项目5 由触发器构成的改进型抢答器的制作

由触发器构成的改进型抢答器的制作五目项目录学习目标项目要求项目引导项目学习制作指导项目验收学习目标

能借助资料读懂常用集成触发器产品的型号，明确各引脚功能。

能完成触发器构成的改进型抢答器的制作。

会正确选用集成触发器产品及相互替代。知识目标能力目标了解基本触发器的电路组成，理解触发器的记忆作用；熟悉基本RS触发器、同步RS触发器、边沿D触发器和边沿JK等触发器的触发方式及逻辑功能；掌握常用集成触发器的正确使用及相互转换。返回项目要求由集成触发器构成的改进型抢答器中，S1、S2、S3、S3为4路抢答操作按钮。任何一个人先将某一按钮按下，则与其对应的发光二极管（指示灯）被点亮，表示此人抢答成功；而紧随其后的其他开关再被按下均无效，指示灯仍保持第一个开关按下时所对应的状态不变。S5为主持人控制的复位操作按钮，当S5被按下时抢答器电路清零，松开后则允许抢答。返回设计并制作可由主持人控制的三人抢答器电路，要求如下：项目引导返回（1）小组制订工作计划。（2）识别改进型抢答器原理图，明确元器件连接和电路连线。（3）画出布线图。（4）完成电路所需元器件的购买与检测。（5）根据布线图制作抢答器电路。（6）完成抢答器电路功能检测和故障排除。（7）通过小组讨论完成电路的详细分析及编写项目实训报告。虚拟工作室返回由触发器构成的改进型抢答器电路图项目学习[知识链接1]

触发器的基础知识返回[知识链接2]常用集成触发器的产品简介[知识拓展]不同触发器之间的转换返回[知识链接1]

触发器的基础知识触发器的基本特性和作用1、触发器的基本特征(1)有两个稳定状态(简称稳态)，正好用来表示逻辑

0

和

1。(2)在输入信号作用下，触发器的两个稳定状态可相互转换(称为状态的翻转)。输入信号消失后，新状态可长期保持下来，因此具有记忆功能，可存储二进制信息。一个触发器可存储1位二进制数码返回2、触发器的作用（2）触发器有记忆功能，由它构成的电路在某时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，还与电路原来状态有关。而门电路无记忆功能，由它构成的电路在某时刻的输出完全取决于该时刻的输入，与电路原来状态无关。（1）触发器和门电路都是构成数字电路的基本单元。触发器的类型根据逻辑功能不同分为

RS

触发器

D

触发器

JK

触发器

T

触发器

T

触发器根据触发方式不同分为电平触发器边沿触发器主从触发器根据电路结构不同分为基本

RS

触发器同步触发器主从触发器边沿触发器触发器逻辑功能的描述方法主要有特性表、特性方程、驱动表(又称激励表)、状态转换图和波形图(又称时序图)等。返回1、电路结构和逻辑符号由两个与非门的输入端、输出端交叉连接构成。(反馈)信号输入端，低电平有效。互补输出端：Q=0、Q=1的状态称“0”态，Q=1、Q=0的状态称“1”态。一、基本RS触发器返回1001①RD=0、SD=1时：不论触发器原来处于什么状态次态都将变成“0”态，这种情况称将触发器置“0”或复位。RD端称为触发器的置“0”端或复位端(低电平有效)。2、工作原理RD

SDQn+10

10返回0110RD

SDQn+10101

01②RD=1、SD=0时：不论触发器原来处于什么状态次态都将变成“1”态，这种情况称将触发器置“1”或置位。SD端称为触发器的置“1”端或置位端(低电平有效)。返回1110③RD=1、SD=1时：触发器保持原有状态不变，即原来的状态被触发器存储起来，这体现了触发器具有记忆能力。RD

SDQn+10101011

1保持10返回0011RD

SDQn+101010111保持0

0不定？④RD=0、SD=0时：Qn+1=Qn+1=1，不符合触发器的互补输出关系。并且当RD、SD同时由0变为1时，由于两与非门的延迟时间不等，使触发器的次态不确定。这种情况是不允许的。因此规定RS触发器要遵循

RD+SD=1的约束条件。返回1.状态转移真值表3、基本RS触发器的功能描述

将触发器的次态Qn+1与现态Qn，以及输入信号之间的逻辑关系用表格的形式表示出来，称为状态转移真值表，简称状态表或真值表。基本RS触发器状态真值表RDSDQnQn+1功能000×不允许001×0100Qn+1＝0置“0”01101001Qn+1＝1置“1”10111100Qn+1＝Qn保持1111RDSDQn+100不定01010111Qn简化真值表要记住！返回次态Qn+1的卡诺图2.特征方程

描述触发器逻辑功能的函数表达式称为特征方程，又称状态方程或次态方程。返回

描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为状态转移图，简称状态图。013.状态转移图（状态图）RD=×SD=1RD=1SD=×RD=0,SD=1RD=1,SD=0圆圈表状态箭头表转移方向标注表转移条件返回RDSDQQ置1置0置1置1置1保持不允许

