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第 4 章 触发器

触发器是一种能存储一位二进制数码的基本电路，它能够自行保持“1”或“0”两个稳 定的状态，又称为双稳态电路。在不同的输入信号作用下，其输出可以置成 1 态或 0 态，并且 当输入信号消失后，触发器获得的新状态能保持下来。触发器是数字电路中广泛应用的器件之 一，在计数器、智力抢答器、计算机、数码相机、数字式录音机中都能见到它。本章主要介绍： RS 触发器的基本逻辑功能，集成 JK 触发器的识别、逻辑功能及应用，集成 D 触发器的识别、 逻辑功能及应用。  RS 触发器及应用  JK 触发器及应用  D 触发器及应用  T 触发器及触发器之间的转换

4.1 RS

触发器

RS 触发器从电路结构上可分为基本 RS 触发器、同步 RS 触发器两类。其中，基本 RS 触 发器是组成其他触发器的基础。 4.1.1 任务描述 （1）按图 4.1 所示连接电路，检查无误后接通电源。 图 4.1 基本 RS 触发器的逻辑功能演示电路

（2）闭合开关 S2、断开 S1，观察发光二极管的发光情况，记录观察到的结果。 （3）断开开关 S2、闭合 S1，观察发光二极管的发光情况，记录观察到的结果。 （4）断开开关 S2、S1，观察发光二极管的发光情况，记录观察到的结果。 （5）闭合开关 S2、S1，观察发光二极管的发光情况，记录观察到的结果。 每次操作观察到的发光二极管发光情况记录，如表 4.1 所示。开关 S2断开、开关 S1闭合 时，观察到的现象如图 4.2 所示。 表 4.1 基本 RS 触发器逻辑功能演示记录表 S2 S1 VD1 VD2 闭合 断开 不亮 亮 断开 闭合 亮 不亮 断开 断开 保持原状态不变（亮或不亮） 保持原状态不变（不亮或亮） 图 4.2 断开 S2、闭合 S1时观察到的现象 4.1.2 基本 RS 触发器 1．电路组成 基本 RS 触发器又称为 RS 锁存器，逻辑电路如图 4.3（a）所示，它是图 4.1 的基本 RS 触 发器演示电路设计的依据。基本 RS 触发器有两个输入端R 、_D S ，两个互为对立的输出端 Q、D Q 。通常，当 Q = 1、 Q = 0 时，称触发器处于 1 态；反之，当 Q = 0、 Q =1 时，称触发器处 于 0 态。即：以 Q 端的状态作为触发器的状态。基本 RS 触发器的逻辑符号如图 4.3（b）所示， 图中输入端的小圆圈表示触发信号为低电平有效。 （a）逻辑电路 （b）逻辑符号 图 4.3 基本 RS 触发器 2．逻辑功能 如果将演示过程中开关 S1闭合看做是S_D= 0 输入，S1断开看做是S_D= 1 输入；开关 S2闭

合看做是R_D= 0 输入，S2断开看做是R_D= 1 输入；发光二极管 VD1亮看做是 Q = 1，发光二极 管 VD1不亮看做是 Q = 0；发光二极管 VD2亮看做是Q =1，发光二极管 VD2不亮看做是Q = 0。 并将触发器的原状态标记为 Qn_{（称为现态）；触发器输入端加入信号后建立的新状态标记为} Qn+1（称为次态），则表 4.1 可转换为如表 4.2 所示的基本 RS 触发器的部分逻辑功能表。 表 4.2 基本 RS 触发器的部分逻辑功能表 D R S_D Qn Qn+1 Qn+1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 由表 4.2 可知：当R_D= 0、S_D= 1 时，则 Q = 0，Q = 1，触发器被置于“0”；当R_D=1、S_D= 0 时，则 Q = 1， Q = 0，触发器被置于“1”；当R_D= 1、S_D= 1 时，则 Q 与 Q 均保持不变，即 Q 原来为 0 仍然为 0，Q 原来为 1 仍然为 1。 基本 RS 触发器还有一种输入组合是R_D= 0、S_D= 0。当R_D= 0、S_D= 0 时，不管电路原 来状态如何，Q = Q =1，演示现象如图 4.4 所示。这种情况对基本 RS 触发器而言是不允许出 现的。因为，若此后S 和_D R 同时为_D 1 时，则无法确定基本 RS 触发器是处于“1”状态还是 “0”状态。因此，在正常工作时，输入信号要遵守：R_D+S_D= 1 的约束条件，也就是说不允 许R 和_D S 同时为_D 0。 图 4.4 R 和_D S 同时为_D 0 的输出现象 3．逻辑功能的表示方法 触发器的逻辑功能除了用功能表表示外，还可以用特性表、特性方程、状态转换图和时 序图来表示。这些表示方法在本质上是一致的，并可以相互转换。 （1）特性表。由表 4.2 可知：触发器的次态（Qn+1_{）不仅与输入信号取值有关，还与触} 发器原来所处的状态 Qn_{（现态）有关。若把} D R 、S 、Q_D n作为输入逻辑变量，则基本 RS 触 发器的次态 Qn+1_与 D R 、S 和_D Qn的逻辑关系，如表 4.3（a）所示。表 4.3（a）称为基本 RS

