&&& 实验教学
实验四 触发器电路及功能转换
一、实验目的
1.验证基本触发器的逻辑功能，测试方法。
2.掌握触发器的分类——基本触发器和时钟触发器。
3.掌握时钟触发器不同逻辑功能之间的相互转换。
4.设计用JK触发器和其他逻辑门组成D触发器。
二、实验原理
触发器是具有记忆作用的基本单元，在时序电路中是必不可少的。触发器具有两个基本性质：①在一定的条件下，触发器可以维持在两种稳定状态（0或1状态）之一而保持不变；②在一定的外加信号作用下，触发器可以从一种状态转变成另一稳定状态（1→0或0→1）。因此，触发器可记忆二进制的0或1，被用作二进制的存贮单元。
触发器可以根据时钟脉冲输入分为两大类：一类是没有时钟输入端的触发器，称为基本触发器，另一类有时钟脉冲输入端的触发器，称为时钟触发器。
1.基本触发器
与非门组成的基本触发器
由两个与非门组成的基本触发器如图25，它有两个输出端（Q和Q），两个输入端（S和R），逻辑功能见表9所示。
由表9可知：1)当S=R=
1时，该触发器保持原先的1或0状态不变，即稳定状态。
表9 由与非门组成的基本触发器功能表
（a）逻辑图 （b）国标符号 （c）惯用符号
图25 由与非门组成的基本触发器
2）S=1，R端输入负脉冲，则不管原来为1或0状态，由于与非门“有低出高，全高出低”新状态一定为：Q为0状态，Q为1状态。
3）R=1，S端输入负脉冲，则不管源来Q为何状态，新状态一定为Q
= 1，Q= 0。
4）当S、R同时输入由高到低电平，这时Q
=Q= 1，尔后，若S、R同时由低变高，则Q的状态有可能为1，也可能为0，这取决于两个与非门的延时传输时间，这一状态，对触发器来说是不正常的，在使用中应尽量避免。
2.时钟触发器
时钟触发器按逻辑功能分,有以下五种：① SR；② D；③ JK；④ T；⑤ T′。
它们的触发方式,往往取决于该时钟触发器的结构,通常有三种不同的触发方式：①电平触发（高电平触发、低电平触发）,②边沿触发（上升沿触发、下降沿触发）,③主从触发。
（1）时钟触发器的逻辑功能
1) SR触发器
图26示出了同步式结构的SR触发器逻辑电路图。CP是时钟输入端,平时为低电平,这迫使门G3、G4均为高电平输出,于是由G1和G2交叉藕合组成的基本触发器维持原状态不变。当CP为高电平,即时钟（正）脉冲出现时,G3或（和）G4输出端才可能出现低电平（取决于当时的控制输入S和R）,触发器的状态才可能发生变化。
SR触发器的功能表、驱动表如表11和表12所示。
其特性方程为：
表11 SR触发器功能表
表12 SR触发器驱动表
图26 SR触发器（同步式）
D触发器是由SR触发器演变成的,是R=S条件下的特例,其逻辑电路如图27。功能表和驱动表分别示于表13和表14。
D触发器的特性方程是：Qn+1= D
图27 D触发器（同步式）
表13 D触发器功能表
表14 D触发器驱动表
3) JK触发器
JK触发器的控制输入端为J和K,它也是从SR触发器演变而来的,是针对SR逻辑功能不完善的又一种改进。其逻辑图见图28所示,功能表和驱动表分别见表15和表16。
JK触发器的特性方程是：Qn+l= JQn+KQn
图28 JK触发器（同步式）
表15 JK触发器功能表 表16 JK触发器驱动表
4)T和T′触发器
T触发器可以看成是 J = K条件下的特例,它只有一个控制输入端T。图29为T触发器的逻辑图,表17和表18分别为其功能表和驱动表。
T触发器的特性方程是：Qn+1=TQn+TQn
表17 T触发器功能表
表18 T触发器驱动表
图29 T触发器（同步式）
T触发器的逻辑功能可以概括为：T = 0时,保持,Qn+1= Qn；T= 1时,翻转,Qn+1=Qn。
如果T输入端恒为高电平,T触发器就成了所谓T′触发器。T′触发器可以看成T触发器T恒等于1条件下的特例,它没有控制输入端,因而也就没有驱动表可言。其特性方程是：Qn+1=Qn
（2）时钟触发器的触发方式
时钟触发器的触发方式有三种：即电平触发、边沿触发和主从触发。
