触发器及其应用

实验6　触发器及其应用

【实验目的】

（1）掌握JK触发器和D触发器的逻辑功能

（2）熟悉触发器之间相互转换的方法

（3）学习用集成触发器构成计数器的方法

【实验所用仪器及元器件】

（1）计算机

（2）直流稳压电源

（3）数字电路实验板

（4）74LS74、74LS112

【实验原理】

触发器具有两个稳定状态，用以表示逻辑状态“1”和“0”，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态，它是一个具有记忆功能的二进制信息存贮器件，是构成各种时序电路的最基本逻辑单元。

1.JK触发器

在输入信号为双端的情况下，JK触发器是功能完善、使用灵活和通用性较强的一种触发器。本实验采用74LS112双JK触发器，是下降边沿触发的边沿触发器，其引脚分布及逻辑符号如图6－20所示，其功能如表6－16。

图6－20　74LS112双JK触发器引脚排列及逻辑符号

表6－16　JK触发器的功能表

注：×表示任意态；↓表示高到低电平跳变；↑表示低到高电平跳变。

Qⁿn）表示现态；Q^n＋1＋1）表示次态；φ表示不定态。

JK触发器的状态方程为Q^n＋1＝J Qⁿ＋KQⁿ，J和K是数据输入端，是触发器状态更新的依据，若J、K有两个或两个以上输入端时，组成“与”的关系。Q与为两个互补输出端。通常把Q＝0、＝1的状态定为触发器“0”状态；而把Q＝1，Q＝0定为“1”状态。JK触发器常被用作缓冲存储器，移位寄存器和计数器。

2.D触发器

在输入信号为单端的情况下，D触发器用起来最为方便，其状态方程为Qn＋1＝Dn，其输出状态的更新发生在CP脉冲的上升沿，故又称为上升沿触发的边沿触发器，触发器的状态只取决于时钟到来前D端的状态，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。有很多种型号可供各种用途的需要而选用，如双D触发器74LS74、四D触发器74LS175、六D触发器74LS174等。

图6－21为双D触发器74LS74的引脚排列及逻辑符号，功能如表6－17。

图6－21　74LS74引脚排列及逻辑符号

表6－17　74LS74的功能表

3.触发器之间的相互转换

在集成触发器的产品中，每一种触发器都有自己固定的逻辑功能。但可以利用转换的方法获得具有其它功能的触发器。例如将JK触发器的J、K两端连在一起，并认它为T端，就得到所需的T触发器。如图6－22（a）所示，其状态方程为。T触发器的功能如表6－18。

由功能表可见，当T＝0时，时钟脉冲作用后，其状态保持不变；当T＝1时，时钟脉冲作用后，触发器状态翻转。所以，若将T触发器的T端置“1”，如图6－22（b）所示，即得T′触发器。在T′触发器的CP端每来一个CP脉冲信号，触发器的状态就翻转一次，故称之为反转触发器，广泛用于计数电路中。

图6－22　JK触发器转换为T、T′触发器

表6－18　T触发器的功能表

同样，若将D触发器端与D端相连，便转换成T′触发器。如图6－23所示。

JK触发器也可转换为D触发器，如图6－24。

图6－23　D转成T′

图6－24　JK转成D

4.用D触发器构成异步二进制加／减计数器

图6－25是用四个D触发器构成的四位二进制异步加法计数器，它的连接特点是将每只D触发器接成T′触发器，再由低位触发器的端和高一位的CP端相连接。

图6－25　四位二进制异步加法计数器

若将图6－25稍加改动，即将低位触发器的Q端与高一位的CP端相连接，即构成了一个4位二进制减法计数器。

【实验内容】

1.测试双JK触发器74LS112逻辑功能

（1）测试的复位、置位功能

将JK触发器的、J、K端接拨码开关，CP端接按键，Q端接至发光二极管。要求改变（J、K、CP处于任意状态），并在或作用期间任意改变J、K及CP的状态，观察Q、状态。自拟表格并记录。

（2）测试JK触发器的逻辑功能，并记录在表6－19中。

表6－19　JK触发器功能测试记录

按表6－19的要求改变J、K、CP端状态，观察Q、状态变化，观察触发器状态更新是否发生在CP脉冲的下降沿（即CP由1→0），在表中记录测试结果。

（3）将JK触发器的J、K端连在一起，构成T触发器。

在CP端输入100kHz方波，用双踪示波器观察CP、Q、端波形，注意相位关系，在坐标纸上画出这3路信号的同步波形。

2.测试双D触发器74LS74的逻辑功能

（1）测试的复位、置位功能

测试方法同实验内容1的（1），自拟表格记录。

（2）测试D触发器的逻辑功能

按表6－20要求进行测试，并观察触发器状态更新是否发生在CP脉冲的上升沿（即由0→1），在表6－20中记录测试结果。

表6－20　D触发器动能测试记录

（3）将D触发器的端与D端相连接，构成T′触发器。

测试方法同实验内容1的（3），画出CP、Q、的同步波形。

3.用D触发器设计并实现一个4位二进制异步加法计数器

在CP0端输入100kHz连续脉冲，用双踪示波器观察CP₀、Q₀、Q₁、Q₂、Q₃端波形，注意相位关系，在坐标纸上画出这5路信号的同步波形。