数字电子技术触发器.
数电实验：触发器及其应用
数字电子技术实验报告 实验三：触发器及其应用一、实验目的：1、 熟悉基本RS 触发器，D 触发器的功能测试。
2、 了解触发器的两种触发方式（脉冲电平触发和脉冲边沿触发）及触发特点。
3、 熟悉触发器的实际应用。
二、实验设备：1、 数字电路实验箱；2、 数字双综示波器；3、 指示灯；4、 74LS00、74LS74。
三、实验原理：1、触发器是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件，是构成多种时序电路的最基本逻辑单元，也是数字逻辑电路中一种重要的单元电路。
在数字系统和计算机中有着广泛的应用。
触发器具有两个稳定状态，即“0”和“1”，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。
触发器有集成触发器和门电路（主要是“与非门”）组成的触发器。
按其功能可分为有RS 触发器、JK 触发器、D 触发器、T 功能等触发器。
触发方式有电平触发和边沿触发两种。
2、基本RS 触发器是最基本的触发器，可由两个与非门交叉耦合构成。
基本RS 触发器具有置“0”、置“1”和“保持”三种功能。
基本RS 触发器也可以用二个“或非门”组成，此时为高电平触发有效。
3、 D 触发器在CP 的前沿发生翻转，触发器的次态取决于CP 脉冲上升沿来到之前D 端的状态，即Q n+1 = D 。
因此，它具有置“0”和“1”两种功能。
由于在CP=1期间电路具有阻塞作用，在CP=1期间，D 端数据结构变化，不会影响触发器的输出状态。
和 分别是置“0”端和置“1”端，不需要强迫置“0”和置“1”时，都应是高电平。
74LS74（CC4013），74LS74（CC4042）均为上升沿触发器。
以下为74LS74的引脚图和逻辑图。
D R D S四、实验原理图和实验结果：设计实验：1、一个水塔液位显示控制示意图，虚线表示水位。
传感器A、B被水浸沿时会有高电平输出。
框I是水泵控制电路。
逻辑函数L是水泵的控制信号，为1时水泵开启。
设计框I的逻辑电路，要求：水位低于A时，开启水泵L；水位高于B时，关闭水泵L。
数字电子技术基础-第四章-触发器
SD——直接置1端，低电平有效。
G2
G1 & Q3 & G3
& Q4 G4 &
Q
Q
L2
CP Q5 & G5 Q6 G6 &
C1 R 1D ∧ S RD SD
RD和SD不受CP和D信
SD
RD
D
号的影响，具有最高的 优先级。
3．集成D触发器74HC74
2Q 2Q 1Q 1Q Vcc 2RD 2D 2CP 2SD 2Q 2Q
2.特性方程
KQn J 0 1 00 01 11 10
0 0
0 0 1 1
0 0
1 1 0 0
0 1
0 1 0 1
0 1
0 0 1 1
0 1
1 1
0 0
0 1
Qn1 JQn KQn
1 1
1 1
0 1
1 0
3.状态转换图
J=1 K=× J=0 K=× 0 J=× K=1 1 J=× K=0
CP=1时， Q2=0，则Q=1， 封锁G1和G3 使得Q2=0，维持置1 同时Q3=1，阻塞置0
Q3
R
&
Q
G6
& Q4
D
G4
置1阻塞、置0维持线
Q3=0，则Q=0， 封锁G4，使得Q4=1， 阻塞D=1进入触发器， 阻塞置1 同时保证Q3=0，维持置0
触发器的直接置0端和置1端
RD——直接置0端，低电平有效；
JK触发器→T（T ′）触发器
Qn+ 1 = TQn + TQn
令J = K = T
D触发器→JK触发器
数字电子技术-4
1．主从RS触发器的逻辑功能
（1）当 CP =0时，CP 0 ，从触发器被封锁，保持原状态不变。 此时，G7 和 G8打开，主触发器工作，接收R和S端的输入信号。 （2）当CP由1跃变到0时，即CP 0，CP 1 。主触发器被封锁， 输入信号R，S不再影响主触发器的状态。此时，由于 CP 1， G3 和 G4打开，从触发器接收主触发器输出端的状态。