1)电平触发
电平触发可以分高电平触发和低电平触发两种。图26所示的RS触发器（同步式）,其触发方式就是高电平触发,如RS触发器为或非门构成,则其触发方式就用低电平触发。
2)边沿触发
边沿触发分上升沿触发和下降沿触发。有些触发器仅在时钟脉冲CP的上升沿（0→1变化边沿↑）才能接受控制输入信号,改变状态,称为上升沿触发器。有些触发器,仅在时钟脉冲CP的下降沿（1→0变化边沿↓）才能接受控制输入信号,改变状态。这种触发方式称为下降沿触发方式。
3)主从触发方式
主从触发器内部电路结构含主触发器和从触发器,在CP脉冲输入高电平期间,主触发器接受控制输入信号,CP下降沿时刻从触发器可以改变状态一一向主触发器看齐。
三、实验内容与步骤
1.基本触发器
（1）由与非门组成的基本触发器
将74LS00 2输入四与非门集成片插入IC空插座中,接上电源和地线。按图25接线,其中输出端Q和Q分别接两只发光二极管,输入端S、R分别接逻辑开关K1、K2按表9分别拨动逻辑开关K1和K2,输入S和R的状态,观察输出Q和Q的状态并记录。
2.时钟触发器
常用上升沿触发的74LS74双D功能的触发器和下降沿触发的74LS112双JK触发器。
（1）D触发器
将74LS74集成片插入IC空插座中,管脚排列图如图30所示,其中1D、1Rd
、1Sd 分别接逻辑开关K1、K2、K3,1CP接单次脉冲,输出1Q和1Q分别接二只发光二极管LED。VCC和GND接5V电源的“+”和“－”。
图30 74LS74双D触发器管脚排列图
接通电源,按下列几步验证D触发器功能。
1)置1Sd（K3）=1,1Rd
(K2)=0,则Q=0,按动单次脉冲,Q和Q状态不变,改变1D（K1）,Q和Q
2)置1Sd（K3）=0,1Rd（K2）=1,则Q=1；按动单次脉冲或改变1D（K1）,Q和Q状态不变。
3)置1Sd（K3）=1,1Rd（K2）=1,若1D（K1）=1,按动单次脉冲,则Q=1,若1D（K1）=0,
按动单次脉冲,则Q=0。
4)把1D接到K1的导线去掉,而把Q和1D相连接,输入（按动）单次脉冲,Q这时在脉冲上升沿时
翻转,即Qn+1=Qn。
（2）JK触发器
将74LS112集成片插入IC空插座中,管脚排列图如图31所示。其中1Rd、1Sd、1J、1K分别接四只逻辑开关K1、K2、K3、K4,1CP接单次脉冲,Q和Q分别接发光二极管,VCC和GND接5V电源的“+”和“－”。
图31 74LS112管脚排列图
1和1为直接置0和置1端,所以当：
1Rd（K1）=0、1Sd（K2）=1时,则Q=0
1Rd（K1）=1、1Sd（K2）=0时,则Q=1
=Sd1时,则分别置：
1J（K3）=0,1K（K4）=1,输入单次脉冲,则在CP下降沿时,Q输出为0。继续输入单次脉冲,Q保持0不变。1J（K3）=1,1K（K4）=0,输入单次脉冲,则在CP下降沿时,Q输出为1。继续输入单次脉冲,Q保持1不变。1J（K3）=1,1K（K4）=1,输入单次脉冲,则在CP下降沿时,Q输出翻转。Qn+1
=Qn。1J（K3）=0,1K（K4）=0,输入单次脉冲,Q状态不变,保持。即若原先Q=1,则Q仍为1；若原先Q=0,则Q仍为0。
（3）不同逻辑功能触发器之间的转换
触发器之间的转换在实际应用中是经常用到的,将JK功能的触发器转换成D、RS、T、T′型功能的触发器,或D功能的触发器转换成JK、RS、T、T′型触发器。
四、注意事项
由与非门组成的基本触发器实验中,当S、R同时由低变高时,Q的状态有可能为1,也能为0,这取决于两个与非门的延时传输时间,这一状态对触发器来说是不正常的,在使用中应尽量避免。
五、实验总结
1.整理实验结果,并进行分析、总结。
2.将设计的JK触发器构成的分频器电路进行验证。
常用基本逻辑门电路功能测试
组合逻辑中规模集成电路
——编码器和译码器
半加器、全加器、数据选
择器及数据分配器
触发器电路及功能转换
计数器及其应用
寄存器、移位寄存器及其应用
