集成触发器与时序逻辑电路

1实验报告课程名称：数字电子技术基础实验 指导老师：樊伟敏实验名称：触发器应用实验实验类型：设计类 同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的1. 加深理解各触发器的逻辑功能，掌握各类触发器功能的转换方法。

2. 熟悉触发器的两种触发方式（电平触发和边沿触发）及其触发特点。

3. 掌握集成J-K 触发器和D 触发器逻辑功能的测试方法。

4. 学习用J-K 触发器和D 触发器构成简单的时序电路的方法。

5. 进一步掌握用双踪示波器测量多个波形的方法。

二、主要仪器与设备实验选用集成电路芯片：74LS00（与非门）、74LS11（与门）、74LS55（与或非门）、74LS74（双D 触发器）、74LS107（双J —K 触发器），GOS-6051 型示波器，导线，SDZ-2 实验箱。

三、实验内容和原理 1、D →J-K 的转换实验①设计过程：J-K 触发器和D 触发器的次态方程如下： J-K 触发器：n n 1+n Q Q J =Q K +， D 触发器：Qn+1=D 若将D 触发器转换为J-K 触发器，则有：nn Q Q J =D K +。

②仿真与实验电路图：仿真电路图如图1所示。

操作时时钟接秒信号，便于观察。

图1实验名称：触发器应用实验 姓名： 学号： 2③实验结果：2、D 触发器转换为T ’触发器实验①设计过程：D 触发器和T ’触发器的次态方程如下：D 触发器：Q n+1= D ， T ’触发器：Q n+1=!Q n若将D 触发器转换为T ’触发器，则二者的次态方程须相等，因此有：D=!Qn 。

②仿真与实验电路图：仿真电路图如图2 所示。

操作时时钟接秒信号。

③实验结果：发光二极管按时钟频率闪动，状态来回翻转。

3、J-K →D 的转换实验。

课题十四：触发器与时序逻辑电路（二）【学习内容】寄存器用来暂时存放参与运算的数据和运算结果，有无移位的功能又可以分为数码寄存器和移位寄存器，通过重点学习后者，结合二进制计数器，达到使学生熟悉计数器工作。

【学习重点】寄存器的时序电路各类寄存器的工作原理【学习难点】移位脉冲及其时序电路【学习内容】●寄存器用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。

●寄存器常分为数码寄存器和移位寄存器两种，其区别在于有无移位的功能1.数码寄存器(1)电路图形：(见P379图14.2.1)由D触发器（上升沿触发）组成的四位数码寄存器。

(2)工作原理①先复位（清零），使四个触发器FF3~FF0全处于态。

②当“寄存器指令”）正脉冲到来时，四位二进制数d3d2d1d0就存入四个触发器2．移位寄存器(1)电路图(见P379图14.2.2)图14.2.2是由JK触发器组成的四位移位寄存器.(2)工作原理:●设寄存的二进制数为1011,按移位脉冲(即时钟脉冲)的工作节拍从高位到低位依次串行送到D端①工作之初先清零.首先D=1,第一个移位脉冲的下降沿来到时使触发器FF0翻转,Q0=1,其他仍保持0态;②接着D=0,第二个移位脉冲的下降沿来到时使FF0和FF1同时翻转,由于FF1的J=1,FF0的J=0,所以Q1=1,Q0=0,Q2和Q3仍为0;③以后过程如表14.2.1所示,移位一次,存入一个新数码,直到第四个脉冲的下降沿来到时,存数结束.这时,可以从四个触发器的Q端得到并行的数码输出.表14.2.1 移位寄存器的状态表14．3 计数器●计算器能累计输入脉冲的数目，可以进行加法、减法或两者兼有的计数，可分为二进制计数器、十进制计数器及任意进制计算器1.二进制计数器表14.3.1 四位二进制加法状态表(1)异步二进制加法计数器①每一个计数脉冲,最低位触发器翻转一次;②位触发器是在相信的低位触发器从1变为0进位时翻转因此可用四个主从型JK触发器来组成异步二进制加法计数器(如P381图14.3.1所示)(2)进制加法计数器①第一位触发器FF0，每来一个计数脉冲就翻转一次，故J0=K0=1；②第二位触发器FF1，在Q0=1时再来一个脉冲才翻转，故J1=K1=Q0；③第三位触发器FF2，在Q1=Q0=1时再来一个脉冲才翻转，故J2=K2=Q1Q0；④第四位触发器FF3，在Q2=Q1=Q0=1时再一个脉冲才翻转，故J3=K3=Q2Q1Q0 2．十进制计数器表14.3.2 8421码十进制加法计数器的状态表：(1)与二进制加法计数器比较，来第十个脉冲不是由1001变为1010，而是恢复0000。

