触发器之间的功能转换
触发器的功能转换
实验四触发器及其功能转换一、实验目的1、掌握基本RS、JK、D和T触发器的逻辑功能2、掌握集成触发器的逻辑功能及使用方法3、熟悉触发器之间相互转换的方法二、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、基本RS触发器图4－1为由两个与非门交叉耦合构成的基本RS触发器，它是无时钟控制低电平直接触发的触发器。
基本RS触发器具有置“0”、置“1”和“保持”三种功能。
通常称S为置“1”端，因为S＝0（R＝1）时触发器被置“1”；R为置“0”端，因为R＝0（S＝1）时触发器被置“0”，当S＝R＝1时状态保持；S＝R＝0时，触发器状态不定，应避免此种情况发生，表9－1为基本RS触发器的功能表。
基本RS触发器。
也可以用两个“或非门”组成，此时为高电平触发有效。
2、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。
引脚功能及逻辑符号如图4－2所示。
JK触发器的状态方程为Q n+1＝J Q n＋K Q nJ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Q为两个互补输出端。
通常把 Q＝0、Q＝1的状态定为触发器“0”状态；而把Q＝1，Q＝0定为“1”状态。
图4－2 74LS112双JK触发器引脚排列及逻辑符号下降沿触发JK触发器的功能如表4－2表4－2注：×— 任意态 ↓— 高到低电平跳变 ↑— 低到高电平跳变Q n （Q n ）— 现态 Q n+1（Q n+1 ）— 次态 φ— 不定态 JK 触发器常被用作缓冲存储器，移位寄存器和计数器。
3、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 Q n+1＝D n，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。
第四章触发器()
Q
G2 门输出
Q RD Q
& G2 1 Q Q
1 SD
输入 SD RD 00 01 10 11
输出 QQ
10 01 不变
RD 1 功能说明
触发器置 1 （1态） 触发器置 0 （0态） 触发器保持原状态不变
(4-10)
2. 工作原理及逻辑功能
Q 1
G1
Q
输出既非 0 状态，
(4-24)
2. D 触发器旳特征表、特征方程、驱动表和状态转换图
D 触发器特征表
D Qn Qn+1 000 010 101 111
特征方程 Qn+1 = D
无约束
Qn+1 在 D = 10 时 就为 10，与 Qn 无关。
D 触发器驱动表 Qn Qn+1 D 00 0 01 1 10 0 11 1
核电子学基础Ⅱ
第四章 触发器
(4-1)
4.1 概 述
主要要求：
掌握常用触发器旳基本特征和作用。 了解触发器旳类型和逻辑功能旳描述措施。
(4-2)
一、触发器旳基本特征和作用
Flip - Flop，简写为 FF，又称双稳态触发器。
基本特征
(1)有两个稳定状态(简称稳态)，恰好用来表达逻辑 0 和 1。 (2)在输入信号作用下，触发器旳两个稳定状态可相互转换
称约束条件
(4-13)
[例] 设下图中触发器波初形始分状析态举为例0，试相应输入波形 画出 Q 和 Q 旳波形。
RD R
Q RD
SD S
Q SD
保持 置 0保持置 1 初态为 0，故保持为 0。
解：
Q
Q
第4章 触发器
第4章触发器教学目标●熟悉基本触发器的组成和功能●掌握基本RS触发器、同步RS触发器、边沿D和JK触发器功能●熟练掌握各种不同逻辑功能触发器之间的相互转换数字系统中除采用逻辑门外，还常用到另一类具有记忆功能的电路--触发器，它具有存储二进制信息的功能，是组成时序逻辑电路基本储存单元。
每个触发器能够记忆一位二进制数“0”或“1”。