<font color="#5时基电路及其应用
数模（D/A）转换器及模数（A/D）转换器实验指导-&触发器电路
触发器的逻辑功能测试及其数字可编程器件验证
一、实验目的
1. 了解触发器的构成方法和工作原理。
2. 熟悉各种触发器的逻辑功能、特性及其相互间的功能转换。
3. 了解数字可编程逻辑器件实现的触发器逻辑功能。
二、预习要求
1. 阅读实验基本原理，复习有关触发器的内容。
2. 熟悉各种触发器的逻辑功能及功能描述方法。
3. 掌握触发器进行逻辑功能转换的方法。
三、实验基本原理
（一）触发器的分类
触发器（ Flip-Flop ）是一种能够存储 1 位二进制码的逻辑电路，是构成时序逻辑电路的基本单元。触发器的种类很多，分类方法也不同。按逻辑功能来分，触发器可分为 RS 触发器、 JK 触发器、 D 触发器和 T 触发器等几种。 RS 触发器具有约束条件 RS ＝ 0 ， D 触发器和 T 触发器的功能比较简单， JK 触发器的逻辑功能最为灵活。
按电路结构来分，触发器又可分为基本 RS 触发器、同步触发器、主从触发器和边沿触发器等。它们的触发翻转方式不同，基本 RS 触发器属于电平触发，同步触发器和主从触发器属于脉冲触发，边沿触发器是脉冲边沿触发，可以是上升沿触发，也可以是下降沿触发。只有了解这些不同的动作特点，才能正确地使用这些触发器。
特别需要指出，触发器的电路结构和逻辑功能是两个完全不同的概念，两者之间没有固定的对应关系。同一种逻辑功能的触发器，可以采用不同电路结构来实现；而同一种电路结构的触发器又可以做成不同的逻辑功能。在选用触发器电路时，不仅要知道它的逻辑功能，还必须知道它的电路结构类型，把握住它的动作特点，作出正确的设计。
表 3-8 　常见几种触发器的性能比较
分析触发器的逻辑功能，通常可采用状态转换真值表、特性方程、状态转换图和波形图等方法。常见的几种触发器的性能比较如表 3-8 所示。在触发器的逻辑符号中表示出了其有效触发信号，如边沿触发的触发器，其时钟 CP 输入端有小三角符号加以表示，上升沿有效触发时，其 CP 输入端直接与小三角相连；下降沿有效触发时，则 CP 是通过小圆圈与小三角相连。
（二）触发器逻辑功能的转换
在实际工作中，有时需要利用手中仅有的单一逻辑功能的触发器去完成其他逻辑功能触发器的功能，这就需要在逻辑功能上进行相互转换。将具有某种逻辑功能的触发器，在其信号输入端加接一逻辑转换电路，就可完成另一触发器的逻辑功能。因为触发器的逻辑功能可以用其特性方程来描述，将一种触发器的特性方程变换为另一种触发器的特性方程，即可实现触发器的功能转换，几种常见的触发器转换如表 3-9 所示。
表 3-9 　　触发器的转换
转换后的触发器
T′ 触发器
下面以 JK 触发器转换为 D 触发器为例来加以说明。
JK 触发器的特性方程为　　　　　　
D 触发器的特性方程为
变换表达式，使 D 触发器特性方程的形式与 JK 触发器的特性方程相同，即
比较上两式可知，只要令 ，则两触发器的特性方程即可相同， JK 触发器即转换为 D 触发器。
（三）利用 CPLD 器件实现触发器的功能
由第一章第三节可知，在 CPLD 内部的宏单元中含有许多可编程触发器，通过对器件编程可以很方便地把 CPLD 定义为各种不同逻辑功能的触发器。实验室提供一片预先设计了 D 触发器 (74LS74) 和 JK 触发器 (74LS 112) 的 MAX7128 （或其它 CPLD 芯片）。
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第十讲 基本RS触发器
来源：www.elecfans.co
作者：本站日 16:16
[导读] 第十讲 基本RS触发器
第4章 集成触发器内容提要4.1 概述一、触发器的概念触发器有三个基本特性：二、触发器的两个
第十讲 基本RS触发器