由上述分析可知，主从触发器的翻转是在CP由1变0时刻 （CP下降沿）发生的，CP一旦变为0后，主触发器被封锁，其状 态不再受R，S影响，故主从触发器对输入信号的敏感时间大大 缩短，只在CP由1变0的时刻触发翻转，因此不会有空翻现象。
如表4-4所示为主从RS触发器的特性表。
R
S
现态 Qn
次态 Qn1
1
0
1
1
1
1
每输入一个脉冲
0
输出状态改变一次
表4-5 主从JK触发器的特性表（CP下降沿触发）
由上表可K触发器没有约束条件，且当 J K 1 时，每输入一个 时钟脉冲后，触发器都向相反的状态翻转一次。
2．主从JK触发器的特性方程
根据主从JK触发器的特性表，用卡诺图化简法可得主从JK
1．同步D触发器的逻辑功能
（1）当 CP =0时，G3 和 G4被封锁，触发器保持原状态不变， 输出都为1，不受D端输入信号的控制。 （2）当 CP =1 时，G3 和 G4 解除封锁，可接收D端的输入信号。 若 D =0，触发器翻转到0状态，则 Q =0 ；若 D =1 ，触发器翻 转到1状态，则 Q =1 。
数字电子技术
第4章 触发器
1 触发器概述
2 基本RS触发器
3 同步触发器
4 主从触发器
数字电子技术实验五触发器及其应用（学生实验报告）
数字电⼦技术实验五触发器及其应⽤（学⽣实验报告）实验三触发器及其应⽤1．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2．实验设备与器件(1) ＋5V直流电源(2) 双踪⽰波器(3) 连续脉冲源(4) 单次脉冲源(5) 逻辑电平开关(6) 逻辑电平显⽰器(7) 74LS112（或CC4027）；74LS00（或CC4011）；74LS74（或CC4013）3．实验原理触发器具有 2 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4-5-1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4-5-1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，此时为⾼电平电平触发有效。
图4-5-1 基本RS触发器(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4-5-2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4-5-2 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4-5-2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。
数字电子技术-JK触发器-
图3-18 边沿JK触发器的逻辑符号
（a）下降沿触发 （b）上升沿触发
常见的JK触发器有主从结构的，
也有边沿型的。
3
1. 同步JK触发器的电路结构及工作原理
S
1
ҧ
0→1 2. JK触发器的功能表
S
表3-7Leabharlann RJK触发器功能表
1
置J
1
R
ത
1→0
4
3. 时序图（以CP下降沿触发的JK触发器为例）
JK触发器
第3章 抢答器（触发器Flip-Flop ）
3.3 主从RS触发器
3.4 边沿D触发器
3.5 JK触发器
任务2 抢答器的设计、安装、调试
2
3.5 JK触发器
由于RS触发器存在不定状态，因
此使用中需要约束条件。
JK触发器是在RS触发器基础上
改进而来，在使用中没有约束条件。
JK触发器是一种多功能触发器，
图3-20 JK触发器的时序图
在CP的下降沿更新状态，
次态由CP下降沿到来之前的J、K输入信号决定。
5
课堂练习
3-4 设边沿JK触发器的初始状态为0，CP、J、K信号如图所示，
ഥ 的波形。
试画出触发器输出端Q、
6
4. T 触发器
具有保持和翻转功能。
表3-9 T触发器的功能表
图3-22 JK触发器接成T触发器