第8章触发器和时序逻辑电路及其应用习题解答8.1 已知基本RS 触发器的两输入端D S 和D R 的波形如图8-33所示，试画出当基本RS 触发器初始状态分别为0和1两种情况下，输出端Ｑ的波形图。

图8-33 习题8.1图解：根据基本RS 触发器的真值表可得：初始状态为0和1两种情况下，Ｑ的输出波形分别如下图所示：习题8.1输出端Ｑ的波形图8.2 已知同步RS 触发器的初态为0，当S 、R 和CP 的波形如图8-34所示时，试画出输出端Ｑ的波形图。

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图8-34 题8.2图解：根据同步RS 触发器的真值表可得：初始状态为0时，Ｑ的输出波形分别如下图所示：习题8.2输出端Ｑ的波形图8.3 已知主从JK 触发器的输入端CP 、J 和K 的波形如图8-35所示，试画出触发器初始状态分别为0时，输出端Ｑ的波形图。

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图8-35 习题8.3图解：根据主从JK 触发器的真值表可得：初始状态为0情况下，Ｑ的输出波形分别如下图所示：图所示：习题8.3输出端Ｑ的波形图的波形图8.4 已知各触发器和它的输入脉冲CP 的波形如图8-36所示，当各触发器初始状态均为1时，试画出各触发器输出Ｑ端和Q 端的波形。

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图8-36 习题8.4图解：根据逻辑图及触发器的真值表或特性方程，且将驱动方程代入特性方程可得状态方程。

即：（a ）J ＝K ＝1；Ｑn ＋1＝n Ｑ，上升沿触发酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

（ｂ）J ＝K ＝1；Ｑn ＋1＝n Ｑ， 下降沿触发下降沿触发（ｃ）K ＝0，J ＝1；Ｑn ＋1＝J n Ｑ＋K Ｑn ＝1，上升沿触发，上升沿触发 （ｄ）K ＝1，J ＝n Ｑ；Ｑn ＋1＝J nＱ＋K Ｑn ＝n Ｑn Ｑ＋０·Ｑn ＝n Ｑ，上升沿触发，上升沿触发 （ｅ）K ＝Ｑn ，J ＝n Ｑ；Ｑn ＋1＝J n Ｑ＋K Ｑn ＝n Ｑn Ｑ＋０＝n Ｑ，上升沿触发，上升沿触发（ｆ）K ＝Ｑn ，J ＝n Ｑ；Ｑn ＋1＝J n Ｑ＋K Ｑn ＝n Ｑn Ｑ＋０＝nＱ，下降沿触发，，下降沿触发， 再根据边沿触发器的触发翻转时刻，可得当初始状态为1时，各个电路输出端Ｑ的波形分别如图（a ）、（b ）、（c ）、（d ）、（e ）和（f ）所示，其中具有计数功能的是：（a ）、（b ）、（d ）、（e ）和（f ）。

课题十四：【学习内容】触发器按照其稳定工作状态分为多中类型，为了实现一定程序的运算，需要含有记忆功能的元件-触发器，它的输出状态不仅决定于当时的输入状态，而且还与电路的原来工作状态有关。

【学习重点】RS触发器的性质【学习难点】RS触发器的工作波形图RS触发器的“空翻”现象【学习内容】双稳态触发器组合电路和时序电路是数字电路的两大类。

门电路式组合电路的基本单元；触发器是时序电路的基本单元。

触发器按其稳定工作状态可分为双稳定触发器，单稳定触发器，无稳态触发器（多谐振荡器）等。

双稳态触发其按其逻辑功能可分为RS触发器，JK触发器,D触发器和T触发器等；按其结构可分为主从触发器和维持阻塞型触发器等。

基本RS触发器可由两个“与非”门交叉连接而成，如下图所示。

基本RS触发器可由两个“与非”门交叉连接而成，如下图所示。

Q与是基本触发器的输出端，两者的逻辑状态在正常条件下能保持相反。

这种触发器有两种稳定状态：一个状态是Q=1，=0，称为置位状态（“1”态）；另一个状态是Q=0，=1，称为复位状态（“0”态）。

相应的输入端分别称为直接置位端或直接置“1”端（）和直接复位端“0”端（）。

基本RS触发器输出与输入的逻辑关系。

1）=1，=0所谓=1，就是将端保持高电位；而=0，就是在端加一个负脉冲。

设触发器的初始状态为“1”态，即Q=1，=0。

这时“与非”门G2有一个输入端为“0”，其输出端变为“1”；而“与非”门G1的两个输入端全为“1”，其输出端Q变为“0”。

因此，在端加负脉冲后，触发器就由“1”态翻转为“0”态。

如果它的初始态为“0”态，触发器仍保持“0”态不变。

2）=0，=1设触发器的初始状态为“0”态，即Q=0，=1。

这是“与非”门G1有一个输入端为“0”，其输出端Q变为“1”；而“与非”门G2的两个输入端全为“1”，其输出端变为“0”。

因此，在端加负脉冲后，触发器就由“0”态翻转为“1”态。

如果它的初始状态为“1”态，触发器人保持“1”太不变。

时序逻辑电路在实际中的应用时序逻辑电路是一种重要的数字逻辑电路，其特点是电路任何一个时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且与电路的原状态有关，具有记忆功能。