4.1概述触发器是一种典型的具有双稳态暂时存储功能的器件。
在各种复杂的数字电路中不但需要对二进制信号进行运算，还需要将这些信号和运算结果保存起来。
为此需要使用具有记忆功能的基本逻辑单元。
能存储1位二进制的基本单元电路称为触发器。
4.2基本RS触发器4.2.1电路组成基本RS触发器是一种最简单的触发器，是构成各种触发器的基础。
它由两个“与非”门或者“或非”门相互耦合连接而成，如图4.1所示，有两个输入端R和S；R为复位端，当R有效时，Q变为0，故称R为置“0”端；S为置位端，当S有效时，Q变为1，称S为置“1”端；还有两个互补输出端Q和Q。
（a）逻辑图（b）逻辑符号（c）逻辑符号图4.1 基本RS触发器4.2.2 功能分析触发器有两个稳定状态。
nQ 为触发器的原状态（初态），即触发信号输入前的状态；1n Q+为触发器的现态（次态），即触发信号输入后的状态。
其功能用状态表、特征方程式、逻辑符号图以及状态转换图、波形图描述。
1. 状态表如图4.1（a ）可知: Q S Qn ⋅=+1，n n Q R Q ⋅=+1从表4.1中可知：该触发器有置“0”、置“1”功能。
R 与S 均为低电平有效，可使触发器的输出状态转换为相应的0或1。
RS 触发器逻辑符号如图4.1(b)、(c)所示，图中的两个小圆圈表示输入低电平有效。
当R 、S 均为低电平时有两种情况：当R=S=0，Q = Q =1，违犯了互补关系；当RS 由00同时变为11时，则Q （Q )输出不能确定。
表4.1 状态表2. 特性方程根据表4.1画出卡诺图如图4.2所示，化简得： n n RQ S Q+=+1（4-1）1=+S R （约束条件）图4.2 卡诺图3. 状态转换图如图4.3所示，图中圆圈表示状态的个数，箭头表示状态转换的方向，箭头线上标注表示状态转换的条件。
数字电路触发器
S：置位（置1）端 R：复位（置0）端
两互补输出端
Q
Q
.
. 反馈线
& G1
& G2
两输入端 SD
RD
(二) 基本RS触发器
2. 逻辑功能
正常情况下， 两输出端旳状态 保持相反。一般 以Q端旳逻辑电 平表达触发器旳 状态，即Q=1， Q=0时，称为“1” 态；反之为“0” 态。
两互补输出端
发器状态不定。
3. 基本RS触发器应用电路：
(1) 无震颤开关电路
Q
Q
＆＆
5V
S
R
1k 1k
K
图4- 3 无震颤开关电路
机械开关在静止到新旳位置 之前其机械触头将要震颤几 次。图4-3电路能够处理震颤 问题。
设初始时Ｋ接Ｒ端，基本原 理如下：
a.Ｋ由右扳向左端，而且震颤几次，相当于ＲＳ＝１０
（或１１）
1
K
1
＆
0
G8 1
＆ G6
0
B
＆
1
G4
＆ G2
Q
01
0
0
10
CP
设触发器原
＆ 01
G9
（a）
1
Rd
主从状 态一致
态为“0”
翻转为“1”态
态
(1)J=1, K=1
1
J
K
1 1
0
0
CP
设触发器原 态为“1”态
＆ G7
F主
＆ G8
Sd
A
1
Q’
＆ G5
＆ G3
Q’ F从
＆ G6 B
＆ G4
＆ G1
＆ G2
JK触发器T触发器的研究
CP1 K1 J1 SD1 Q1 Q1 Q2 GND
现代电子技术实验
4、JK 触发器转换为D触发器
利用74LS112及基本门构成D触发器测 试其功能。
VCC RD1 RD2 CP2 K2 J2 SD2 Q2
74LS112
CP1 K1 J1 SD1 Q1 Q1 Q2 GND
D触发器功能测试表
Qn+1=T⊕Qn。
（2）用ＪＫ触发器构成Ｔ’触发器
现代电子技术实验
T
Ｔ’ 触发器
若将T触发器的T端置
“1”，即得T’触发
器。
。在T’触
发器的CP端，每来一
个 脉冲信号，触发器
的状态就翻转一次。
下降沿到达时
触发器翻转 频率fＱ＝fCP/２
实验目的 实验原理
3. T′触发器
现代电子技术实验
T’ 触发器是只有计数翻转功能的触 发器，它的状态方程为 Qn1 Qn 。 T’ 触发器可以很方便的由JK触发器和D 触发器构成。