按照触发方式不同，可以把触发器分为异步直接触发、同步电平
触发、主从触发、边沿触发。
按照逻辑功能不同，可以把触发器分为RS触发器、JK触发器、
D触发器、T触发器和T′触发器。
17
3. RS触发器具有约束条件。
数字电子技术 第四章 锁存器和触发器
4.2 锁存器
锁存器（Latch）是一种对脉冲电平敏感的存储单元 电路，可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。
锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状态。锁存器最主要 作用是缓存，不仅可以解决高速的控制器与慢速的外设不同 步、驱动异常等问题，还可以解决一个I/O口既能输出也能 输入的问题。
锁存器是利用电平控制数据的输入，它包括不带使 源自控制的锁存器和带使能控制的锁存器。
0 状态
1 状态
具有0、1两种逻辑状态，一旦进入其中一种状态，就能 长期保持不变的单元电路，称为双稳态存储电路，简称 双稳态电路。
4.1 基本双稳态电路
缺点： 在接通电源后，随机进入0状态或1状态，由于没有 控制电路，所以无法在运行中改变和控制它的状态， 从而不能作为存储电路使用。 但是，该电路是各种锁存器、触发器等存储单元的 基础。
第四章 锁存器和触发器
第4章 锁存器和触发器
4.1 基本双稳态电路 4.2 锁存器 4.3 触发器
第4章 锁存器和触发器
教学基本要求
1、熟练掌握锁存器的工作特征、逻辑功能 2、熟练掌握触发器的工作特征、逻辑功能 3、熟练掌握触发器逻辑电路的分析和应用
4.1 基本双稳态电路
G1 Q
Q G2
4.1 基本双稳态电路
4.3 触发器
4.3.1 RS触发器
4.3 触发器
4.3.1 RS触发器
A
SS
Q
C
B
RR
Q
CP
4.3 触发器
4.3.1 RS触发器
A
SS
Q
C
B
RR
Q
CP
代入可得：
CP A (a) B
S R (b) Q
数字电子技术基础第五章触发器
S
(a)
(a)防抖动开关电路图
uA Q uB Q
Q
反跳
反跳
Q (b)
(b)开关反跳现象及改善后的波形图
20
5.3 同步触发器
实际工作中，触发器的工作状态不仅要由触发输入 信号决定，而且要求按照一定的节拍工作。为此，需要 增加一个时钟控制端 CP。
CP 即 Clock Pulse，它是一串 周期和脉宽一定的矩形脉冲。
具有时钟脉冲控制的触发器称为时钟触发器，
又称钟控触发器。
同步触发器是其中最简单的一种，而 基本 RS 触发器称异步触发器。
21
(一)同步 RS 触发器
1. 电路结构与工作原理 Q 基本 RS 触发器 Q
G1
S1 Q3 G3
G2
Q4 R1 G4
S
10 CP
R
增加了由时钟 CP 控制的门 G3、G4
工作原理 ★ CP = 0 ，G3、G4 被封锁。基本 RS 触发 器的输入均为 1，触发器 状态保持不变。
的作用下，状态转换的 方向。
尾端：表示现态，箭头
指向表示次态。
16
(3) 特征方程（也称为状态方程或次态方程）
RD SD Qn Qn+1
说明
0 0 0 × 触发器状态不定
0 0 1×
0 1 0 0 触发器置 0 0110
1 0 0 1 触发器置 1 1011
1 1 0 0 触发器保持原状态不变 1111
9
2. 工作原理及逻辑功能 Q 1 触发器被置 1 0 Q
G1
G2
11
0 SD
输入 RD SD 00 01 10 11
输出 QQ
01 10
数字电子技术基础第5章锁存器与触发器PPT课件
分立元件触发器和集成触发器。
按工作方式分类
边沿触发器和电平触发器。
触发器的工作原理
触发器在输入信号的作用下，通过内部逻辑门电路的开关特性，实现状态的翻转。
触发器的状态翻转通常发生在时钟脉冲的边沿，此时触发器的输出状态将根据输入 信号和内部状态而改变。
触发器具有置位、复位和保持三种基本功能，这些功能可以通过组合不同的逻辑门 电路来实现。
存储器