触发器的功能表。表 4.3（a）简化后，如表 4.3（b）所示，称为基本 RS 触发器的特性表。 表 4.3（a） 基本 RS 触发器的功能表 D R S_D Qn Qn+1 说明 0 0 1 1 0 1 0 0 置 0 1 1 0 0 0 1 1 1 置 1 1 1 1 1 0 1 0 1 保持 0 0 0 0 0 1 不确定 不确定 禁用 表 4.3（b） 基本 RS 触发器的特性表 D R S_D Qn+1 说明 0 1 0 置 0 1 0 1 置 1 1 1 Qn 保持 0 0 不确定 禁用 （2）特性方程。描述触发器逻辑功能的函数表达式，称为特性方程或状态方程。它其实 就是 Qn+1_{的逻辑表达式。根据表 4.3（a）所示，可画出基本 RS 触发器的卡诺图，如图 4.5 所} 示。借助卡诺图化简后，可得基本 RS 触发器的特性方程为： Qn+1=SD+RDQn 约束条件：SDRD=1 （3）状态转换图。触发器的功能还可以用图 4.6 所示的状态转换图更形象地表示。状态 转换图同样可以由基本 RS 触发器的特性表导出。在图 4.6 中，两个圆圈内标有 1 和 0，表示 触发器的两个状态；4 根方向线表示状态转换的方向，分别对应特性表中的 1 行，方向线的起 点为触发器现态 Qn_{，箭头指向为相应的次态 Q}n+1_{，方向线旁标出了状态转换的条件，即输入} 信号R 、_D S 的逻辑值，×表示任意。_D 图 4.5 基本 RS 触发器的卡诺图 图 4.6 基本 RS 触发器的状态转换图 （4）时序图。触发器逻辑功能的描述，还可用时序图（又称为波形图）来描述。当给定R_D

和S 的波形时，可根据特性表_D 4.3（b）画出 Q 和 Q 的波形图，如图 4.7 所示。 图 4.7 用与非门构成的基本 RS 触发器的时序图 4．应用实例 在调试数字电路时，经常要用到单次脉冲信号，即拨一下开关只产生一个脉冲信号。由于 开关触点的金属片有弹性，所以拨动开关时触点常发生抖动，造成多个脉冲输出，给电路调试 带来困难。用基本 RS 触发器和开关可构成防开关抖动的单次脉冲输出电路，如图 4.8 所示。 （a）电路 （b）波形 图 4.8 防开关抖动的单次脉冲输出电路 4.1.3 同步 RS 触发器 在数字电路中，为协调各部分的动作，常常要求某些触发器在同一时刻动作。因此，必须 引入同步信号，使这些触发器只有在同步信号到达时才按输入信号改变状态。通常把这个同步 信号称为时钟信号，又称为时钟脉冲，简称时钟，用CP表示。这类受时钟信号控制的触发器 称为时钟触发器，又称为同步触发器。受时钟信号控制的RS触发器，称为同步RS触发器。 1．电路组成 同步 RS 触发器的逻辑电路如图 4.9（a）所示，有 CP（时钟）、R（置“0”）、S（置“1”） 3 个输入端和 Q、Q 两个输出端。在图 4.9（a）中，与非门 G1、G2构成基本 RS 触发器，与非 门 G3、G4构成触发器的控制电路。同步 RS 触发器的逻辑符号如图 4.9（b）所示。 当 CP = 0 时，不论 R 和 S 端输入如何，门 G3和门 G4的输出均为高电平，基本 RS 触发 器的R_D= S_D= 1，触发器维持原来的状态不变； 当 CP = 1 时，触发器才会由 R、S 端的输入状态来决定其输出状态。因此，在同步 RS 触 发器中，输入信号决定触发器输出的状态，时钟信号决定触发器状态改变的时刻。

