1、实验三 触发器特性测试数字逻辑实验指导书葛长赟编写大连东软信息学院电子工程系2016年 8月引 言数字逻辑是软件工程专业的必修课，为后续课程的实施，为进一步学习各专业后续课程打下基础，是一门理论与实践相结合的课程。通过这门课程的学习，使学生掌握数字电路与系统的基本工作原理和分析设计方法；理解标准的集成电路器件使用方法为后续学习奠定基础。本门课程理论内容包括：数制与码制、逻辑代数基础、组合逻辑电路的分析和设计、各种触发器及时序逻辑电路的分析和设计等，除数制与码制外，每部分内容都配备有相应的实验室实验，帮助学生理解和掌握相关知识内容。本实验指导书旨在对数字逻辑课程的实验进行规范，内容包括：实验目的
2、和要求、设备或环境、实验原理（项目分析和设计）、实验内容（项目实施）等。学生可遵照本实验指导书内容完成相应实验并提交实验报告。设备与工具这章主要介绍本实验指导书中会用到的硬件设备。信号发生器信号发生器是一台具有高度稳定性、多功能等特点的函数信号发生器。能直接产生正弦波、三角波、方波、斜波、脉冲波，波形对称可调并具有反向输出，直流电平可连续调节。TTL可与主信号做同步输出。还具有VCF输入控制功能。频率计可做内部频率显示，也可外测1Hz10.0MHz的信号频率，电压用LED显示。万用表万用表是一种多功能、多量程的便携式电子电工仪表，一般的万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻等。有些万
3、用表还可测量电容、电感、功率、晶体管共射极直流放大系数等。数字电路实验箱数字电路实验箱可以为学生提供内容丰富的实验平台，结构设计灵活，可在此平台上搭建电路，完成数字电路课程要求的基本实验。实验三：触发器特性测试1.能力培养目标理解RS触发器、D触发器、JK触发器的工作原理能正确使用RS触发器、D触发器、JK触发器2.项目任务要求（1）利用与非门构成RS触发器（2）测试D触发器的逻辑功能（3）测试JK触发器的逻辑功能3.项目分析（1）RS触发器把两个与非门的输入、输出端交叉连接，即可构成基本RS触发器。RS触发器的 和Q应该呈互补关系，但在= 0、= 0 时Q和都为1，所以此时为非法状态。表2-
4、5-1 RS触发器真值表输 入输 出Q00110101101011Q74LS00是最常见的二输入四与非门芯片之一，因此可选用74LS00芯片。（2）D触发器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。下表中的“X”表示该引脚的电平无论高低，对输出结果不发生任何作用；“”表示该引脚要接到单次脉冲开关，且应为上升沿，按下单次脉冲按钮时输出结果会发生变化。表2-5-2 D触发器真值表输 入输 出PRCLRCKDQ01XX1010XX0100XX111111011001110XQ双D触发器74LS74芯片的引脚结构图如下所示，其中引脚14（VCC）接5V电源，引脚7（GND）
5、接地。CLR表示复位信号（清零），D表示触发信号，CK表示时钟信号，PR表示预置，Q表示同相位输出，表示反相位输出。图2-5-1 74LS74引脚结构图（3）JK触发器JK触发器具有置0、置1、保持和翻转功能，在各类集成触发器中，JK触发器的功能最为齐全。在实际应用中，它不仅有很强的通用性，而且能灵活地转换其他类型的触发器。下面分四种情况来分析主从型JK触发器的逻辑功能。JK触发器在J=1，K=1的情况下，来一个时钟脉冲就翻转一次，即具有计数功能。J=0，K=0时，触发器的状态保持不变。J=1，K=0时，触发器的状态翻转成1态。J=0，K=1时，触发器的状态翻转成0态。表2-5-3 JK触发器