构成组合逻辑电路的基本单元是逻辑门，而构成时序逻辑电路的基本单元是触发器。

时序逻辑电路在实际中的应用很广泛，数字钟、交通灯、计算机、电梯的控制盘、门铃和防盗报警系统中都能见到。

主要介绍典型的时序逻辑部件：集成计数器的识别与应用，集成寄存器的识别与应用；时序逻辑电路的分析和设计。

计数器在计算机及各种数字仪表中应用广泛，具有记忆输入脉冲个数的功能，还可以实现分频、定时等。

计数器种类繁多，按技术体制可分为二进制计数器和N进制计数器；按增减趋势可分为加计数器和减计数器；按技术脉冲引入方式可分为同步计数器和异步计数器。

同步计数器的特点是构成计数器的所有触发器共用同一个时钟脉冲，触发器的状态同时更新，计数速度快；而异步计数的特点是构成计数器的触发器不共用同一个时钟脉冲，所有触发器更新状态的时刻不一致，计数速度相对较慢。

在实际应用中，计数器是以集成电路形式存在的，主要有集成二进制计数器、集成十进制计数器两大类，其他进制计数器可由它们通过外电路设计来实现。

在每一大类计数器中，又以同步与异步、加计数与可逆计数来细分。

寄存器具有接收数码、存放或传递数码的功能，由触发器和逻辑门组成。

其中，触发器用来存放二进制数，逻辑门用来控制二进制数的接收、传送和输出。

由于一个触发器只能存放1位二进制数，因此，存放n位二进制数的n位寄存器，需要n个触发器来组成。

寄存器有数码寄存器和移位寄存器2种。

输入输出方式有并入-并出、并入-串出、串入-并出、串入-串出4种。

当寄存器的每一位数码由一个时钟脉冲控制同时接收或输出时，称为并入或并出。

而每个时钟脉冲只控制寄存器按顺序逐位移入或移出数码时，称为串入或串出。

移位寄存器除了具有存储数码的功能以外，还具有移位功能。

所谓移位功能，是指寄存器里存储的数码能在时钟脉冲作用下依次左移或右移。

第22章触发器和时序逻辑电路10860触发器按其工作状态是否稳定可分为( )。

(a) RS 触发器，JK触发器，D触发器，T触发器(b) 双稳态触发器，单稳态触发器，无稳态触发器(c)主从型触发器，维持阻塞型触发器。

20864 在R D=“0”，S D=“1”时，基本RS触发器( )。

(a) 置“0”(b) 置“1”(c) 保持原状态30869逻辑电路如图所示，分析R D ，S D 的波形，当初始状态为“0”时，t1瞬间输出Q 为( )。

(a) “0”(b) “1”(c) 不定""1DSDt140880逻辑电路如图所示，当R = “0”，S=“1”时，可控RS 触发器（）。

(a) 置“0”(b) 置“1”(c) 保持原状态C(a) (b) (c)60899当S RD D==“1”J=Ｋ=“0”时，C脉冲来到后JK 触发器（）。

(a) “0”态(b) “1”态(c)保持原状态70900当K=SD=R D=“1”J=“0”时，C脉冲来到后JK 触发器的新状态为（）。

(a) “0”态(b) “1”态(c)不定80906逻辑电路如图所示，分析图中C，J，K的波形。

当初始状态为“0”时，输出Q是“1”的瞬间为（）。

(a)t1 (b) t2 (c) t3Ct 1t2t3JK90911逻辑电路如图所示，A=“1”时，C脉冲来到后JK 触发器（）。

(a) 具有计数功能(b) 置“0”(c) 置“1”A100918逻辑电路如图所示，A=“0”时，C脉冲来到后JK 触发器（）。

(a) 具有计数功能(b) 置“0”(c) 置“1”(d) 保持原状态A110926逻 辑 电 路 如 图 所 示，A=“0” 时，C 脉 冲 来 到 后 D 触 发 器（ ）。

(a) 具 有 计 数 器功 能 (b) 置“0” (c) 置“1”A120929逻 辑 电 路 如 图 所 示，A=B=“1”，C 脉 冲 来 到 后 D 触 发 器（ ）。