（a）逻辑电路 （b）逻辑符号 图 4.9 同步 RS 触发器 2．逻辑功能 （1）特性表。同步 RS 触发器的逻辑功能与基本 RS 触发器相同，但只有 CP=1 时状态才 能随输入 R、S 的变化而变化，且 R、S 是高电平有效。其特性表如表 4.4 所示。 表 4.4 同步 RS 触发器的特性表 CP R S Qn+1 逻辑功能 0 × × Qn 保持 1 0 0 Qn 保持 1 0 1 1 置 1 1 1 0 0 置 0 1 1 1 不确定 禁用 （2）特性方程及状态转换图。由表 4.4 可知，其特性表和基本 RS 触发器内容相似。将 Qn+1作为输出变量，把 S、R 和 Qn_{作为输入变量，画出卡诺图，如图 4.10 所示。根据卡诺图，} 化简后得特性方程为 n 1 n 0           Q S RQ S R 约束条件： CP=1 时有效 同步 RS 触发器的状态转换图，如图 4.11 所示。 图 4.10 同步 RS 触发器的卡诺图 图 4.11 同步 RS 触发器的状态转换图 3．同步 RS 触发器存在的空翻现象 在一个时钟周期的整个高电平期间或整个低电平期间，触发器的状态都能随输入信号变 化而改变的触发方式称为电平触发。采用电平触发时，在一个时钟周期内，输入发生了变化， 输出就跟着变化（输出变化习惯上称为翻转）。通常，将一个时钟周期内触发器的状态发生多 次翻转的现象称为空翻，如图 4.12 所示。空翻是一种有害的现象，它使得时序电路不能按时

钟节拍工作，造成系统的误动作。 图 4.12 同步 RS 触发器的空翻现象 空翻现象产生的原因是同步 RS 触发器结构上的不完善。为了克服空翻现象，并将 RS 触 发器的约束条件加以利用，可在电路结构上加以改善，制造出性能更好的触发器，如 JK 触发 器、D 触发器。

4.2 JK

触发器

JK 触发器的输入没有约束。由于采用边沿触发方式将触发器的状态翻转控制在时钟信号 （CP）的上升沿（或下降沿）到来的一瞬间，从而大大提高了触发器工作的可靠性和抗干扰 能力。边沿触发时，上升沿触发用 或↑表示，下降沿触发用 或↓表示。 4.2.1 任务描述 （1）按图 4.13 所示连接电路，检查无误后，闭合开关 S0，接通电源。 图 4.13 JK 触发器逻辑功能演示电路 （2）开关 S1、S2处于任意状态，观察发光二极管的发光情况，记录观察到的结果。 （3）开关 S1、S2处于任意状态，观察开关 S0由闭合到断开的瞬间发光二极管发光情况， 记录观察到的结果。 （4）保持 S0断开，开关 S1、S2处于任意状态，观察发光二极管的发光情况，记录观察 到的结果。 （5）闭合开关 S1、断开开关 S2，观察开关 S0由断开到闭合的瞬间发光二极管发光情况，

记录观察到的结果。 （6）断开开关 S1、闭合开关 S2，观察开关 S0由断开到闭合的瞬间发光二极管发光情况， 记录观察到的结果。 （7）闭合开关 S1、S2，观察开关 S0由断开到闭合的瞬间发光二极管发光情况，记录观察 到的结果。 （8）断开开关 S1、S2，观察开关 S0由断开到闭合的瞬间发光二极管发光情况，记录观察 到的结果；连续操作开关 S0，观察开关 S0由断开到闭合的瞬间发光二极管发光情况，记录观 察到的结果。 每次操作观察到的发光二极管发光情况记录，如表 4.5 所示。如图 4.14 所示是闭合开关 S1、断开 S2时观察到的现象。 表 4.5 JK 触发器逻辑功能演示记录表 输入 输出 S0 S1 S2 VD1 VD2 闭合、由闭合到断开、 断开 任意 任意 发光情况不变（原来 亮的还是亮，原来不 亮的仍不亮） 发光情况不变 由断开到闭合的瞬间 闭合 断开 灭 亮 由断开到闭合的瞬间 断开 闭合 亮 灭 由断开到闭合的瞬间 闭合 闭合 亮 灭 由断开到闭合的瞬间 断开 断开 灭 亮 由断开到闭合的瞬间 断开 断开 亮 灭 由断开到闭合的瞬间 断开 断开 灭 亮 图 4.14 闭合开关 S1、断开 S2时观察到的现象 4.2.2 JK触发器的功能 1．特性表 如果将演示过程中开关闭合看做 0，开关断开看做 1；开关由闭合到断开瞬间看做脉冲上 升沿，开关由断开到闭合看做脉冲下降沿；发光二极管亮看做 1，不亮看做 0；开关状态任意 用×表示。则，表 4.5 可转换为表 4.6 所示的 JK 触发器的特性表。由特性表可知，JK 触发器 具有保持、置 0、置 1、翻转功能。