第4章 集成触发器内容提要4.1 概述一、触发器的概念触发器有三个基本特性：二、触发器的两个稳定状态1状态：0状态：三、触发器的逻辑功能描述：四、触发器的分类：4.2 触发器的基本形式4.2.1 基本RS触发器一、由与非门组成的基本RS触发器1．电路结构2．逻辑功能 3．特性表二、由或非门组成的基本RS触发器4.2.2 同步触发器一、同步RS触发器1．电路结构2．逻辑功能3．驱动表4．特性方程5．状态转换图
第4章 集成触发器内容提要触发器：具有记忆功能的基本逻辑单元。基本RS触发器的电路结构、工作原理、逻辑功能。各种触发器的逻辑功能、触发方式。简单介绍触发器的应用。4.1 概述一、触发器的概念复习：组合电路的定义？构成其电路的门电路有何特点？组合电路与时序电路的区别？门电路：在某一时刻的输出信号完全取决于该时刻的输入信号，没有记忆作用。触发器：具有记忆功能的基本逻辑电路，能存储二进制信息（数字信息）。触发器有三个基本特性：（1）有两个稳态，可分别表示二进制数码0和1，无外触发时可维持稳态；（2）外触发下，两个稳态可相互转换（称翻转），已转换的稳定状态可长期保持下来，这就使得触发器能够记忆二进制信息，常用作二进制存储单元。 三、触发器的逻辑功能描述：特性表、激励表（又称驱动表）、特性方程、状态转换图和波形图（又称时序图）四、触发器的分类：根据逻辑功能不同：RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器和 触发器等。触发方式不同：电平触发器、边沿触发器和主从触发器等。电路结构不同：基本RS触发器，同步触发器、维持阻塞触发器、主从触发器和边沿触发器等。4.2 触发器的基本形式4.2.1 基本RS触发器
一、由与非门组成的基本RS触发器1．电路结构电路组成：两个与非门输入和输出交叉耦合（反馈延时）。如图4.2.1（a）所示。逻辑符号：图（b）所示。
2．逻辑功能 复习：与非门的逻辑功能？用DLCCAI或EWB演示基本RS触发器的逻辑功能。（10分钟）工作原理。（边分析边列特性表。以下文字不写板书。）
表4.2.1 与非门组成的基本RS触发器的特性表 二、由或非门组成的基本RS触发器
电路构成：两个或非门的输入和输出交叉耦合而成，图4.2.2（a）所示。逻辑符号：图（b）所示。
提问：或非门的逻辑功能？工作原理在与非门实现的基本RS触发器的基础上稍作变化。
或非门组成的基本RS触发器的特性表
4.2.2 同步触发器为何要用同步触发器？基本RS触发器的触发方式：端的输入信号直接控制。（电平直接触发）在实际工作中，要求触发器按一定的节拍翻转。措施：加入时钟控制端CP，触发器的状态翻转按CP节拍。同步触发器（时钟触发器或钟控触发器）：具有时钟脉冲CP控制的触发器。CP：控制时序电路工作节奏的固定频率的脉冲信号，一般是矩形波。同步：因为触发器状态的改变与时钟脉冲同步。同步触发器的翻转时刻：受CP控制触发器翻转到何种状态：由输入信号决定一、同步RS触发器1．电路结构基本RS触发器 + 两个钟控门G3、G4，如图4.2.3（a）所示。逻辑符号：图（b）所示。钟控端（CP端）：时钟脉冲输入端。
2．逻辑功能
工作原理。（边分析边列特性表。以下文字不写板书。）当CP＝0时，G3、G4被封锁，都输出1，触发器的状态保持不变，
表4.2.2 同步RS触发器的特性表
4．特性方程
5．状态转换图触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状不变时，对输入信号（R、S）提出的要求。根据驱动表可画出状态转换图。
圆圈：触发器的稳定状态箭头：在CP作用下状态转换的情况标注的R、S值：触发器状态转换的条件。
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RS/SR双稳态触发器
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RS/SR双稳态触发器
地址和地址的信号状态有什么区别？
问题补充：教科书上一般在地址上用m0.0等,在地址的信号状态用Q0.0等。可如果不用m0.0,直接在地址上用Q0.0经测试也是可以的。那加一个m0.0干什么用呢？
