触发器的应用场景及使用方法

触发器是构成时序逻辑电路的基本单元，通过各种触发器的相互连接，就可以实现具有一定功能的逻辑电路。

1.触发器构成分频器

如图5－21所示，将触发器输出端与输入端D相连，在输入时钟脉冲CP的作用下，试分析触发器输出端Q的波形图。

由D触发器连接图可知，D触发器为上升沿触发，D触发器特性方程是Qn＋1＝D，而D＝，则Qn＋1＝。

根据D触发器功能，D触发器在输入时钟脉冲CP的上升沿作用下，来一次CP就与D触发器原状态相反，波形图如图5－22所示，这样就实现了将时钟脉冲信号CP的二分频，又称“两分频电路”，即Q的波形周期是CP的2倍，同时D触发器的此种电路连接方式又构成T′触发器，即翻转触发器。

图5－21　D触发器

图5－22　波形图

2.各种类型触发器之间的相互转换

触发器按功能可分为RS、D、JK、T触发器，分别对应有各自的特性方程，在实际应用中，有时可以将一种类型的触发器转换为另一种类型的触发器。下面介绍几种转换方式。

1）JK触发器转换为D触发器

JK触发器的特性方程：Qn＋1＝，待求的D触发器的特性方程：Qn＋1＝D，转换时，可将D触发器的特性方程变换成与JK触发器特性方程相似的形式：

可见，若J＝D，K＝D—，则可利用JK触发器完成D触发器的逻辑功能，转换逻辑图如图5－23所示。

图5－23　JK触发器转换为D触发器的逻辑图

2）D触发器转换JK触发器

已知D触发器特性方程为Qn＋1＝D，待求的JK触发器特性方程为Qn＋1＝，整个触发器的输入应为J，K，则D＝，其转换的逻辑图如图5－24所示。

图5－24　D触发器转换为JK触发器逻辑图

3）D触发器转换为T触发器

已知T触发器的特性方程为Qn＋1＝，而D触发器的特性方程为Qn＋1＝D，将两个方程对比，可得到：D＝，由D触发器转换为T触发器的逻辑图如图5－25所示。

图5－25　D触发器转换为T触发器的逻辑图

知识拓展

双相时钟脉冲电路：用JK触发器及与非门构成双相时钟脉冲电路，此电路是用来将时钟脉冲CP转换成两相时钟脉冲CPA及CPB，其频率相同、相位不同，如图5－26所示。

图5－26　双相时钟脉冲电路图

先导案例解决

霓虹彩灯不同的亮灭闪烁频率可以通过触发器的分频来实现。例如，采用D触发器和JK触发器都可以构成两分频器；两个触发器级连就可构成四分频器；三个触发器级连就可构成八分频器；可以看出，将N个触发器级连就可构成2N分频器。因此，只要选择合适的时钟脉冲源，通过触发器进行适当的分频，就可以控制各色霓虹彩灯的不同亮灭闪烁频率了。

任务训练

一、基本触发器功能测试

1.实验目的

（1）理解由与非门构成的基本触发器的工作原理。

（2）掌握基本触发器的逻辑功能。

2.实验器材

（1）多功能数字逻辑电路实验箱一台。

（2）74LS00四－2输入与非门集成芯片一块。

（3）数字式万用表一块。

3.实验内容及步骤

（1）选择74LS00的两个与非门组成基本RS触发器，其电路图如图5－27所示，将输入端接逻辑电平开关，输出端接逻辑电平指示灯。

图5－27　基本触发器电路图

（2）按表5－13要求进行测试，观察逻辑电平指示灯结果并记录。

表5－13　基本触发器逻辑功能表

(www.xing528.com)

续表

（3）根据结果进行分析，当＝0，＝1时，触发器被置　___　__　_；当＝1，＝0时，触发器被置______；当＝＝1时，触发器状态为　___　__　_；当＝＝1时，触发器状态为______，所以基本RS触发器具有　___　__　__　_、_　__　__　__　_和　___　__　__　_三种功能。

二、双D触发器74LS74逻辑功能测试及应用

1.实验目的

（1）理解并掌握74LS74直接置位端和直接复位端的用法。

（2）熟练掌握74LS74的功能及应用。

（3）掌握用D触发器构成翻转触发器的方法。

2.实验器材

（1）多功能数字逻辑电路实验箱一台。

（2）74LS74双D触发器集成芯片一块。

（3）数字式万用表一块。

3.实验内容及步骤

（1）测试的复位功能：任取一个D触发器，使、D端接逻辑电平开关，CP端接单次脉冲源，Q和 端接逻辑电平指示灯。要求改变、（D处于任意状态），并在＝1，＝0时或＝0，＝1时的作用期间任意改变D及CP的状态，观察Q、状态。

（2）按图5－28所示进行接线，依表5－14通过分别将触发器异步置“0”和“1”态，改变D的激励值分别为“0”“1”，并在CP端接入单次脉冲。测试触发器的次状态，将实验结果填入表5－14中。

图5－28　D触发器功能测试图

表5－14　D触发器功能测试表

（3）根据测试结果，填写完整表5－15 D触发器的真值表，并写出特性方程。

表5－15　D触发器真值表

（4）如图5－29所示，将D触发器的与D相连构成翻转触发器（两分频电路），然后按动单次脉冲，观察每按动一次单次脉冲，Q所连接的电平指示灯的变化情况。

图5－29　D触发器构成翻转触发器

三、双JK触发器74LS112逻辑功能测试及应用

1.实验目的

（1）理解并掌握74LS112直接置位端和直接复位端的用法。

（2）熟练掌握74LS112的功能及应用。

（3）掌握用JK触发器构成翻转触发器的方法，分频电路设计测试。

2.实验器材

（1）多功能数字逻辑电路实验箱一台。

（2）74LS112双JK触发器集成芯片一块。

（3）数字式万用表一块。

3.实验内容及步骤

（1）测试的复位功能：测试方法同74LS74。

（2）测试JK触发器逻辑功能：按图5－30所示进行接线，根据表5－16，通过分别将触发器异步置“0”和“1”态。通过逻辑电平开关改变J、K的激励值。在CP端通入单次脉冲，测试触发器的状态，将实验结果填入表5－16中。

图5－30　74LS112功能测试图

表5－16　双JK触发器功能测试表

（3）写出JK触发器的特性方程，并将JK触发器的四种逻辑功能填入表5－17。Qn＋1＝_________________。

表5－17　JK触发器逻辑功能

（4）将JK触发器J和K端连在一起并接入高电平“1”，构成翻转触发器，然后按动单次脉冲，观察每按动一次单次脉冲，L1电平指示灯的变化情况。

习题5.4