表 4.6 JK 触发器的特性表 CP J K Qn+1 说明 0、↑、1 × × Qn 保持 ↓ 0 1 0 置 0 ↓ 1 0 1 置 1 ↓ 0 0 Qn 保持 ↓ 1 1 _Qn _翻转 2．特性方程及状态转换图 由表 4.6 所示的 JK 触发器的特性表，画出 JK 触发器的卡诺图，如图 4.15 所示。根据卡 诺图，化简后得特性方程为： Qn+1=JQn+ K Qn CP↓有效 JK 触发器的状态转换图，如图 4.16 所示。 图 4.15 JK 触发器的卡诺图 图 4.16 JK 触发器的状态转换图 4.2.3 JK触发器的应用 1．集成 JK 触发器 在实际应用中，JK 触发器是以集成电路形式存在的。在图 4.13 中的 74LS112 为 TTL 集 成 JK 触发器，采用下降沿触发，其特性表如表 4.7 所示，逻辑符号如图 4.17 所示。74LS112 内部含有两个相同的 JK 触发器，每个触发器都带有异步控制端R 、_D S 。只要在_D R 或_D S 端_D 加入低电平“0”（不能同时为“0”），就可以立即将触发器置“0”或置“1”，而不受时钟信号 和输入信号的控制。通常，S 称为异步置位端，_D R 称为异步复位端。触发器在时钟信号控制_D 下正常工作时，应使R 、_D S 接高电平或悬空。_D 表 4.7 集成 JK 触发器 74LS112 的特性表 输入 输出 D S R_D CP J K Qn+1 Qn+1 说明 0 1 × × × 1 0 异步置 1 1 0 × × × 0 1 异步置 0 1 1 ↓ 0 0 Qn _Qn _保持 1 1 ↓ 0 1 0 1 置 0 1 1 ↓ 1 0 1 0 置 1 1 1 ↓ 1 1 Qn Qn 翻转

图 4.17 下降沿触发的 JK 触发器逻辑符号 采用上升沿触发的集成JK触发器有HCF4027、CD4027等，它们属于CMOS电路。如图4.18 所示是HCF4027 的实物图、引脚排列和逻辑符号，其内部含有两个JK触发器。HCF4027、 CD4027的异步控制端为高电平“1”有效，正常使用时应接低电平“0”。 （a）实物图 （b）引脚排列 （c）逻辑符号 图 4.18 上升沿触发的集成 JK 触发器 HCF4027 2．JK 触发器的应用 JK 触发器的应用比较广泛，可以组成其他触发器、计数器等。当 JK 触发器的 J、K 端 连接在一起时，就组成了具有新功能的 D 触发器。如图 4.19（a）所示是由 JK 触发器组成的 异步二－五－十进制计数器 74LS90，其内部逻辑电路如图 4.19（b）所示，由 4 个 JK 触发器 连接而成。计数器的识别和使用将在 5.1 节中介绍。 （a）74LS90 图4.19 JK触发器的应用

（b）内部逻辑电路 图 4.19 JK 触发器的应用（续图）

4.3 D

触发器

4.3.1 任务描述 （1）按图 4.20 所示连接电路，检查无误后，断开开关 S1，接通电源。 图 4.20 D 触发器逻辑功能演示电路 （2）开关 S2处于任意状态，观察发光二极管的发光情况，记录观察到的结果。 （3）开关 S2处于任意状态，观察开关 S1由断开到闭合的瞬间发光二极管发光情况，记 录观察到的结果。 （4）保持 S1闭合，开关 S2处于任意状态，观察发光二极管的发光情况，记录观察到的结果。

（5）闭合开关 S2，观察开关 S1由闭合到断开的瞬间发光二极管发光情况，记录观察到的结果。 （6）断开开关 S2，观察开关 S1由闭合到断开的瞬间发光二极管发光情况，记录观察到的结果。 每次操作观察到的发光二极管发光情况记录，如表 4.8 所示。如图 4.21 所示是闭合开关 S1、断开开关 S2时观察到的现象。 表 4.8 D 触发器逻辑功能演示记录表 输入 输出 S1 S2 VD1 VD2 断开、由断开到闭合瞬 间、闭合 任意 保持不变 保持不变 由闭合到断开瞬间 断开 亮 不亮 由闭合到断开瞬间 闭合 不亮 亮 图 4.21 断开 S2时观察到的现象 4.3.2 D触发器的功能 1．特性表 如果将演示过程中开关闭合看做 0，开关断开看做 1；开关由闭合到断开瞬间看做脉冲上 升沿，开关由断开到闭合看做脉冲下降沿；发光二极管亮看做 1，不亮看做 0；开关状态任意 用×表示，则表 4.8 可转换为如表 4.9 所示的 D 触发器的特性表。由特性表可知，D 触发器具 有置 0、置 1 功能。 表 4.9 D 触发器的特性表 CP D Qn+1 说明 0、1、↓ × Qn 保持不变 ↑ 1 1 置 1 ↑ 0 0 置 0 2．特性方程及状态转换图 观察 D 触发器的特性表，可直接写出特性方程为： Qn+1=D CP↑有效

D 触发器的状态转换图如图 4.22 所示。 图 4.22 D 触发器的状态转换图 4.3.3 D触发器的应用 1．集成 D 触发器 图 4.20 中的 74LS74 为 TTL 集成双 D 触发器，采用上升沿触发，逻辑符号如图 4.23 所示。 74LS74 内部每个 D 触发器的异步控制端R 、_D S 为低电平有效。当D S = 0、D R = 1 时，立即将D 触发器置位为 Q = 1；当S = 1、_D R = 0 时，立即将触发器复位为 Q = 0。 D 图 4.23 上升沿触发的 D 触发器逻辑符号 CMOS 集成双 D 触发器 CD4013 的实物图、引脚排列和逻辑符号如图 4.24 所示，采用上 升沿触发。异步清 0、置 1 端高电平有效，正常使用时应接低电平。 （a）实物图 （b）引脚排列 （c）逻辑符号 图 4.24 CMOS 集成双 D 触发器 CD4013 2．D 触发器的应用 在实际应用中，D 触发器的使用也比较广泛。用 D 触发器可以组成寄存器、抢答器、计 数器等功能性器件。如图 4.25（a）所示是由 D 触发器组成的集成寄存器 74LS175，其内部逻 辑电路如图 4.25（b）所示。74LS175 的逻辑功能和使用在 5.2 节中介绍。

（a）集成寄存器 74LS175 （b）74LS175 内部逻辑电路 图 4.25 D 触发器的应用

技能实训

任务 1 测试触发器的逻辑功能 1．实训目的 （1）掌握 JK 触发器、D 触发器逻辑功能的测试方法。 （2）熟悉触发器逻辑功能的相互转换。 2．器材准备 实训所需的器材如表 4.10 所示。 表 4.10 实训器材 序号 名称 规格 数量 1 集成 JK 触发器 74LS112 2 块 2 集成 D 触发器 74LS74 1 块 3 电阻器 1kΩ 9 只 4 电阻器 150Ω 6 只 5 发光二极管 2EF 6 只 6 DIP 开关 8 位 1 只 7 DIP 开关 4 位 2 只 8 直流稳压电源 +5V 1 台 9 安装用电路板 20cm×10cm 1 块 8 连接导线、焊锡 若干 9 常用安装工具（电烙铁、尖嘴钳等） 1 套 10 万用表 MF47 1 块 3．实训相关知识 根据触发器的逻辑功能不同，触发器分为 RS 触发器、JK 触发器、D 触发器、T 触发器等。 目前，市场上出售的成品触发器大多数是 JK 触发器和 D 触发器。当需要其他类型的触发器时， 可采用逻辑功能转换的方法，把 JK 触发器或 D 触发器转换成所需要的类型。

