《数字电子技术》课程实验指导书 - 图文(7)

出不计）。

图16-3 2位二进制减计数器原理图

T触发器和T?触发器一般没有专门的产品，可以用RS触发器，JK触发器或D触发器构成。但是要注意所选触发器的时钟控制方式与所设计计数器的计数方式的匹配。

图16-3（a）中两个JK触发器构成了下降沿有效的T?触发器（J =K =―1‖）,状态方程为Qin?1?Qi，具有的计数特性。FF0的触发脉冲为CP，Q0在每个CP脉冲的下降沿时刻状态变反；FF1的时钟是FF0的输出Q0，所以FF1在Q0上升沿（Q0的下降沿）时刻状态变反。Q0与Q1的输出波形如图16-3（b）所示。

由信号波形可见,在每个时钟脉冲下降沿后，Q1与Q0的状态码按―00‖→―11‖→ ―10‖→―01‖ →―00‖的规律循环变化，循环周期为四个时钟脉冲周期。状态变化是以两位二进制码递减方式累计输入时钟脉冲的个数，电路功能为两位异步二进制计数器。

同时可以发现，Q0的信号周期是时钟周期的一倍，Q1的信号周期是时钟周期的两倍，fQ0?fcp2,fQ1?fcp4n。所以，该电路又具

有分频的功能。

一般，用n个T?触发器可以构成n位异步二进制计数器。除最低位触发器直接由时钟CP控制外，其他各触发器的时钟都由相邻低位的状态输出控制。可根据触发器的触发方式和所需的计数方式，按表16-1选择时钟连接关系。

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计数器的计数方式 加 减 上升沿触发的触发器 CPi?Qi?1?i?1? 下降沿触发的触发器 CPi?Qi?1?i?1? CPi?Qi?1?i?1? CPi?Qi?1?i?1? 表16-1

三．实验参考电路

1. 与非门组成的基本RS触发器如图16-1（a）所示。 2. 集成触发器电路如图16-4所示。

图16-4 集成触发器实验电路

3. 信号传输电路如图16-5所示。

图16-5 信号传输电路

四．实验参考电路

1. 复习基本RS触发器、JK触发器及D触发器的工作原理及特

点。

2. 分析图16-1（a）基本RS触发器的输入是高电平有效还是低

电平有效？

3. 列出图16-4中各触发器的状态方程，考虑D触发器和JK触发

器各转换成了

什么触发器？是T触发器还是T?触发器？分析CP，Q1，Q2的波形。

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4. 分析图16-5电路中，A，B，C三信号的逻辑关系。

5. 若图16-3中触发器FF1的时钟由FF0的输出Q0直接控制，

分析状态码Q1，

Q0如何变化？具有怎样的计数特性？

6. 用74LS74集成双D触发器设计一个2位二进制异步减计数器，

实现图16-3

电路的功能。画出电路原理图。

五．实验内容及步骤

1. 基本RS触发器功能测试

用与非门74LS00组成如图16-1所示的基本RS触发器。按表16-2测试其逻辑功能。完成后保留电路。最后两项反复操作几遍，看R与S同时从―0‖变为―1―后，Q0的状态是否一致。 2. 集成JK触发器功能测试

（1）观察集成触发器的置位、复位功能。

根据图16-2中JK触发器74LS112的引脚图，选择一个触发器。直接置位SD、复位输入RD接逻辑开关。按表16-3控制RD和SD，记录触发器的输出状态。最后两项反复操作几遍，看RD和SD同时从―0‖变为―1‖后,输出Q是否为同一状态。 R 0 1 1 1 0 1 RD 0 1 1 1 0 1 S 1 1 0 1 0 1 SD 1 1 0 1 0 1 Q0 Q Q0 功能 表16-2 Q 功能 表16-3 - 24 -

（2） 触发器的激励输入J和K也接逻辑开关，时钟输入CP由实验步骤1中基本RS触发器的输出Q0控制。先直接复位J-K触发器，然后RD与SD都置―1‖。按表16-4控制其J，K和CP信号，记录JK触发器的输出状态。

其中CP的上升沿↑是指Q0原来的状态为―0‖,控制基本RS触发器置位端S使Q0变―1‖。同理，CP信号的下降沿↓是指Q0从―1‖变为―0‖。用逻辑指示灯观察CP信号的变化以便记录。 J 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 K 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 CP ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ Q Q 表16-4 （3）J，K端置―1‖, RD或SD端置―0‖,观察CP能否影响触发器的输出状态。

（4）J，K，RD，SD都置―1‖,触发器的CP直接由逻辑开关控制，观察开关从―1‖变为―0‖时触发器的状态能否正常翻转。 3. 集成触发器应用

按图16-4电路和图16-2的器件引脚排列图接线。电路的时钟C输入1kHz脉冲波，用示波器同步观察CP，Q1，Q2的波形，注意时钟信号和各波形的时序对应关系。记录波形时先观察CP与Q1，然后对照Q1记录Q2。实验完毕保留电路。 4. 信号传输中的竞争冒险现象观察

（1）按图16-5连接与非门电路。用示波器同步观察并记录A，B，C三点波形。

（2）把C点输出的波形作为图16-4电路的时钟输入信号，观察能否触发电路。

5. 按预习要求5改接图16-3电路，CP输入10kHz时钟脉冲。观

察并记录输出

波形,测试各信号周期。实验完毕保留电路。 6. 连接预习要求6设计的电路，并将实验内容5电路中FF1的输

出Q1作为本

电路的输入时钟CP。记录各输出信号波形并测试信号周期。

六．实验设备和器材

名称 数量 型号

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1.双踪示波器 1台 学校自备

2.函数信号发生器 1台 学校自备

3.直流电源 1台 5V 4.适配器 1只 16005001 5.14芯IC插座 2只 16005003 6.16芯IC插座 1只 16005004 7.4位输入器 2只 16005036 8.4位输出器 1只 16005035 9.集成芯片 若干 74LS00 74LS112 74LS74

10.连接导线 若干 P2 11.实验用6孔插件方板 297mm×300mm

七．实验思考题

1. 根据实验步骤2中（3）、（4）的结果，说明触发器受时钟控制

时直接置位、

复位端应该是什么状态？

2. 为什么实验步骤2（4）说明如果用逻辑开关产生CP的上升沿

或下降沿，可 能会出现什么问题？

3. 图1-5电路中，逻辑上A与B反相，C?AB始终为逻辑―1‖,为什么实验

步骤4（2）中触发器会得到触发脉冲翻转？

4. 根据实验内容6的结果，4位二进制计数器的状态以多少个时

钟周期循环？

对时钟脉冲的分频率是多少？以此类推，8位二进制计数器的分频率为多少？

八．实验报告要求

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