门电路、触发器的应用

1、何鸿博w 实验题目：w 专业班级： w 实验人：w 合作者：w 实验地点：w 实验台号：w 日期：门电路、触发器及其应用门电路、触发器及其应用EDA实验室实验室w 1、测试基本R-S触发器逻辑功能，体会电平触发情况。w 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。 w 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。 w 4、JK触发器与T触发器、D触发器的转换。 w 5、设计单发脉冲发生器。实 验 目 的w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

2、”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）。w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DSw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

3、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1A1B1Y2A2B2Y3A3B3Y4A4B4Y74LS00引脚排列图引脚排列图w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。w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PRECLR（A）基本形式）基本形式74ls74采用的电路采用的电路110001实 验 原 理w

4、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封装结构图封装结构图电路符号电路符号w（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+5VGNDwJK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

5、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采用的电路结构采用的电路结构电路符号电路符号wJK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nnnQKQJQ1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”0SD1RD清零1SD0RDnQnQCPJ00110

6、011K00001111Qn010101Qn+1Qn011100实 验 原 理w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。w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。w逻辑表达式： nnnQKQJQ1w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w 问题1：观察图中

7、器件引脚标识与封装的引脚是否相符，如不符请修改。（B）（C）（A）w 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：wT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nnnQTQTQ1w 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。 1B 1AY11100100实验内容与方法1A1B1Y2A2B2Y3A3B3Y4A 4B4YSw用两个与非门（

8、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。w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。 RSw用一个与非门（74LS00），按下图连接电路。w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。 1A1B1Y2A2B2Y3A3B3Y4A 4B4YQCP个数012345CP状态0Q状态0实验内容与方法w（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。w按下表的要求在C端

9、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。w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。CP个数012345CP状态0Q状态0实验内容与方法w T触发器触发器w（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。w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。w问题问题4：在这里设计的是w （4）设计性质实验：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

10、实验接线。w 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w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，。w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w 区分器件：区分器件：74LS10为四个两输入与非门（为四个两输入与非门（14脚），脚），74LS112为为JK触发器触发器（16脚），脚），74LS74为为D触发器（触发器（14脚）。脚）。w 接线检验：接线检验：应把要接入的线先连接到电平指示灯与电源应把要接入的线先连接到电平指示灯与电源+5V之间，如指之间，如指示

11、灯亮，说明线是好的，即可接入电路。示灯亮，说明线是好的，即可接入电路。w 接线次序：接线次序：首先接入电源首先接入电源+5V和地（和地（GND），然后以信号传输次序从输），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。到下一级的输入，最后的输出接到电平显示灯。w 问题检查：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，是否连

12、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，如我们要检查出说明这个门电路是好的，如我们要检查74LS10，就在，就在1A和和1B端分别端分别输入输入“1”和和“0”；“1”和和“1”两组数据，如输出两组数据，如输出1Y显示显示“亮亮”与与“不亮不亮”（即（即“1”和和“0”），说明这个门电路是好的，这样依次可查），说明这个门电路是好的，这样依次可查处问题所在。处问题所在。实 验 要 点w 1、列表整理各触发器的逻辑功能。w 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。w 3、如何判断RD、SD端是低电平有效还是高电平有效？w 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w寄存器设计：w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