一起，构状成态T触方发程器为，:J=K=T 。
T触发器有一个输入端，当T=0 时，在时钟脉冲作用下，其状态 保持不变；当T=1时，在时钟脉 冲作用下，触发器状态翻转。
T触发器的功能表
现代电子技术实验
D触发器接成T触发器
3. T′触发器
现代电子技术实验
（1）T′触发器的功能 把T=1时的T触发器称为计数型触发器，又
现代电子技术实验
触发器具有以下基本特点：
具有两个稳定的（０和１）状态，能存储 一位二进制信息；
在一定的外加信号作用下，触发器可从一 种稳定状态转换成另一种稳定状态（1→0 或0→1）。
在一定的条件下，可以维持两个稳定状态 （0或1）之一而保持不变。
实验六 触发器
实验六触发器一、实验目的1. 学习触发器逻辑功能的测试方法。
2. 熟悉基本RS触发器的组成、工作原理和性能。
3. 熟悉集成JK触发器和D触发器的逻辑功能及触发方式。
二、实验原理触发器具有两个稳定状态，用以表示逻辑状态“1”和逻辑状态“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储器件，是构成各种时序电路的最基本的逻辑单元。
1.基本RS触发器基本RS触发器是一种无时钟控制的低电平直接触发的触发器。
它具有置“0”、置“1”和“保持”三种功能。
通常S端为置“1”端，因为S=0时触发器被置“1”；R为置“0”端，因为R=0时触发器被置“0”；当S=R=1时，状态保持。
基本RS触发器可以用两个“与非门”（如图6-1）或两个“或非门”组成。
2.JK触发器在输入信号为双端输入的情况下，JK触发器是功能完善、使用灵活和通用性较强的一Q+K Q n，J和K是数据输入端，是触发器状态更新的种触发器。
其状态方程为：Q n+1=J n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Q为两个互补输出端，通常把Q=0、Q=1的状态规定为触发器的“0”状态；而把Q=1、Q=0规定为“1”状态。
JK触发器输出状态的更新发生在CP脉冲的下降沿。
JK触发器通常被用作缓冲存储器、移位寄存器和计数器等。
3.D触发器在输入信号为单端输入的情况下，D触发器用起来比较方便。
它的状态方程为：Q n+1＝D n，其输出状态的更新发生在CP脉冲的上升沿，所以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触发器可用作数字信号的寄存、移位寄存、分频和波形发生等。
4.触发器间的转换在集成触发器中，每一种触发器都有自己固定的逻辑功能。
我们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触发器转换成T和Tˊ触发器，也可将JK触发器转换成D触发器。
三、实验仪器及器件1. DS1052E型示波器2. EL-ELL-Ⅳ型数字电路实验系统3. 器件：集成电路芯片74LS00 74LS112 74LS74四、实验内容及步骤1.基本RS 触发器的逻辑功能测试在实验仪上选用74LS00，按图6-1连接实验电路，即为基本RS 触发器。
触发器之间的功能转换
触发器之间的功能转换（考过）（填空）一、转换的目的：触发器的逻辑功能和电路结构无对应关系。
同一功能的触发器可用不同结构实现；同一结构触发器可做成不同的逻辑功能。
二、触发器之间转换的方法：1、写特征方程写出已有触发器和待求触发器的特征方程。
2、变换特征方程变换待求触发器的特征方程，使之形式与已有触发器的特征方程一致。
3、比较系数根据方程式，如果变量相同、系数相等则方程一定相等的原则，比较已有和待求触发器的特征方程，求出转换逻辑。
4、画逻辑图根据转换逻辑画出逻辑图。
注意：(1)现有触发器的特征方程不能变换。
