JK 触发器实现 74LS194 以及 74LS197 功能

实验报告
实验题目：
一、利用JK触发器，设计具备完整功能74LS197的模块电路
设计测试系统，能够比较74LS197芯片与自行设计的模块电路具备完全相同的功能
二、利用JK触发器，设计具备完整功能74LS194的模块电路
设计测试系统，能够比较74LS194芯片与自行设计的模块电路具备完全相同的功能
三、按下列状态转换图设计同步状态机。

D0=0时4状态循环，D0=1时6状态循环。

（1）设计并安装电路。

（2）静态检查并记录之。

（3）用一位数码管显示目前状态的数字。

D0=0 D0=1
001 000 011 010
Q2Q1Q0
110
100 101 111
一．实验目的：
1．学会利用JK 触发器实现74LS194 以及74LS197 功能
2．掌握JK触发器的相关知识点
3．学会分析有限状态机
4．学会画状态转移表，并利用JK触发器解决问题
二．实验仪器
74LS73(JK触发器), 74LS153, BUTTON, 各基础逻辑门，CLOCK 等。

三．实验原理：
1）对于其中的重置清零等功能，我们可以采用 74LS153（四选一数据选择器）进行各种功能的实现
2）对于有限状态的转换，首先，要先确定好两种状态的控制条件，其次，要根据外加信号来确定当前状态的下一状态是什么，并由此列好状态
转移表，根据表中的数据确定好相应的真值表达式，根据状态表达式，
在结合 JK触发器的相关状态转移公式来确定电路的连接。

3）要通过一位数码管来显示相应的内容，则需要借助我们前面学过的74LS48来产生 BCD码，以方便数码管的显示。

4）通过对比原元器件和自己设计的元器件，得到相应的结论。

四．实验内容：
1．利用JK触发器，设计具备完整功能74LS197的模块电路
实验思路：
当脉冲波形加在一个 JK 触发器的时钟输入时，JK 触发器链接成切换状
态（J=K=1），这是 Q 输出就是一个频率为时钟输入频率一般的方波。

因此，单个触发器可以用做除 2 芯片。

触发器在每一个触发时钟边沿改
变状态，这就产生了一个输出，它的频率变为时钟波形频率的一半。

时钟
频率的进一步分频可以通过将触发器的输出用做第二个触发器的时钟输
入来实现。

以此类推，用这种方式连接触发器，就可以实现 2^n 分频，
其中 n 是触发器的个数。

因此，要实现 74LS197 的十六进制计数功能，
就可以通过依次连接 4 个 JK 触发器（其中每个触发器的 Q 输出作为
下一级的时钟输入），且 4 个触发器共用一个清零端。

实验电路如下：
其中，各个输入输出的接口已经用文字标注好，其中，测试电路如下:
利用逻辑分析仪同时对原元器件和设计出来的元器件进行波形分析，分析波形如下：
1）计数功能
当将CLK1与时钟相连，Q0与CLK2相连，开关PL, MR置于开路，可得的波形图如下：
由波形可知，两者之间相对应的输出点的波形一样，可知，计数功能已经实现。

2）清除功能
当将MR接低电平，即将开关MR闭合，可得，Q0~Q3全为零，实验波形如由波形可知，清除功能实现。

3）送数功能：
当将MR 置于高电平，PL 置于低电平，74LS197 实行送数功能，实验波形如下：（分别将D0 = D2 = 1, D1 = D3 = 0）
2．利用JK触发器，设计具备完整功能74LS194的模块电路
实验思路：
根据功能表，可以得出相应的真值表达式，然后利用四选一选择器进
行功能之间的切换
注意：实行清除功能时，BUTTON闭合时为接低电平，但是74LS153的使能端是低电平有效，故需要进行取反操作。

实验电路图如下：
当MR接低电平时，执行清除操作，得到的波形图如下所示：
所有输出都被置零，符合情况，即该功能实现
2）送数功能
当S1, S0都置1时，实行送数功能，使得D1, D3为高电平，得到的实验波形如下：
两波形一样，故该功能实现
当S1 = 1, S0 = 0时，执行右移功能，此时，令SR = 1,得到的实验波形如下：
4）左移功能
当S1 = 0, S0 = 1时，执行左移功能，此时，令SL = 1,得到的实验波
5）保持功能
当S1 = 0, S0 = 0时，执行保持功能
综上，可得，设计的电路图能够实现原元器件74LS194的相应的功能。

3. 按状态转换图设计同步状态机。

D0=0时4状态循环，D0=1时6状态循环。

实验思路：
首先，跟据状态转换图可以列出相应的状态转移表：
当前状态输入下一状态BCD码
Q2 Q1 Q0 D0 Q2 Q1 Q0 D C B
0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
0 0 0 1 0 1 1 0 0 0
0 0 1 0 1 0 0 0 0 0
0 0 1 1 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 1 1 0 0 0 1
0 1 0 1 1 1 0 0 0 1
0 1 1 0 0 1 0 0 0 1
0 1 1 1 0 1 0 0 0 1
1 0 0 0 1 0 1 0 1 0
1 0 0 1 1 0 1 0 1 0
1 0 1 0 0 0 0 0 1 0
1 0 1 1 0 0 0 0 1 0
由真值表可得真值表达式为：
= 反( ⨁) + ( 反 + )
= 反反反+ ( 反+ 反)
= 反
C = + 反+ ( )
D = 0 B = A = 再根据JK触发器的相应知识可得：
= 反+ 反
可得，对于不同的Q，J、K有相应的表达式：
对于：
= ( ⨁) = ( 反 + )
对于=
：
反反
：
= ( 反+ 反)
对于
= + 反= ( )
根据相应的真值表达式，可得实验电路图如下：
1) 将D0置低电平，可得：数码管依次显示一下数字：
0 -> 1 -> 4 -> 5 ->0（循环）
2) 将D0置高电平，可得：数码管依次显示一下数字：
0 -> 3 -> 2 -> 6 -> 7 -> 5 ->0（循环）
五．实验总结：
1．学会合理利用学过的元器件
2．要注意理解有限状态机的相关知识，要知道怎么将其各种不同的状态用状态转移表来表示，并且得出相应的真值表达式
3．善于利用JK触发器地相关知识
4．注意连接电路的优化
5．注意元件功能的实现。