数字电子技术项目教程（第2版）课件 项目四 由触发器构成的抢答器的制作-触发器基础知识

2024/12/12项目四、由触发器构成的抢答器的制作——触发器基础知识

2024/12/12

触发器是一个具有记忆功能的二进制信息存储元件，是构成时序逻辑电路的基本单元。一个触发器能记住 1 位二进制信号（0 或 1），n 个触发器组合在一起就能记忆 n 位二进制信‍号。2024/12/124.1触发器基本知识1.触发器的基本特点（1）它有两个稳定状态。有两个互补输出端，分别用

、

表示，其中

端状态为触发器的状态。

=1、=0称为1态

=0、=1称为0态

==0或

==1称为不定状态

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(2)在外信号作用下，两个稳态可相互转换（称翻转）

(3)它具有记忆功能，无外触发时可维持稳态。2.触发器的分类

(1)按功能分：RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器、T,触发器(2)按结构分：基本触发器、时钟触发器。后者又可分为电平触发和边沿触发两大类。2024/12/12项目四、由触发器构成的抢答器的制作——基本RS触发器2024/12/124.2基本 RS 触发器1.电路组成及符号2024/12/122.逻辑功能分析

为触发信号输入前触发器原来的状态，称为现态，为触发信号输入后，触发器从一种状态翻转到另一种的状态，称为次态。（1）真值表说明0001××0101001001111101012024/12/12（2）特征方程（3）状态转换图（状态图）2024/12/12（4）波形图（时序图）设触发器初态为0

例4-1由与非门构成的基本 RS 触发器输入波形如图 4.5 所示，试画出

和

端的波形（设触发器的初态为 0 态）。2024/12/123.基本 RS 触发器的优缺点

优点：电路简单，是构成其他触发器的基‍础。

缺点：输出受输入信号直接控制，不能定时控制；有约束条‍件。2024/12/122024/12/124.基本RS触发器的应用——消抖动开关电路

2024/12/125.练习(1)用与非门组成的基本RS触发器，设初始状态为0，已知输入、的波形图如图，画出输出波形图。SRD（2）用或非门组成RS触发器如图所示。列出它的真值表，说明功能。写出它的特征方程。画出状态转换图。2024/12/122024/12/12项目四、由触发器构成的抢答器的制作——同步RS触发器

练习：用与非门组成的基本RS触发器，设初始状态为0，已知输入

的波形图如图，画出输出的波形图。2024/12/122024/12/124.3同步 RS 触发器1.电路组成及符号图中

为直接置0端，

为直接置1端，CP 称为时钟脉冲信号。2024/12/122.逻辑功能分析（1）真值表2024/12/12（2）特征方程（3）状态转换图2024/12/12（4）波形图触发器CP、R、S波形如图，则Q的波形如下图所示（设触发器初态为0）。

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同步RS触发器的状态转换分别由R、S和CP控制，其中，R、S控制状态转换的方向，CP控制状态转换的时刻。在CP=0时，触发器不接收信号，保持其状态不变；而当CP=1时，触发器接收输入信号R、S，并随其变化而作相应的变化。

2024/12/123.同步触发器存在的问题（1）空翻现象：在CP=1期间，触发器输出状态的翻转出现两次或两次以上的现象。（2）同步触发器由于 CP 有效时间过长，出现了空翻现象，使触发器的应用受到了限‍制。

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例 4-2同步 RS 触发器的输入波形如下图所示，试画出

端的波形（设触发器的初态0态）。

为了保证触发器可靠地工作，防止出现空翻现象，必须限制输入的触发信号在CP=1期间不发生变化。2024/12/12项目五、汽车尾灯控制电路的制作——计数器及其应用

2024/12/124.4主从 RS 触发器在数字系统中，经常需要计算脉冲的个数，能实现计数功能的电路称为计数器。在计数功能的基础上，计数器还可以实现计时、定时、分频和自动控制等功能，是应用十分广泛的电‍路。1.主从触发器的基本结构主从触发器的基本结构包含两个结构相同的同步触发器，即主触发器和从触发器，它们的时钟信号相位相反。

2024/12/122024/12/122. 主从触发器的工作原理CP=1 期间，主触发器接收输入信号，从触发器保持不变；CP=0 期间，主触发器保持不变，而从触发器接收主触发器状态。因此，主从触发器的状态只能在 CP 下降沿时刻翻转。这种触发方式称为主从触发式，克服了空翻现‍象。2024/12/12项目四、由触发器构成的抢答器的制作——边沿触发器2024/12/124.5边沿触发器

边沿触发器是在时钟信号CP上升沿或下降沿到来瞬间，触发器才根据输入信号改变输出状态，而在时钟信号CP的其他时刻，触发器将保持输出状态不变，从而防止了空翻。如果触发器在时钟脉冲上升沿改变输出状态称为上升沿触发；如果触发器在时钟脉冲下降沿改变输出状态称为下降沿触发。边沿触发器有边沿

JK 触发器、边沿 D 触发器、边沿 T 触发器和边沿 T′触发器‍等。2024/12/12一、边沿JK触发器

1.逻辑符号2024/12/122.逻辑功能描述（1）真值表2024/12/12（2）特征方程（3）状态转换图

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（4）波形图边沿JK触发器的波形图如下图所示，设触发器初始状态为0，CP时钟下降沿有效，试画出输出波形。

2024/12/123.集成JK触发器74LS1122024/12/12例 4-3

CP 时钟上升沿有效的 JK 触发器，J、K、CP 波形如下图所示，试画出

Q 端的波形（设触发器的初态为 0）。2024/12/12二、边沿D触发器1．逻辑符号

2024/12/122.逻辑功能描述（1）真值表

2024/12/12（2）特征方程（3）状态转换图

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（4）波形图设边沿D触发器初始状态为0，CP时钟上升沿有效，试根据输入波形画出输出波形。