触发器还可以用于构建更复杂的存储器，如静态随机存取存储器（SRAM）等。在这些存储器中，触发器 用于存储二进制数据，并在需要时提供数据输出。
两者结合的应用实例
• 数字系统：在数字系统中，锁存器和触发器经常结合使用。 例如，在微处理器或数字信号处理系统中，锁存器和触发器 用于实现数据的存储、传输和控制。这些系统中的锁存器和 触发器通常以大规模集成（LSI）或超大规模集成（VLSI） 的形式存在。
VS
中规模集成电路
在中规模集成电路中，我们将学习一些常 见的数字集成电路，例如译码器、编码器 和比较器等。这些集成电路在数字系统中 有着广泛的应用，例如在计算机、通信和 控制系统等。我们将学习这些集成电路的 工作原理、特性和应用。
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04
锁存器与触发器的比较
工作原理比较
锁存器
在时钟信号的控制下，实现数据的存 储和传输。当控制信号处于高电平时 ，数据被写入锁存器；当控制信号处 于低电平时，数据保持不变。
触发器
具有记忆功能的基本逻辑单元，能够 在时钟信号的控制下，实现数据的存 储和传输。在时钟脉冲的上升沿或下 降沿时刻，数据被写入触发器。
锁存器和触发器在数字电路中有着广 泛的应用，例如在寄存器、计数器和 时序逻辑电路中。在本章中，我们学 习了这些应用的具体实现和原理。
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概
述
1、时序逻辑电路：数字电路中除组合逻辑电路外，还 包括另一类具有记忆功能的电路-----时序逻辑电路。 时序逻辑电路任意时刻的输出状态不仅与该当前的 输入信号有关，而且与此前电路的状态有关。 2、触发器：触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑单元 。
触发器由逻辑门加反馈电路构成，电路有两个互补的 输出端Q和 Q ,其中Q的状态称为触发器的状态。
1 0
Qi=Di
S=1
R=1
不变
5.1.1 基本RS触发器
例2 消除机械开关振动引 起的抖动现象
S接B
S 接A 悬空时间
+5V 1k
+5V R 1k
S接A振动
S悬空时间 接 B振动
S
vo vo
(a)
(b)
S
& A Q
S由B到A
S
A
S由A到B
R
B & Q
B
R
+5V
Q
5.1.1 基本RS触发器 基本RS触发器存在的问题：
S
1 0
G1 &
0 1
Q
G2
置 0端
R
&
Q
0 1
基本触发器的触发方式属电平触发。
5.1.1 基本RS触发器
4、逻辑功能
逻辑功能表
S
1 1 0 0 1
R
1 1 1 1 0
Qn
0 1 0 1 0
Q n 1
0 1 1 1 0
保持
置1 置零 不定
1
0
0 0
1
0 1
0
不定 不定
R+S=1
0 0
5.1.1 基本RS触发器
5.1 触发器的电路结构与工作原理
5.1.1 基本 RS 触发器 5.1.2 同步RS触发器
5.1.3 主从触发器 5.1.4 边沿触发器
5.1.1 基本RS触发器
1. 电路结构与逻辑符号
G1 S & Q
输入端
G2 & R Q
反馈
S
Q
输出端
R
Q
由两个与非门组成
逻辑符号
5.1.1 基本RS触发器
0
S G1 &
1
Q
0
S
G1 &
0 1
Q
G2 & R Q R
G2 & Q
1
0
1 0 1
若初态Qn = 1
若初态Qn = 0
5.1.1 基本RS触发器
2、工作原理
3) 在有效电平作用下（ S=1、R=0 ），无论初态Q n为0或1， 触发器都会转变为0态。
1
S G1 &
0 x
Q
G2 & R Q
0
1
初态Qn = x
4、逻辑功能
画工作波形的方法： 1. 根据触发器动作特征确定状态变化的时刻； 2. 根据触发器的逻辑功能确定Qn+1。 工作波形能直观地表示其输入信号与输出的时序关系。
S
1
R
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