(2)关键是变换待求触发器的特性方程；(3)难点是解决已有触发器的输入端的接法.三、注意：1、触发器之间的转换方法也可适合任何两种逻辑功能触发器之间的相互转换。
2、掌握好触发器之间的转换方法，可使逻辑电路不受触发器类型的控制，能更好的应用自如的设计出更简单的逻辑功能电路。
四、举例1．D 触发器转换成JK 触发器 (1) 写特征方程D 触发器的特征方程：D Q n =+1JK 触发器的特征方程：n n 1n Q K Q J Q +=+(2) 变换特征方程变换JK 触发器的特征方程，使之形式与已有D 触发器的特征方程一致。
D Q K Q J Q =+=+nn 1n (3)比较系数，求出转换逻辑将两个触发器的特征方程进行比较，可见，使D 触发器的输入为nn n n Q K Q J Q K Q J D =+=，则D 触发器实现JK 触发器的功能。
(4)画逻辑图将D 触发器的输入信号用转换逻辑连接实现JK 触发器的功能，图所示。
J图 D 触发器转换成JK 触发器2．D 触发器转换成RS 触发器 (1) 写特征方程D 触发器的特征方程：D Q n =+1 RS 触发器的特征方程：n 1n Q R S Q +=+(2) 变换特征方程变换RS 触发器的特征方程，使之形式与已有D 触发器的特征方程一致。
n n Q R S Q +=+1（3）比较系数，求出转换逻辑将两个触发器的特征方程进行比较，可见，使D 触发器的输入为n Q R S D +==n Q R S ，则D 触发器实现RS 触发器的功能。
4_触发器的状态转换图
同步RS触发器功能表 同步RS触发器功能表
CLK 1 1 1 1 0 R 0 0 1 1 × S 0 1 0 1 × Qn+1 结论 Qn 维持 1 0 ∅ Qn 置1 置0 不定 关闭
触发器有两个状态， 触发器有两个状态，为1态和0态， 态和0 在两个圆圈内以1 表示之。 在两个圆圈内以1和0表示之。 两状态间用带箭头的弧线连接， 两状态间用带箭头的弧线连接， 箭头指向触发器的次态( 箭头指向触发器的次态 (n+1 态 ) ， 箭尾为触发器的现态( 箭尾为触发器的现态(n态)。 弧线旁边标出了状态转换的条件
Qn+1=S+RQn RS=0 约束条件
S=0 R=1 S=0 R=×
1Hale Waihona Puke 0继续触发器的状态转换图
转换状态条件的标 注:R=0,S=1(0→1)
一、RS 触发器的状态转换图 1、同步 触发器的功能表 、同步RS触发器的功能表 2、同步 触发器的特征方程 、同步RS触发器的特征方程 3、同步 触发器的状态转 、同步RS触发器的状态转 换图
JK触发器功能表 JK触发器功能表
J 0 0 1 1 K 0 1 0 1 Qn+1 Qn 0 1
Qn
Qn+1=JQn + KQn
标上表示从0 态转换为1 标上表示从 0 态转换为 1 态的条件。 由真值表知， 态的条件 。 由真值表知 ， 若触发器的初态为0，当 J=1 时 ， 不管 K为何值 ， 只 不管K为何值， CLK的触发边沿一到 的触发边沿一到， 要 CLK 的触发边沿一到 ， 均可令触发器置1 均可令触发器置1态。
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触发器之间的功能转换（考过）（填空）一、转换的目的：
触发器的逻辑功能和电路结构无对应关系。
同一功能的触发器可用不同结构实现；同一结构触发器可做成不同的逻辑功能。
二、触发器之间转换的方法：
1、写特征方程
写出已有触发器和待求触发器的特征方程。
2、变换特征方程
变换待求触发器的特征方程，使之形式与已有触发器的特征方程一致。
3、比较系数
根据方程式，如果变量相同、系数相等则方程一定相等的原则，比较已有和待求触发器的特征方程，求出转换逻辑。
4、画逻辑图
根据转换逻辑画出逻辑图。
注意：
(1)现有触发器的特征方程不能变换。
(2)关键是变换待求触发器的特性方程；
(3)难点是解决已有触发器的输入端的接法.
