实验三:D触发器及其应用
2014.11.05
一、实验目的:
1、熟悉D触发器的逻辑功能;
2、掌握用D触发器构成分频器的方法;
3、掌握简单时序逻辑电路的设计方法。
二、实验设备:
数字电路实验箱,示波器,函数信号发生器,集成电路:74LS00 ,74LS74
三、实验原理:
1.相关概念补充:
a.时序逻辑电路:任一时刻的输出信号不但取决于当时的输入信号,而且还取决于电路原来的状态,与以前的输入有关。
分类:同步时序电路
异步时序电路
b.触发器: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。
c. D触发器在时钟脉冲CP的前沿(正跳变0→1)发生翻转,触发器的次态取决于CP脉冲上升沿到来之前D端的状态。D触发器在时钟脉冲CP的前沿(正跳变0到1)发生翻转,触发器的次态 取决于脉冲上升沿到来之前D端的状态,它具有置0、置1两种功能。由于CP=1期间电路具有维持阻塞作用,所以在CP=1期间,D端的数据状态变化,不会影响触发器的输出状态。 R和 S分别是决定触发器初始状态 Q的直接置0、置1 端。当不需要强迫置0、置1时,R和 S 端都应置高电平(如接+5V 电源)。74LS74、74LS175等均为上升沿触发的边沿触发器。触发器的应用很广,可用作数字信号的寄存,移位寄存,分频和波形发生器等。
d.74LS74:双D触发器(上升沿触发的边沿D触发器)
引脚定义:
74LS74逻辑图:
真值表:
四、实验内容:
1、用74LS74(1片)构成二分频器、四分频器,并用示波器观察波形;
2、实现如图所示时序脉冲 ( 74LS74和74LS00各1片)
五、实验结果:
1、二分频:D1=Q1 ,Q1n+1=[D1]CP↑= [Q1] CP↑
示波器显示波形:
四分频:D1=Q1 ,Q1n+1=[D1]CP↑= [Q1] CP↑
D2=Q2 ,Q2n+1=[D2]Q1↑= [Q2]Q1↑
示波器显示波形:
2.逻辑分配:
特征方程:
示波器显示波形:
六、心得体会:
课上王老师说出二分频四分频的时候大家明显愣了一下,因为理论课上我们就没有停过这个概念。看来数字电路还有好多没有学到位的情况啊。这次实验比上次更加灵活,如果在课堂上临时设计,可能会来不及,所以我选择了预习,先把电路设计好,到课上再进行实验,这样果然顺利多了。但是设计的过程还是花了我不少的时间,这说明我对各种电路器件的功能与原理还是不够熟悉。在设计第三个实验时,没有收到第二个实验的启发,而是从头开始,这耽误了我不少时间。这次实验还有一个问题是与门,非门,与非门之间的转换。在第三个实验中,我尝试了几种不同的接法来实现Q=Q1?Q2?CP。这次实验还是非常顺利的,很快就做完了,看来只要理论课上把基础知识吃透理解,在解决简单问题上还是非常快的。继续加油!
第二篇:实验报告三触发器及应用
实验名称: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、 熟悉触发器的功能及使用方法。
3、 学会使用触发器按要求实现实际的逻辑功能。
二、 实验原理
触发器是一个具有记忆功能的二进制信息存储期间,是构成时序电路的最基本的逻辑单元,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。
1、 基本RS触发器是最基本的触发器,如图1所示为由二个
与非门交叉耦合构成的基本RS触发器。基本触发器具有置“0”,置“1”和“保持”三种功能。通常称为置“1”端,因为=0时触发器被置“1”;为置“0”端,因为=0时触发器被置“0”,当==1时,状态保持。此时低电平有效。禁止和同时输入0。
图1
2、 D触发器在时钟脉冲CP的前沿(0→1)发生翻转,触发器的次态取决于CP脉冲上升沿到来之前D端的状态,即Qn+1=D。因此,它具有置0、置1两种功能。由于在CP=1期间电路具有维持阻塞作用,所以在CP=1期间,D端的数据状态变化,不会影响触发器的输出状态。D和D分别是决定触发器初始状态的置0、置1端。当不需要强迫置0、置1时,D和D端都应置为高电平。实验中使用的是74LS74它的引脚图和逻辑图分别如图2的(a)和(b)所示。D触发器的应用很广,可用作数字信号的寄存,分频等。
图2(a)
图2 (b)
三、实验内容
1、设计水泵的开启关闭装置。如图3所示。
图3
A、B两处装有水位传感器,传感器浸入水中时为高电平,不在水中时为低电平。A、B两处的电平输出控制水泵的开关。要求水位上升到B时,L=0,水泵关闭,出水;水位下降到A时,L=1,水泵开启,注水。即:A=0,B=0时,L=1;A=1,B=1时,L=0;而A=1,B=0则有两种情况,如果水位是从B之上(即A=1,B=1状态)减少到AB之间(即A=1,B=0的状态)的,那么L=0,如果水位是从A之下(即A=0,B=0状态)增加到AB之间(即A=1,B=0的状态)的,那么L=1;
由此可见,当A=1,B=0时,是其之前的状态的保持,那么可
用RS基本触发器来实现(需要两个与非门)。其中,以A代替
,以代替,可以用一个与非门来实现(一片74LS00)。电路图的连接如图4所示:
图4
Q(即L)输出接小灯泡,以小灯泡的亮灭情况来显示L是否可以在规定的情况下输出0和1,以达到开启关闭水泵的作用。该电路实现的逻辑功能:
2、设计智力竞赛中的二人抢答装置,要求先抢答者按下开关的同时封锁后抢答者的开关控制,最后由主持人清除灯光显示并封锁信号。并且必须由主持人开关给一个快速的开关信号只好,两个抢答者才可以开始抢答。抢答完成后,只能由主持人开关控制输出的信号(即小灯泡的亮灭),另外一个抢答者的开关不影响输出。逻辑电路图如下所示:
脉冲信号由面包板上面的脉冲输出给出(具体实现方法:1将脉冲输出的旋钮逆时针旋转到底,并且将脉冲输出直接接到小灯泡上,观察小灯泡是否有亮灭变换,如果有,则正常可以使用2将正常的脉冲输出,旋钮顺时针旋转到底,并将其连入电路图)。
使用示波器测出CP1,CP2接线上,抢答前后的输出波形,记录如下:
三、 实现二分频电路。
二分频电路,输出的频率是输入的一半。
电路图如下所示:
输入和输出上均连接示波器,观测输入和输出的波形,记录如下: