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1、江西省电子信息技师学院江西省电子信息工程学校实用数字电子技术项目教程主编:朱向阳 罗国强内容介绍:江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系项目项目1 声光控制灯电路制作声光控制灯电路制作项目项目2 八路抢答器电路制作八路抢答器电路制作项目项目3 电子生日蜡烛的制作电子生日蜡烛的制作项目项目4 流水彩灯的制作流水彩灯的制作项目项目5 31/2位直流数字电压表的制作位直流数字电压表的制作项目3电子生日蜡烛的制作与调试 “电子生日蜡烛电子生日蜡烛”就是应用基本就是应用基本RSRS触发器触发器的特性，模拟仿真的的特性，模拟仿真的“电子蜡烛电子蜡烛”、推动音乐、推动音乐ICIC来进行工作
2、的。另外，像来进行工作的。另外，像“多路灯光控制器多路灯光控制器”、“编码电子锁编码电子锁”等电子产品，新颖而有趣，均是等电子产品，新颖而有趣，均是与触发器的应用有关。与触发器的应用有关。 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系内容提要任务任务1 RS1 RS触发器的逻辑功能测试触发器的逻辑功能测试任务任务2 JK2 JK触发器的逻辑功能测试触发器的逻辑功能测试任务任务3 D3 D触发器的逻辑功能测试触发器的逻辑功能测试任务任务4 4 电子生日蜡烛电路的制作与调试电子生日蜡烛电路的制作与调试江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系江
3、西省电子信息技师学院电子系任务任务1 RS触发器的逻辑功能测试触发器的逻辑功能测试任务目标：任务目标：1熟悉基本RS触发器的功能、基本组成和工作原理2能使用EWB仿真软件测试基本RS触发器的功能和真值表任务教学方式：任务教学方式： 同步同步同步同步RSRS触发器的内容需用投影方式，展示其电路结触发器的内容需用投影方式，展示其电路结触发器的内容需用投影方式，展示其电路结触发器的内容需用投影方式，展示其电路结构以及逻辑功能与基本构以及逻辑功能与基本构以及逻辑功能与基本构以及逻辑功能与基本RSRS触发器的异同点触发器的异同点触发器的异同点触发器的异同点 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师
4、学院电子系任务任务1 RS触发器的逻辑功能测试触发器的逻辑功能测试 触发器是具有记忆功能的电路，它是数触发器是具有记忆功能的电路，它是数字电路和计算机系统中具有记忆和存储功字电路和计算机系统中具有记忆和存储功能部件的基本逻辑单元。它的输出有两个能部件的基本逻辑单元。它的输出有两个稳定状态，分别用二进制数码稳定状态，分别用二进制数码0 0、1 1表示。表示。触发器在某一时刻的输出不仅和当时的输触发器在某一时刻的输出不仅和当时的输入状态有关，而且与在此之前的电路状态入状态有关，而且与在此之前的电路状态有关，即当输入信号消失后，触发器的状有关，即当输入信号消失后，触发器的状态被记忆，直到再输入信号后
5、，它的状态态被记忆，直到再输入信号后，它的状态才可能变化。才可能变化。 1 1基本基本RSRS触发器电路组成触发器电路组成江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系（a）逻辑电路 （b）逻辑符号由与非门构成的基本由与非门构成的基本RS触发器触发器 将两个与非门的输入端与输出端交叉耦合就组成一个基本RS触发器如图（a）所示，其中、是它的两个输入端，“非号”表示低电平（负脉冲）触发有效，Q、 是它的两个输出端，基本RS触发器的逻辑符号如图（b）所示。 图中触发器逻辑符号上输出端的小圆圈则表示输出端。江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系2 2基本基本RSRS触发器逻
6、辑功能触发器逻辑功能基本基本RSRS触发器的两个输入端（称为置触发器的两个输入端（称为置“ “0”0”端）端）和（称为置和（称为置“ “1”1”端），字母上的端），字母上的“ “”号号表示低电平有效。表示低电平有效。（1 1）当）当 =1=1、 =1=1时，触发器保持原状态不时，触发器保持原状态不变。变。（2 2）当）当 =0=0、 =1=1时，触发器被置为时，触发器被置为“ “0”0”状态。状态。（3 3）当）当 =1=1、 =0=0时，触发器被置为时，触发器被置为“ “1”1”状态。状态。（4 4）当）当 =0=0、 =0=0时，触发器状态不确定。时，触发器状态不确定。 总结：基本RS触发
7、器的逻辑功能是：置“0”、置“1”和保持 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系输输入信号入信号输输出状出状态态功能功能说说明明Q Q0 00 0不定不定禁止禁止0 01 10 0置置“ “0 0” ”1 10 01 1置置“ “1 1” ”1 11 1Q Q ( (不不变变) )保持保持基本RS触发器的真值表 基本基本RS触发器的特性方程触发器的特性方程 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系问题？触发器有哪两个稳定状态？触发器有哪两个稳定状态？为什么说触发器能长期保持所记忆的信息为什么说触发器能长期保持所记忆的信息？ （提示：触发器由一个稳态到另一稳态，
8、必须有（提示：触发器由一个稳态到另一稳态，必须有外界信号的触发。否则它将长期稳定在某一状外界信号的触发。否则它将长期稳定在某一状态）态） 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系做一做：测试基本做一做：测试基本RSRS触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系基本RS触发器逻辑仿真电路 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系 在数字电路系统中，往往有很多的触发器，在数字电路系统中，往往有很多的触发器，为了使它们能按统一的节拍工作，大多需要加为了使它们能按统一的节拍工作，大多需要加控制脉冲到各个触发器使其得到控制，只
9、有当控制脉冲到各个触发器使其得到控制，只有当控制脉冲来时，各触发器才工作（触发器的翻控制脉冲来时，各触发器才工作（触发器的翻转时刻受控制脉冲的控制，而翻转到何种状态转时刻受控制脉冲的控制，而翻转到何种状态由输入信号决定）。该控制脉冲称为时钟脉冲，由输入信号决定）。该控制脉冲称为时钟脉冲，简称简称CPCP，其波形如下图所示。，其波形如下图所示。 CP上升沿低电平高电平下降沿江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系1 1同步同步RSRS触发器的电路组成触发器的电路组成（a）逻辑电路 （b）逻辑图形符号2同步RS触发器的工作原理 同步同步RS触发触发器就好像是在基器就好像是在基本本R
10、S上加了两道上加了两道门（与非门），门（与非门），该门的开与关受该门的开与关受时钟脉冲的控制。时钟脉冲的控制。江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系同步RS触发器的真值表 时钟时钟脉冲脉冲CPCP输输入信号入信号输输出状出状态态Q Q n+1n+1功能功能说说明明S SR R0 0 Q Q n n保持保持1 10 00 0Q Q n n保持保持1 10 01 10 0置置“ “0 0” ”1 11 10 01 1置置“ “1 1” ”1 11 11 1 禁止禁止 同步R S触发器在无时钟脉冲到来时不工作，在有时钟脉冲到来时，其逻辑功能与基本RS触发器相同，有置“0”、“1”和
11、保持功能。 真值表中“”表示取值可以为0或1 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系 例例3.1 3.1 由图中的由图中的R R和和S S信号波形，画出信号波形，画出同步同步RSRS触发器触发器QQ和的波形。和的波形。CP=1时，S=1、R=0触发器置1CP=1时，S=0、 R=1，触发器置0CP=1时，R=1、S=1Q不 定 状态CP=1时，R=0、S=0Q状 态 不变解：设RS触发器的初态为0，当时钟脉冲CP=0时，触发器不受R和S信号控制，保持原状态不变。只有在CP=1的期间，R和S信号才对触发器起作用。 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系做一做：
12、同步做一做：同步RSRS触发器的逻辑功能仿真测试触发器的逻辑功能仿真测试 D端 D端江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系CP=1期期间触发间触发此类触发器无法保证触发器在一个CP周期内只动作一次触发器的空翻现象 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系1 1同步式触发类型同步式触发类型 同步式触发一般采用高电平触发，即在同步式触发一般采用高电平触发，即在高电平高电平“ “CPCP=1”=1”期间，输入信号起作用。期间，输入信号起作用。 CP=1期期间触发间触发此类触发器无法保证触发器在一个CP周期内只动作一次江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院
13、电子系2 2边沿触发类型边沿触发类型 上升沿（又称正边沿）触发方式是指触发器只上升沿（又称正边沿）触发方式是指触发器只在时钟脉冲在时钟脉冲CPCP上升沿那一时刻，根据输入信号的上升沿那一时刻，根据输入信号的状态按其功能触发翻转。而下降沿触发方式是指触状态按其功能触发翻转。而下降沿触发方式是指触发器只是在发器只是在CPCP下降沿那一时刻按其功能翻转，其下降沿那一时刻按其功能翻转，其余时刻均处于保持状态。余时刻均处于保持状态。 这样同样能确保触发器在一个这样同样能确保触发器在一个CPCP周期内只动作周期内只动作一次。一次。 在在CP下降下降沿沿那那一一时时刻刻触发触发 在在CP上上 升升 沿沿那那
14、 一一 时时刻触发刻触发江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系3 3主从触发类型主从触发类型 克服克服“ “空翻空翻” ”另一个有效方法通常是另一个有效方法通常是采用主从触发器。主从触发器一般是由主采用主从触发器。主从触发器一般是由主触发器、从触发器和非门构成。它为双拍触发器、从触发器和非门构成。它为双拍式工作方式，即将一个时钟分为两个阶段式工作方式，即将一个时钟分为两个阶段（节拍）。（节拍）。 （1 1）CPCP高电平期间主触发器接收输入高电平期间主触发器接收输入控制信号。而从触发器被封锁，保持原状控制信号。而从触发器被封锁，保持原状态不变。态不变。 （2 2）在）在CPC
15、P由高电平转成低电平时（即由高电平转成低电平时（即下降沿）主触发器被封锁，保持下降沿）主触发器被封锁，保持CPCP高电平高电平所接收的状态不变，而从触发器封锁被解所接收的状态不变，而从触发器封锁被解除，打开接受主触发器的状态。除，打开接受主触发器的状态。江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系 为了便于识别不同触发方式的触发器，目前器件手册中CP端采用特定符号加以区别，如下表所示。 触触触触发类发类型型型型同步式同步式同步式同步式RSRS触触触触发发器器器器上升沿触上升沿触上升沿触上升沿触发发RSRS触触触触发发器器器器下降沿触下降沿触下降沿触下降沿触发发RSRS触触触触发发器
16、器器器逻辑逻辑符符符符号号号号江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系任务任务2 JK触发器的逻辑功能测试触发器的逻辑功能测试任务目标：任务目标：任务目标：任务目标：1 1熟悉熟悉JKJK触发器的功能、基本组成和工作原触发器的功能、基本组成和工作原理；理；2 2能使用能使用EWBEWB仿真测试仿真测试JKJK触发器的功能和触发器的功能和真值表；真值表；3 3应用集成应用集成JKJK触发器进行电子产品触发器进行电子产品灯光灯光控制器设计。控制器设计。任务教学方式任务教学方式任务教学方式任务教学方式： 同步同步同步同步JKJK触发器的内容需用投影方式，表现触发器的内容需用投影方式，
17、表现触发器的内容需用投影方式，表现触发器的内容需用投影方式，表现其电路结构以及逻辑功能与同步其电路结构以及逻辑功能与同步其电路结构以及逻辑功能与同步其电路结构以及逻辑功能与同步RSRS触发器的差异；触发器的差异；触发器的差异；触发器的差异； 沿沿沿沿JKJK触发器的内容讲授时，应结合仿真电路，触发器的内容讲授时，应结合仿真电路，触发器的内容讲授时，应结合仿真电路，触发器的内容讲授时，应结合仿真电路，并举例说明边沿触发的特点并举例说明边沿触发的特点并举例说明边沿触发的特点并举例说明边沿触发的特点 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系任务任务2 JK触发器的逻辑功能测试触发器的
18、逻辑功能测试 同步同步JKJK触发器是在同步触发器是在同步RSRS触发器的基础上从输触发器的基础上从输出端引出两条馈线，将出端引出两条馈线，将Q Q将与将与R R端相连，端相连， 端与端与S S端相连，再加上两个输入端端相连，再加上两个输入端J J和和K K构成的。构成的。 （a）逻辑电路 (b)逻辑符号江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系JK触发器的真值表 输输入入次次态态功能功能说说明明J JK KQ Q n+1n+10 00 0Q Q n n保持保持0 01 10 0置置“ “0 0” ”1 10 01 1置置“ “1 1” ”1 11 1n n翻翻转转=Jn +JK
19、触发器特性方程 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系（a）逻辑电路 （b）逻辑符号 主从JK触发器的逻辑功能与JK触发器是一样的，都具有翻转、置“1”、置“0”和保持的功能。但因为主从JK触发器同时拥有主触发器和从触发器，当一个触发器工作时，另一个触发器不工作，将输入端与输出端隔离开来，有效地解决了输入信号变化对输出的影响问题。江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系 解决空翻问题另一种主要办法是使解决空翻问题另一种主要办法是使触发器边沿触发，如采用边沿触发的触发器边沿触发，如采用边沿触发的JKJK触发器。触发器。 （a）上升沿触发 （b）下降沿触发江西省电