2024/12/123.集成边沿D触发器74LS74

为直接置0端，为直接置1端，低电平有效。

2024/12/12 4.D 触发器的应用—分频电路所谓分频就是降低频率，N分频器输出信号频率是其输入信号频率的N分之一。用D触发器可以构成分频电路，其电路及波形如下图所示。图中 CP 是时钟信号，将

接到D端。设D触发器初始状态为 0。当第一个时钟 CP 上升沿到来时，D 触发器由 0 翻转到 1，当第二个时钟上升沿到来时，D 触发器由 1 翻转到 0，即每一个时钟周期，触发器都翻转一次；经过两个时钟周期，输出信号才周期变化一次。所以经过由 D 触发器组成的分频电路后，输出脉冲频率减少了 1/2，称为二分频。若在其输出端再串接一个同样的分频电路就能实现 4 分频，同理若接

n 个分频电路就能构成 1/2n 倍的分频‍器。2024/12/12练习:

1.D触发器初始状态为0，已知输入D的波形如下图所示，画出输出Q的波形图。2024/12/122.设图中的触发器的初态均为0，试画出对应的Qa、Qb、Qc、Qd的波形。

2024/12/123.边沿触发器电路如下图所示，设初始状态均为0，试根据CP波形画出Q1、Q2的波形。2024/12/122024/12/12项目四、由触发器构成的抢答器的制作——边沿 T 和 T‘触发器2024/12/121. 边沿 T 触发器（1）逻辑符号（2）逻辑功能描述

①

真值表2024/12/12T说明00101保持

10110取反

②

特征方程

2024/12/12③

状态转换图④波形图

边沿T触发器的波形图如下图所示（设触发器的初态为0，CP时钟上升沿有‍效）。2024/12/122. 边沿 T′触发器

（1）逻辑符号

2024/12/12（2）逻辑功能描述

①

真值表2024/12/12②特征方程③

波形图2024/12/12项目四、由触发器构成的抢答器的制作——触发器的相互转换

2024/12/124.5触发器的相互转换1.JK触发器转换为D触发器JK触发器的特征方程：D触发器的特征方程：比较得：J=DK=方法：将JK触发器的J端接到D，K端接到，就可实现JK触发器转变为D触发器。2024/12/122.JK触发器转换为T触发器T触发器特征方程：JK触发器特征方程：比较得：J=TK=T方法：把JK触发器的J和K端相连作为T输入端。如右图。2024/12/123.JK触发器转换为T’触发器将JK触发器的J端和K端相连接高电平1，就

构成T’触发器，如下图所示。2024/12/124.D触发器转换为T触发器

D触发器特征方程为：

T触发器特征方程为：比较得D=，D触发器转换为T触发器如图所示。2024/12/122024/12/122024/12/12任务4-1边沿D触发器74LS74逻辑功能测试及应用

1、任务要求

测试双D触发器74LS74逻辑功能，并应用74LS74构成分频电路及乒乓球练习电‍路。2、测试设备与器件

设备：数字电路实验箱 1 台、示波器 1 台

器件：74LS741 块3、引脚排列图

2024/12/124、测试内容及步骤（1）D 触发器逻辑功能测试将74LS74的1、1、1D端接逻辑电平开关，端接逻辑电平指示，1CP端接点脉冲‍源。①

测试

、

的复位、置位功‍能。将

接低电平，

接高电平，D端和CP端任意，观察输出端状态，并记录在下表中。将

接高电平，

接低电平，D端和CP端任意，观察输出端状态，并记录在下表中。②

D 触发器逻辑功能测试

利用

的置 0 和置 1 功能设定触发器初始状态，再将

都接高电平，改变

D 端状态，每按一次单次脉冲，观察输出端状态，并记录在下表中。

2024/12/122024/12/12（2）应用74LS74构成分频电路①

利用74LS74构成二分频电‍路

按下图所示接好分频电路，其中CP端接点脉冲源，并将CP与Q端接示波器，观察其波形并记‍录。②

利用74LS74构成四分频电‍路。画出其电路原理图，观察波形并记‍录。（3）乒乓球练习电路设计①

要‍求模拟两名运动员在练球时乒乓球的往返运转。采用双D触发器74LS74设计电路，由两名运动员通过控制电路进行操作，设甲运动员是触发器Q1输出，乙运动员是触发器Q2输出，甲击球时Q2有输出，乙击球时Q1有输‍出。②

设计思‍路。

框图，乒乓球练习电路设计框图如下图所‍示。

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设计思路。由基本RS触发器构成控制电路，分别控制两个D触发器的输入端，触发器的CP脉冲由连续脉冲源提供，甲乙运动员分别操作RS触发器的输入端，使其输出0和1，并使D1=0D2=1，在连续CP脉冲作用下使Q1=0Q2=1，如此往复，即模拟了乒乓球的往返运‍动。

工作波形。乒乓球练习电路波形如右图所‍示。

电路。乒乓球练习电路的控制电路和触发电路如下图

所‍示。2024/12/122024/12/12③

测试内容及步‍骤

按上图中的控制电路和触发电路连‍线。

甲、乙、

接逻辑电平开关，Q1、Q2 端接逻辑电平指示，CP端接点脉冲源。（注意：模拟乒乓球练习的电路设计是在Q1、Q2两个输出状态互为相反的条件下进行的，即由Q1、Q2 代表的乒乓球不能同时为“1”或同时为“0”，因此应先预置触发器的输出状态，使Q1=1Q2=0，当预