6、真值表输 入输 出CLRCKJKQ0XXX01100Q1101010101111反 转11XXQ【注】上表中的 “”表示该引脚要接到单次脉冲开关，且应为下降沿，按下单次脉冲按钮时输出结果会发生变化。图2-5-2 74LS73引脚结构图（4）实验设备及材料数电实验箱（含连接线） 1台面包板（含连接线） 1台二输入四与非门74LS00 1片双D触发器74LS74 1片双JK触发器74LS73 1片示波器 1台4.项目设计（1）利用与非门构成RS触发器利用74LS00的两个与非门搭建RS触发器，输入端、接实验箱上的逻辑开关输出，输出端、Q接逻辑电平指示灯，电路接线图如下：图2-5-3 RS触发器逻辑
7、电路接线图（2）测试D触发器的逻辑功能74LS74芯片包含两个D触发器，测试时可任选其中一组触发器。将引脚CLR（复位端）、PR（置位端）、D接实验箱上的逻辑开关输出，引脚Q、接逻辑状态显示灯，测试电路接线图如下：图2-5-4 D触发器逻辑电路接线图如果将输入引脚D接到连续脉冲信号时，可通过示波器观察D触发器的输入输出的波形之间的关系，这时需要将引脚D接到固定脉冲信号源1KHz，引脚CK接10KHz，那么输出引脚Q也呈现连续波形。（3）测试JK触发器的逻辑功能74LS73芯片包含两个JK触发器，测试时可任选其中一组触发器。将引脚J、K、CLR接到逻辑开关输出，引脚Q、接逻辑电平指示灯，测试电路
8、接线图如下：图2-5-5 JK触发器逻辑电路接线图如果将输入接到连续脉冲信号时，可通过示波器观察D触发器的输入输出的波形之间的关系，这时需要将引脚CK接到固定脉冲信号源1KHz，那么输出引脚Q也呈现连续波形。5.项目实施（1）利用与非门构成RS触发器按设计的电路接线图连线，按下表中的顺序一步步进行测试，并填写表格。表2-5-4 RS触发器测试结果表步骤输 入输 出Q0111101100【填空】时序电路的值与 有关。根据触发器的定义，和Q应互补，因此 时为非法状态。（2）测试D触发器的逻辑功能按设计的电路接线图进行连接，将CLR（复位）、PR（置位）引脚接实验板上逻辑电平输出开关，引脚CK接单次
9、脉冲开关，引脚Q、接逻辑电平指示灯，按下表中的步骤依次改变CLR、PR的电平，观察现象并记录Q、的值，填写表格。表2-5-5 D触发器测试结果表步骤输 入输 出CLRPRDCKQ01XX11XX10XX11XX00XX111110然后在上述步骤的基础上，即CLR和PR均为高电平，将引脚D接1kHz脉冲源，引脚CK接10kHz脉冲源，用示波器同时观察CK端、Q端的波形，并画出来。由输入输出波形关系，可观测到Q的波形在CK的 发生变化。（3）测试JK触发器的逻辑功能按设计的电路接线图进行连接，74LS73芯片特殊的地方是：引脚4接+5V，引脚11接地。将引脚J、K、CLR接实验板上逻辑电平输出开关
10、，引脚CK接单次脉冲开关，引脚Q、接逻辑电平指示灯。按下表中的步骤依次改变CLR、J、K的电平，观察现象并记录Q、的值，填写表格。表2-5-6 JK触发器测试结果表顺序输 入输 出CLRCKJKQ0XXX100110100101100111111然后在上述步骤的基础上，使CLR=1，J=1，K=1，CK接1kHz脉冲源，通过示波器观察CK和Q端的波形，并画出来。6.项目运行实验任务1、任务2、任务3在电路图连接好后，按步骤顺序进行的各种输入组合，测得实验输出结果应与“项目分析”中的真值表数据保持一致，则证明实验正确。实验任务2和任务3中，当输入接入了连续脉冲信号，通过示波器要仔细观察输出Q和输入CK的波形关系，包括上升沿/下降沿、波形周期。