20、子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系例例3 32 2 下图为下降沿下图为下降沿JKJK触发器的输入波形，触发器的输入波形，设初始状态为设初始状态为0 0，试画出输出，试画出输出Q Q的波形。的波形。解：解：JKJK触发器在触发器在CPCP期间有效读取期间有效读取J J、K K信号，在信号，在CPCP下降沿到来时作相应翻转，根据下降沿到来时作相应翻转，根据JKJK触发器特性方触发器特性方程可画出程可画出Q Q的波形。的波形。J=1、K=1翻转翻转J=0、K=1置置“0”J=1，K=0置置“1”J=1、K=0保持保持江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系问题？问题？1
21、能否在触发器逻辑符号上判别上升沿和下降沿两种触发方式？2实际JK触发器产品，一般设有预置端。带预置端的JK触发器具有何种功能？江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系做一做：做一做：JKJK触发器逻辑功能的仿真测试触发器逻辑功能的仿真测试江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系 T T触发器又称计数型触发器。将触发器又称计数型触发器。将JKJK触发触发器的器的J J、K K两个端连接在一起作为一个输入两个端连接在一起作为一个输入端就构成了端就构成了T T触发器。触发器。T T触发器的逻辑电路触发器的逻辑电路及逻辑符号分别如下图所示。及逻辑符号分别如下图所示。(a
22、)T触发器电路 (b)上升沿触发 (c)下降沿触发T触发器具有的逻辑功能是：触发器具有的逻辑功能是：“保持保持”和和“翻转翻转”。 Qn+1=TnQn +T触发器的特性方程 T触发器的特性方程 Qn+1=n江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系做一做：灯光控制器的仿真测试做一做：灯光控制器的仿真测试江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系任务任务3 D触发器的逻辑功能测试触发器的逻辑功能测试任务目标：任务目标：1熟悉D触发器的逻辑功能、基本组成和工作原理；2能使用EWB软件仿真测试D触发器，并得出其逻辑功能和真值表。任务教学方式：任务教学方式： 同步同步同步同
23、步DD触发器内容需采用投影方式，表明触发器内容需采用投影方式，表明触发器内容需采用投影方式，表明触发器内容需采用投影方式，表明其电路结构以及逻辑功能与同步其电路结构以及逻辑功能与同步其电路结构以及逻辑功能与同步其电路结构以及逻辑功能与同步JKJK触发器的差异触发器的差异触发器的差异触发器的差异 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系 D D触发器又称为延时触发器或数据锁存触触发器又称为延时触发器或数据锁存触发器，在数字系统中应用十分广泛，它可以发器，在数字系统中应用十分广泛，它可以组成锁存器、寄存器和计数器等。较简单的组成锁存器、寄存器和计数器等。较简单的D D触发器是在同步
24、触发器是在同步RSRS触发器的基础上增加一个触发器的基础上增加一个非门构成的非门构成的 。（a）逻辑电路 (b)逻辑图形符号江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系D触发器的真值表 输输入入D D输输出状出状态态Q Q n+1n+1功能功能说说明明1 11 1时钟时钟脉冲脉冲CPCP上升沿加入后，上升沿加入后，输输出出状状态态与与输输入状入状态态相同相同0 00 0D触发器的特性方程 Q =D n+1（a）上升沿触发 （b）下降沿触发边沿D触发器逻辑符号 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系做一做：做一做：D D触发器的逻辑功能仿真测试触发器的逻辑功能仿真测
25、试江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系做一做：四路智力抢答器电路仿真测试做一做：四路智力抢答器电路仿真测试江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系任务任务4 电子生日蜡烛的制作与调试电子生日蜡烛的制作与调试任务目标：任务目标：任务目标：任务目标：1 1进一步熟悉基本进一步熟悉基本RSRS触发器的逻辑功能；触发器的逻辑功能；2 2能使用能使用EWBEWB仿真软件测试仿真软件测试“ “电子生日蜡电子生日蜡烛烛” ”电路的功能；电路的功能；3 3应用与非门电路构建基本应用与非门电路构建基本RSRS触发器，继触发器，继而完成而完成“ “电子生日蜡烛电子生日蜡烛” ”