Q Q
0 不 定 1
不变 置1 不变 置1 不变 置0
不变 不定
5.1.1 基本RS触发器
5、应用举例
R FF3 D3 &
数码 输出
Q3
例1 用基本RS触发器 和与非门构成四位二进制 数码寄存器。
S FF2
D2
R & S FF1 Q2
数码 输入
D1
R & S FF0 R Q1
D0
& LD Cr
S
Q0
置数控制 （LD）
清零输入 （Cr）
高电平有效 低电平有效
FF3
第一步：清零过程
S=1 S=1 R=0 R=1
工作原理：
置0 不变
R D3
13 & D
S FF2
Q3 0
D2
R
12 & D
S FF1
Q2 0
D1
R &
第二步：置数过程
S=Di 当S=Di=0 当S=Di=1 R=1
D0 LD
D 11
S FF0 R
Q1 0
保 持 为 0
置 数 前 先 清 零
10 & D
Cr
S
Q0 0
置1
不变
Qi=1 Qi=0
1 0
5.1.2 同步RS触发器
1、电路结构及逻辑符号
电路结构：由基本RS触发器和时钟脉冲控制门电路组成。
G4 S & Q4 G2 & Q
CP
1S CP
& & Q3 G3 G1 Q
Q
C1 1R Q
R
电路结构
逻辑符号
5.1.2 同步RS触发器
2、工作原理
G4 S
&
CP=0：状态不变
&
&
Q4
G2 Q
CP=1： 状态发生变化。 • S=0，R=0：Qn+1=Qn
• 由与非门组成的基本RS触发器可以实现记忆元件 的功能，但是当RS端从“00”变化到“11”时，触 发器的下一个状态不能确定，在使用中要加以约 束，给使用带来不便。
• 由或非门组成的基本RS触发器同样存在这一问题。 因此，要对触发器的输入加以控制。 • 实际应用的触发器是电平型或脉冲型触发器，电 路的抗干扰能力差。
5.1.1 基本RS触发器
2、工作原理
4) 当（ S=0、R=0 ）时，无论初态Q n为0或1，触发器状态 不定。 G 0 1 S &
1
Q
G2 & R Q
0
1
初态Qn = x 此状态为不定状态。为避免不定状态，对输入信号应加 S+R=1的约束条件。
5.1.1 基本RS触发器
3、触发方式 置 1端
CP
1 0
&
• S=1，R=0：Qn+1=1
& Q3 G3 & G1 Q
R
• S=0，R=1：Qn+1=0 • S=1，R=1：Qn+1= Ф
3、触发方式
触发器为时钟高电平触发方式。
5.1.2 同步RS触发器
4、 逻辑功能
1) 逻辑功能表 （CP=1）
S 0 0 0 0 1 1 1 1 R 0 0 1 1 0 0 1 1 Qn 0 1 0 1 0 1 0 1 Qn+1
本章重点与难点： 重点：触发器逻辑功能表示方法---特性 表、特性方程、状态转换表、状态图、 时序图。 难点：区别触发器的电路结构与逻辑功 能的概念。
5.1 触发器的电路结构与工作原理 5.2 触发器的功能
5.3 触发器的脉冲工作特性及主要参工作原 理及其触发方式。 2、熟练掌握不同功能的触发器的逻辑 功能。 3、正确理解触发器的脉冲工作特性。
2、工作原理
1) 无有效电平输入（S=R=1）时，触发器保持稳定状态不变
1
S G1 &
1
Q
1
S
G1 &
0
Q
G2 & R Q R
G2 & Q
1
0
1
1
若初态Qn = 1
若初态 Qn = 0
5.1.1 基本RS触发器
2、工作原理
2) 在有效电平作用下（S=0、R=1） ，无论初态Q n为0或1， 触发器都会转变为1态。
在没有触发信号时，触发器有两个稳定状态（0或1）； 外加触发信号后，电路可从一种稳态转换到另一种稳态。
概
3、触发器的分类
按电路结构分：
基本RS触发器 同步RS触发器 主从触发器 边沿触发器 时钟触发器
述
按逻辑特性分：
RS触发器：置0、置1、不变、不定 JK触发器：置0、置1、翻转、不变
D触发器：置0、置1 T触发器：翻转、不变
0 n Q 1
2) 特性方程
RQn S 0 1 00 01 11 10
说 明 状态不变 状态同S 状态同S