（1）T 触发器。 在时钟脉冲作用下，根据输入信号 T 取值的不同，凡是具有保持和翻转功能的逻辑电路， 都称为 T 触发器。T 触发器的逻辑功能为：当 T=0 时，状态保持不变；当 T=1 时，状态翻转。 T 触发器的逻辑符号如图 4.26 所示。 （a）下降沿触发 （b）上升沿触发 图 4.26 T 触发器的逻辑符号 表 4.11 所示是下降沿触发的 T 触发器的特性表。由特性表可得 T 触发器的特性方程为： n 1 _ n _ n _{ } n Q TQ TQ T Q CP↓有效 表 4.11 T 触发器的特性表 CP T Qn+1 说明 ↓ 0 Qn 保持不变 ↓ 1 Qn 翻转 （2）不同类型触发器的转换。 不同类型的触发器相互转换时，常用的方法是：先比较已有触发器和待求触发器的特性 方程，求出已有触发器输入端的逻辑表达式，即驱动方程；然后，根据驱动方程，利用逻辑 门构成控制电路，从而实现转换。 1）JK 触发器→D 触发器。 已有 JK 触发器的特性方程为： Qn+1=JQn+KQn 待求 D 触发器的特性方程为： Qn+1=D 将待求 D 触发器的特性方程改写为： Qn+1=D = D（Qn+Qn） = DQn+ D Qn 比较两者的特性方程可得： J D K D      即：将 JK 触发器的 J 输入端作为 D 触发器的 D 输入端，D 输入端经非门取非后接 JK 触

发器的 K 输入端，便可将 JK 触发器转换为 D 触发器。转换电路如图 4.27 所示。 2）JK 触发器→T 触发器。 已有 JK 触发器的特性方程为： Qn+1=JQn+KQn 待求 T 触发器的特性方程为： n 1 _ n _ n _{ } n Q TQ TQ T Q 比较两者的特性方程可得： J T K T      即：将 JK 触发器的 J 输入端和 K 输入端相连作为 T 触发器的 T 输入端，便可将 JK 触发 器转换为 T 触发器。转换电路如图 4.28 所示。 图 4.27 JK 触发器转换为 D 触发器 图 4.28 JK 触发器转换为 T 触发器 3）D 触发器→JK 触发器。 已有 D 触发器的特性方程为： Qn+1=D 待求 JK 触发器的特性方程为： Qn+1=JQn+KQn 比较两者的特性方程可得： D= JQn+KQn 即：将 D 触发器的 Q 端与作为 JK 触发器的 J 输入端“与”、Q 端和作为 JK 触发器的 K 输入端“取非”后“与”，然后将“与”的输出再“或”后与 D 触发器的 D 输入端相连，便可 将 D 触发器转换为 JK 触发器。转换电路如图 4.29 所示。 4）D 触发器→T 触发器。 已有 D 触发器的特性方程为： Qn+1=D 待求 T 触发器的特性方程为： n 1 n n n     Q TQ TQ T Q 比较两者的特性方程可得： D= T  Qn 即：将 D 触发器的 Q 端与作为 T 触发器的 T 输入端“异或”后与 D 触发器的 D 输入端 相连，便可将 D 触发器转换为 T 触发器。转换电路如图 4.30 所示。 4．实训内容与步骤 （1）测试集成 JK 触发器的逻辑功能。 1）根据图 4.31 所示的电路，列出元件清单，备好元件，检查各元件的好坏。

图 4.29 D 触发器转换为 JK 触发器 图 4.30 D 触发器转换为 T 触发器 图 4.31 JK 触发器逻辑功能测试电路 2）根据如图 4.31 所示的电路，画出装配图。在确定集成块引脚的连线时，应注意所选的 引脚必须属于同一个 JK 触发器。 3）根据装配图完成电路安装。 4）检查电路安装是否正确。主要检查 DIP 开关、发光二极管的引脚是否安装错，集成块 引脚之间是否搭焊等。 5）检查无误后，接通电源。 6）根据如表 4.12 所示，完成 JK 触发器逻辑功能测试。开关断开为 1，开关闭合为 0；发 光二极管亮为 1，灭为 0；×表示任意状态。 表 4.12 JK 触发器逻辑功能测试 D S RD CP J K Qn Qn 1 0 1 × × × 1 0 × × × 1 1 0、1、↑ × × 1 1 ↓ 0 0 1 1 ↓ 0 1 1 1 ↓ 1 0 1 1 ↓ 1 1 （2）测试集成 D 触发器的逻辑功能。 1）根据如图 4.32 所示的电路，列出元件清单，备好元件，检查各元件的好坏。