26、电路的设计与制电路的设计与制作。作。任务教学方式：任务教学方式：任务教学方式：任务教学方式： 课堂演示仿真过程，并强调仿真过程的注意事项，而后引导学课堂演示仿真过程，并强调仿真过程的注意事项，而后引导学课堂演示仿真过程，并强调仿真过程的注意事项，而后引导学课堂演示仿真过程，并强调仿真过程的注意事项，而后引导学生学会结合仿真得到的数据，相互讨论并得出正确结论生学会结合仿真得到的数据，相互讨论并得出正确结论生学会结合仿真得到的数据，相互讨论并得出正确结论生学会结合仿真得到的数据，相互讨论并得出正确结论 制作时制作时制作时制作时提醒学生注意一般电子产品安装的工艺要求；装提醒学生注意一般电子产品安装的
27、工艺要求；装提醒学生注意一般电子产品安装的工艺要求；装提醒学生注意一般电子产品安装的工艺要求；装配时，教师边指导，边演示操作要领配时，教师边指导，边演示操作要领配时，教师边指导，边演示操作要领配时，教师边指导，边演示操作要领 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系任务任务4 电子生日蜡烛的制作与调试电子生日蜡烛的制作与调试 电子生日蜡烛电路如下图所示，电路由核电子生日蜡烛电路如下图所示，电路由核心集成电路心集成电路IC1IC1（40114011）及外围元件组成。）及外围元件组成。图中，图中，IC2IC2示意为音乐芯片，示意为音乐芯片，BMBM为驻极体为驻极体话筒，话筒，HTD
28、HTD为蜂鸣器。为蜂鸣器。M江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系 由由ICIC1-C1-C与与ICIC1-D1-D（两与非门）构成基本（两与非门）构成基本RS RS 触发器。刚接通电源时，电容触发器。刚接通电源时，电容C4C4上的电压不会上的电压不会突变，使突变，使ICIC1-C1-C输出高电平，输出高电平，ICIC1-D1-D输出低电平，输出低电平，Q1Q1、Q2Q2均不导通，发光管（均不导通，发光管（“ “蜡烛蜡烛” ”）LED2LED2不亮，音乐集成电路不亮，音乐集成电路IC2IC2也不工作。也不工作。LED1LED1是光是光敏二极管（或用双金属片替代）。敏二极管（或
29、用双金属片替代）。 Q1 Q1用于驱动发光二极管用于驱动发光二极管LED2LED2（“ “蜡烛蜡烛” ”）点亮。）点亮。Q2Q2控制音乐芯片控制音乐芯片IC2IC2是否得电。用是否得电。用打火机灯光照耀打火机灯光照耀LED1LED1（或加热双金属片）时，（或加热双金属片）时，LED1LED1反向导通（光电流较大，反向内阻变小），反向导通（光电流较大，反向内阻变小），RSRS触发器输出状态翻转，触发器输出状态翻转，ICIC1-D1-D输出高电平，输出高电平，Q1Q1导通，导通，“ “蜡烛蜡烛” ”LED2LED2点亮。点亮。ICIC1-C1-C输出低电平，输出低电平，Q2Q2导通，音乐片导通，音
30、乐片IC2IC2得电，奏响了得电，奏响了“ “祝你生日祝你生日快乐快乐” ”的音乐声。的音乐声。江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系 由IC1-A、IC1-B及电阻、电容构成两反相器。当对着B吹气时，吹气声由BM拾取，经IC1-A、IC1-B放大后，触发RS触发器翻转，此时，IC1-D输出低电平、IC1-C输出高电平，于是Q1、Q2均截止，发光二极管LED2不亮（类似于“蜡烛”被吹灭），音乐声也终止，“灯熄乐停”。调节R8（电位器）来改变翻转灵敏度。江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系做一做：电子生日蜡烛电路仿真测试做一做：电子生日蜡烛电路仿真测试 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系做一做：电子生日蜡烛电路的制作做一做：电子生日蜡烛电路的制作与调试与调试 M江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系蜂鸣器光敏电阻话筒CD4011音乐芯片“电子生日蜡烛电子生日蜡烛”元件面图元件面图 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系“电子生日蜡烛电子生日蜡烛”焊面图焊面图 江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系江西省电子信息技师学院电子系
