骤依次改变CLR、 PR的电平， 观察现象并记录Q、 Q的值，填写表格。表 2-5-5 D 触发器测试结果表步 骤输入输出CLRPRDCKQQ01XX11XX10XX11XX00XX111110然后在上述步骤的基础上，即 CLR 和 PR均为高电平，将引脚 D 接 1kHz脉冲源，引脚CK 接 10kHz脉冲源，用示波器同时观察CK 端、 Q 端的波形，并画出来。由输入输出波形关系，可观测到Q 的波形在CK 的 发生变化。（ 3）测试JK 触发器的逻辑功能按设计的电路接线图进行连接，74LS73 芯片特殊的地方是：引脚4 接+5V，引脚 11 接地。将引脚J、 K、 CLR 接实验板上逻辑电平输出开关，引脚 CK 接单次脉冲开关，引脚Q、 Q 接逻辑电平指示灯。按下表中的步骤依次改变CLR、 J、 K 的电平，观察现象并记录Q、 Q的值，填写表格。表 2-5-6 JK 触发器测试结果表顺 序输入输出CLRCKJKQQ0XXX100110100101100111111然后在上述步骤的基础上，使 CLR=1 ， J=1， K=1 ， CK 接 1kHz 脉冲源，通过示波