图 4.32 集成 D 触发器逻辑功能测试电路 2）根据图 4.32 所示的电路，画出装配图。在确定集成块引脚的连线时，应注意所选的引 脚必须属于同一个 D 触发器。 3）根据装配图完成电路安装。 4）检查电路安装是否正确。主要检查 DIP 开关、发光二极管的引脚是否安装错，集成块 引脚之间是否搭焊等。 5）检查无误后，接通电源。 6）根据表 4.13 所示，完成 D 触发器逻辑功能测试。 表 4.13 D 触发器逻辑功能测试 CP D Qn _Qn 1 0、1、↓ × ↑ 0 ↑ 1 （3）测试 T 触发器的逻辑功能。 1）根据图 4.33 所示的电路，列出元件清单，备好元件，检查各元件的好坏。 图 4.33 T 触发器逻辑功能测试电路

2）根据图 4.33 所示的电路，画出装配图。在确定集成块引脚的连线时，应注意所选的引 脚必须属于同一个 JK 触发器。 3）根据装配图完成电路安装。 4）检查电路安装是否正确。主要检查 DIP 开关、发光二极管的引脚是否装错，集成块引 脚之间是否搭焊等。 5）检查无误后，接通电源。 6）根据表 4.14 所示，完成 T 触发器逻辑功能测试。 表 4.14 T 触发器逻辑功能测试 CP T Qn+1 ↓ 0 ↓ 1 （4）实训结束后，整理好本次实训所用的器材，清洁工作台，打扫实训室。 5．实训报告要求 （1）将测试结果和 JK、D、T 触发器的特性表比较，分析是否实现了相应的逻辑功能。 （2）测试过程中若遇到故障，说明故障现象，分析产生故障的原因，提出解决方法。 （3）如果将 JK 触发器转换成 D 触发器，应如何制作测试电路？画出相应的逻辑电路。 （4）完成实训报告。 任务 2 制作 4 人抢答器 1．实训目的 （1）掌握集成D触发器，与非门及发光二极管的使用方法。 （2）熟悉4人抢答器的工作过程。 （3）掌握数字电路的安装技巧、调试和简单故障排除方法。 2．器材准备 实训所需的器材如表 4.15 所示。 表 4.15 实训器材 序号 名称 规格 数量 1 发光二极管 2EF 4 只 2 二极管 1N4001 1 只 3 三极管 S9013 1 只 4 电阻器 150Ω 4 只 5 电阻器 1kΩ 4 只 6 排阻 1kΩ（5 引脚） 1 只 7 DIP 开关 4 位 2 只 8 集成与非门 74LS20 1 块 9 集成与非门 74LS00 1 块 10 集成 D 触发器 74LS74 2 块

续表 序号 名称 规格 数量 11 扬声器 8Ω 1 只 12 直流稳压电源 +5V 1 台 13 安装用电路板 20cm×10cm 1 块 14 连接导线、焊锡 若干 15 常用安装工具（电烙铁、尖嘴钳等） 1 套 16 万用表 MF47 1 块 3．实训相关知识 4 人抢答器电路如图 4.34 所示，由 2 片双 D 触发器 74LS74 组成，每个触发器的输出接一 只发光二极管，指示成功抢答的组别。抢答开始前，由主持人按下复位开关 S，触发器全部清 0，两片双 D 触发器 74LS74 的输出端 Q 全为 0，所有发光二极管均不亮。当主持人宣布抢答 开始后，抢答者按下开关，对应的发光二极管点亮，显示抢答的组别，并发出声音提示。同时， 抢答成功组对应的 D 触发器通过与非门 G2送出信号锁住其余 3 个抢答者的电路，不再接收其 他信号，直到主持人再次按下复位开关 S，清除抢答信号为止。 图 4.34 4 人抢答器的逻辑电路 4．实训内容与步骤 （1）根据图 4.34 所示的电路，列出元件清单，备好元件，检查各元件的好坏。

（2）根据图 4.34 所示的电路，画出装配图。 （3）根据装配图完成电路安装。 （4）检查电路安装是否正确。主要检查各元件的位置是否安装错，集成块引脚之间是否 搭焊等。 （5）检查无误后，接通电源，CP 端接矩形脉冲，矩形脉冲的频率约 1kHz。 （6）抢答功能调试。 ① 闭合 S，观察发光二极管是否全部不亮。若是全部不亮，进行下一步调试。否则，检 修电路，直至发光二极管全部不亮。 ② 断开 S、闭合 S0，观察扬声器是否发声、是否只有发光二极管 VD0亮。若是，进行下 一步调试。否则检修电路，直至扬声器发声、只有发光二极管 VD0亮。 ③ 分别闭合 S1、S2、S3，观察扬声器、发光二极管发光状态是否变化。如无变化，S0对 应的组别调试成功。否则，检修电路，直至扬声器发声、只有发光二极管 VD0亮。 ④ 参照 S0组别的测试，分别调试 S1、S2、S3对应的组别。 （7）实训结束后，整理好本次实训所用的器材，清洁工作台，打扫实训室。 5．实训报告要求 （1）如果用 JK 触发器实现 4 人抢答器，应如何修改电路，画出逻辑电路。 （2）测试过程中若遇到故障，说明故障现象，分析产生故障的原因，提出解决方法。 （3）如果制作 6 人抢答器，制作的难点是什么？ （4）完成实训报告。