三、注意：
1、触发器之间的转换方法也可适合任何两种逻辑功能触发器之间的相互转换。
2、掌握好触发器之间的转换方法，可使逻辑电路不受触发器类型的控制，能更好的应用自如的设计出更简单的逻辑功能电路。
四、举例
1．D 触发器转换成JK 触发器 (1) 写特征方程
D 触发器的特征方程：
D Q n =+1
JK 触发器的特征方程：n n 1n Q K Q J Q +=+
(2) 变换特征方程
变换JK 触发器的特征方程，使之形式与已有D 触发器的特征方程一致。
D Q K Q J Q =+=+n
n 1n (3)比较系数，求出转换逻辑
将两个触发器的特征方程进行比较，可见，使D 触发器
的输入为n
n n n Q K Q J Q K Q J D =+=，则D 触发器实现JK 触发
器的功能。
(4)画逻辑图
将D 触发器的输入信号用转换逻辑连接实现JK 触发器的功
能，图所示。
J
图 D 触发器转换成JK 触发器
2．D 触发器转换成RS 触发器 (1) 写特征方程
D 触发器的特征方程：
D Q n =+1 RS 触发器的特征方程：n 1n Q R S Q +=+
(2) 变换特征方程
变换RS 触发器的特征方程，使之形式与已有D 触发器的特征方程一致。
n n Q R S Q +=+1
（3）比较系数，求出转换逻辑
将两个触发器的特征方程进行比较，可见，使D 触发器的输入为n Q R S D +==n Q R S ，则D 触发器实现RS 触发器的功能。
（4）画逻辑图
将D 触发器的输入信号用转换逻辑连接实现RS 触发器的功能，图所示。
图 D 触发器转换成RS 触发器
3．JK 触发器转换成D 触发器 (1) 写特征方程
JK 触发器的特征方程：n n 1n Q K Q J Q +=+
D 触发器的特征方程：
D Q n =+1 (2) 变换特征方程
变换D 触发器的特征方程，使之形式与已有JK 触发器的特征方程一致。
n n n n n Q D Q D Q Q D D Q +=+==+)(1
（3）比较系数，求出转换逻辑
将两个触发器的特征方程进行比较，可见，使JK 触发器的输入D J =、D K =，则JK 触发器实现D 触发器的功能。
（4）画逻辑图
将JK 触发器的输入信号用转换逻辑连接实现D 触发器的功能，图所示。
CP
Q
Q
D
图 JK 触发器转换成D 触发器
4．JK 触发器转换成RS 触发器 (1) 写特征方程
JK 触发器的特征方程：n n 1n Q K Q J Q +=+
RS 触发器的特征方程：n n Q R S Q +=+1
(2) 变换特征方程
变换RS 触发器的特征方程，使之形式与已有JK 触发器的特征方程一致。
n n n n n n n n n Q R S Q S Q R S Q S Q R Q Q S Q R S Q +=++=++=+=+)()(1
（3）比较系数，求出转换逻辑
将两个触发器的特征方程进行比较，可见，使JK 触发器的输入S J =、R S K =，则JK 触发器实现RS 触发器的功能。
（4）画逻辑图
将JK 触发器的输入信号用转换逻辑连接实现RS 触发器的功能，图所示。
S
R
Q
Q
图JK触发器转换成RS触发器触发器之间逻辑功能的转换，不仅局限于以上几种，其他触发器逻辑功能之间同样可以互相转换。