工作波形图又称为时序图，是描述触发器的输出状态随时间和输入信号变化的规律的图形。4.波形图返回基本RS触发器的优缺点优点缺点电路简单，是构成各种触发器的基础。1.输出受输入信号直接控制，不能定时控制。即不能在要求的时间或时刻由输入信号控制输出信号。2.有约束条件。这下清楚多了！返回RDSD1、电路结构和逻辑符号二、同步RS触发器所谓同步触发器就是要求只有在同步信号到达时，触发器的状态才能发生变化。而这个同步信号叫做时钟信号（时钟脉冲），用CP表示。返回2、工作原理——电平触发方式3、功能描述（1）特征方程（CP＝1时）RSQn+100Qn01110011不定（2）状态真值表（CP＝1时）①CP＝0时，RD=SD=1，触发器保持原来状态不变。②CP＝1时，RD=R，SD=S工作情况与基本RS触发器相同。返回不变不变不变不变不变不变置1置0置1置0不变（3）状态转移图（CP=1）（4）波形图（设初态为0）01R=×S=0R=0S=×R=1,S=0R=0,S=1返回4、同步RS触发器存在的问题－－空翻现象在一个时钟脉冲周期（CP=1）中，触发器发生多次翻转的现象叫做空翻。

由于在CP=1期间，G3、G4门为“开门”，都能接收R、S信号。所以，如果在CP=1期间R、S发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。

为避免计数混乱，要求每来一个CP脉冲，触发器只发生一次翻转。

CP脉冲的宽度（CP＝1）应限制在2tpd≤tCP≤3tpd。

返回解：[例]试对应输入波形画出下图中Q端波形(设触发器初始状态为0)。QQ1DDC1CPDCPQCP

=

0，同步触发器状态不变触发器初始状态为0CP

=

1，同步

D

触发器次态跟随

D

信号同步触发器在CP=1期间能发生多次翻转，这种现象称为空翻。返回主触发器从触发器三、主从RS触发器1．电路结构及符号由两级同步RS触发器串联组成。两者互反，使两个触发器工作在两个不同的时区内。返回G5-G8组成主触发器。G1-G4组成从触发器2．主从触发器的特点（1）主从触发器的翻转是在CP由1变0时刻（CP下降沿）发生的。（2）CP一旦变为0后，主触发器被封锁，其状态不再受R、S影响，因此不会有空翻现象。主从RS触发器电路符号返回四、边沿触发器CPt电平控制触发边沿控制触发（两种方式）tx电平触发触发方式改变SRQCP1SC11RQSRQCP1SC11RQ或返回返回[知识链接2]常用集成触发器的产品简介一、集成JK触发器1、引脚排列和逻辑符号74LS112双JK触发器74LS112双JK触发器每片集成芯片包含两个具有复位、置位端的下降沿触发的JK触发器，通常用于缓冲触发器、计数器和移位寄存器电路中。信号输入端信号输出端直接置0端直接置1端下降沿触发74LS112双JK触发器的引脚排列图和逻辑符号图应用演示2、逻辑功能特征表JKQnQn+100001111001100110101010101001110特征方程JK触发器波形图保持置0置1翻转JKQn+100110101Qn

（保持）0（置0）1（置1）

（翻转）JK触发器特征：1）全零保持，全1翻转2）01置零，10置1。返回二、集成D触发器1、引脚排列和逻辑符号目前国内生产的集成D触发器主要是维持阻塞型。这种D触发器都是在时钟脉冲的上升沿触发翻转。常用的集成电路有74LS74双D触发器、74LS75四D触发器和74LS76六D触发器等。74LS74双D触发器你能说出74LS74逻辑符号图中各脚的用途吗？考考你返回74LS74双D触发器的引脚排列图和逻辑符号图应用演示2、逻辑功能真值表（特征表）特征方程DQnQn+1001101010011D触发器波形图你发现了什么？D触发器特征：跟随D返回举例例：已知D触发器输入CP、D的波形如下图所示。试画出Q端的波形（设初态Q=0）。74LS175四D触发器的引脚排列图返回练一练JK触发器及CP、A、B、C、的波形如图5.18所示，设Q的初始状态为0。（1）写出电路的特性方程；（2）画出Q的波形。返回[知识拓展]不同触发器之间的转换JK触发器

D触发器JK触发器的特征方程D触发器的特征方程条件：J=D,K=DDCP门电路返回2.JK触发器

T、T′触发器JK触发器的特征方程T触发器的特征方程条件：令J=T，K=TTCP门电路1T′触发器返回3.D触发器

JK触发器JK触发器的特征方程D触发器的特征方程条件：返回

4.D触发器

T触发器D触发器的特征方程T触发器的特征方程条件：异或返回制作指导返回安装（1）检测与查阅器件。用数字集成电路测试仪检测所用的集成电路。通过查阅集成电路手册，标出电路图中各集成电路输入、输出端的引脚编号。（2）根据改进型抢答器电路原理图，画出安装布线图。（3）根据安装布线图完成电路的安装。先在实训电路板上插接好IC器件。在插接器件时，要注意IC芯片的豁口方向（都朝左侧），同时要保证IC管脚与插座接触良好，管脚不能弯曲或折断。指示灯的正、负极不能接反。在通电前先用万用表检查各IC的电源接线是否正确。安装与调试调试（1）通电后，按下清零开关S5后，所有指示灯灭。（2）分别按下S1、S2、S3、S4各键，观察对应指示灯是否点亮。（3）当其中某一指示灯点亮时，再按其他键，观察其他指示灯的变化。参考电路图返回项目验收内容一：IC的识别与检测（1）简述