本章小结

（1）本章重点介绍了 RS 触发器的基本逻辑功能，集成 JK 触发器的识别、逻辑功能及应 用，集成 D 触发器的识别、逻辑功能及应用。 （2）触发器具有记忆功能，有两种可能的稳定状态，0 态或 1 态。触发器的输入决定触 发器的状态，时钟脉冲决定触发器状态翻转的时刻。 （3）根据结构不同，触发器分为基本 RS 触发器、同步 RS 触发器和边沿触发器等。根据 逻辑功能不同，触发器分为 RS 触发器、JK 触发器和 D 触发器等。 （4）基本 RS 触发器是构成其他触发器的基础，它的结构最简单。JK 触发器和 D 触发器 是最常用的两种触发器。D 触发器结构比较简单，功能单一。JK 触发器是多功能触发器，可 以方便地构成 D 触发器、计数器、寄存器等功能性器件。 （5）触发器的逻辑功能可以用特性表、卡诺图、特性方程、状态图和时序图等 5 种方式 来描述。触发器的特性方程是表示其逻辑功能的重要逻辑函数，在分析和设计时序逻辑电路时 常用来作为判断电路状态转换的依据。 不同触发器的特性方程归纳如下： 1）RS 触发器。 n 1 n D D  _{ } Q S R Q 约束条件 SDRD=1 2）JK 触发器。

Qn+1=JQn+KQn 3）D 触发器。 Qn+1=D 4）T 触发器。 n 1 _ n _ n _{ } n Q TQ TQ T Q （6）集成触发器产品通常为 D 触发器和 JK 触发器。在选用集成触发器时，不仅要知道 它的逻辑功能，还必须知道它的触发方式，只有这样，才能正确的使用好触发器。

习题 4

一、填空题 1．触发器具________种稳定状态。在输入信号消失后，能保持输出状态不变，也就是说 它具有________功能。在适当触发信号作用下，从一个稳态变为另一个稳态，触发器可作为 ________进制信息存储单元。 2．RS 触发器可分为基本________触发器、________触发器两类。 3．钟控触发器也称同步触发器，钟控触发器状态的变化不仅取决于________信号的变化， 还取决于________的作用。 4．与非门构成的基本 RS 触发器的约束条件是________。 5．在实际应用中，为了确保数字系统可靠工作，要求触发器来一个 CP 至多翻转一次。 对于________式触发器来说，这就意味着在 CP=1 期间，必须保持输入信号稳定不变，否则， 触发器状态将在此期间发生________。 6．边沿 D 触发器具有________、________的功能。 7．74LS112 芯片内部含有两个相同的________触发器，采用________沿触发。 8．74LS74 芯片为 TTL 集成双________触发器，采用________沿触发。 二、简答题 1．什么是边沿触发器？有几种边沿触发？ 2．分别列出 RS 触发器、JK 触发器、D 触发器的特性表。 3．集成 JK 触发器 74LS112 中S 、D R 端的功能是什么？ D 三、综合题 1．由与非门构成的基本 RS 触发器如图 4.35 所示，根据输入波形 A、B 画出 Q、 Q 的输 出波形。设触发器的初态均为 0。 2．已知 JK 触发器 J、K 和 CP 端的输入波形如图 4.36 所示，试写出 JK 触发器的特性方 程，画出状态转换图及 Q、 Q 端对应的输出波形，设触发器的初始状态为 Q = 0。 3．已知输入信号 A 和 B 的波形如图 4.37（a）所示，试画出图 4.37（b）中触发器 Q 端的 输出波形。设触发器初态为 0。 4．写出如图 4.38 所示触发器的特性方程，并画出在时钟信号作用下输出端电压的波形，

设触发器的初始状态为 0。 图 4.35 综合题 1 的图 图 4.36 综合题 2 的图 （a）输入波形图 （b）逻辑电路 图 4.37 综合题 3 的图 图 4.38 综合题 4 的图