产品版区：
悬赏分:5 | 解决时间： 23:09:17 | 提问者： -
问题ID：101538
RS为复位优先，SR为置位优先，楼主所指地址是指令存放的位置，地址状态是该存放位置是置位还是复位的工作状况。
提问者对于答案的评价：还是不明白，不过就看着这个顺眼，其他的回答都是面上的东西，我也知道。我试验过两个地址设成一样也是可以正常工作的，那为什么要设两个呢？
最佳答案作者回复:看了您对问题的补充，有一个直观的解释是M0.0就是一个内部存储单元，用来存储中间数据的状态0或1，简单地说相当于一个中间继电器，为了调试方便或进行中间状态的指示、转换或存储，例如可以用MOV命令对这些状态为进行存储，用MOV_W指令，输入MW0，输出VW100就是讲M0.0-M1.7存储至VW100中去，总之，每个地址代表的含义，需要从手册中去查。要是用Q0.0能够直接输出，并且不需要中间的状态，就不需要用M标志位。
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地址是指令需要操作的地址区信号状态是这个指定地址区的实际信号值（1/0）
& 07:33:34
(输出线圈)的工作方式与继电器逻辑图中线圈的工作方式类似。如果有能流通过线圈(RLO&=&1)，将置位&地址&位置的位为“1”。如果没有能流通过线圈(RLO&=&0)，将置位&地址&位置的位为“0”。只能将输出线圈置于梯级的右端。可以有多个(最多16个)输出单元。使用---|NOT|---(能流取反)单元可以创建取反输出。复位：只有在前面指令的RLO为“1”(能流通过线圈)时，才会执行&---(&R&)(复位线圈)。如果能流通过线圈(RLO为“1”)，将把单元的指定&地址&复位为“0”。RLO为“0”(没有能流通过线圈)将不起作用，单元指定地址的状态将保持不变。&地址&也可以是值复位为“0”的定时器(T编号)或值复位为“0”的计数器(C编号)。&值位：只有在前面指令的RLO为“1”(能流通过线圈)时，才会执行---(&S&)(置位线圈)。&如果RLO为“1”，将把单元的指定&地址&置位为“1”。&RLO&=&0将不起作用，单元的指定地址的当前状态将保持不变。&RS&&置位优先型RS双稳态触发器&如果R输入端的信号状态为“1”，S输入端的信号状态为“0”，则复位RS(置位优先型RS双稳态触发器)。否则，如果R输入端的信号状态为“0”，S输入端的信号状态为“1”，则置位触发器。如果两个输入端的RLO均为“1”，则指令的执行顺序是最重要的。&RS触发器先在指定&地址&执行复位指令，然后执行置位指令，以使该地址在执行余下的程序扫描过程中保持置位状态。&只有在RLO为“1”时，才会执行S(置位)和R(复位)指令。这些指令不受RLO“0”&的影响，指令中指定的地址保持不变。&SR&&复位优先型SR双稳态触发器&如果S输入端的信号状态为“1”，R输入端的信号状态为“0”，则置位SR(复位优先型&SR双稳态触发器)。否则，如果S输入端的信号状态为“0”，R输入端的信号状态为“1”，则复位触发器。如果两个输入端的RLO均为“1”，则指令的执行顺序是最重要的。SR触发器先在指定&地址&执行置位指令，然后执行复位指令，以使该地址在执行余下的程序扫描过程中保持复位状态。&只有在RLO为“1”时，才会执行S(置位)和R(复位)指令。这些指令不受RLO“0”&的影响，指令中指定的地址保持不变。
& 08:16:43
RS触发器是R和S同时触发时，R端触发优先SR触发器是S和R同时触发时，S端触发优先
& 08:21:29
当然有用了.一般填写M10.0,M10.2，这样就可以了。
& 08:48:14
比如需要置位M0.0，M0.0就是地址，M0.0的状态是1还是0，就是地址的信号状态。
& 09:21:51
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