计数器

§3.4 触发器实验

触发器属于时序逻辑电路，时序电路的特点是：在任何时刻的输出不仅和输入有关，而且还取决于电路原来的状态。本实验研究计数器、寄存器，他们都是比较典型、应用很广的时序电路；而触发器则是组成时序电路的基本逻辑单元，它具有记忆存储功能。

知识目标

（1）熟悉常用触发器的逻辑功能； （2）熟悉触发器间逻辑功能的转换方法。 技能目标

（1）掌握触发器逻辑功能的测试方法； （2）了解触发器的一些简单应用及故障检查。 一、实验原理与说明

（1）触发器具有两个稳态，用以表示逻辑状态“1

”或“0”，可以保存一位二进制信息。

（2）利用触发器可以构成计数器、分频器、寄存器、时钟脉冲控制器等。从逻辑功能分，较常用的触发器有R －S 触发器、D 触发器、J －K 触发器。

二、实验仪器与设备

数字电路实验箱1个，万用表1只，四二输入与非门74LS00、集成JK 触发器74LS112、集成双D 触发器74LS74、四D 触发器74LS175、双四输入与非门74LS20各1片。

三、实验内容及步骤

1、基本RS 触发器逻辑功能测试

用与非门74LS00原理图如图3-4-1所示，可以构成一个基本RS 触发器，如图所示，触发器的输入端R 、S 分别接入逻辑控制电平，Q 输出端接发光二极管，按表进行逻辑功能测试，注意观察触发器的状态变化，总结基本RS 触发器的逻辑功能，如表3-4-1所示。

表3-4-1 基本RS 触发器功能表

图3-4-1 基本RS 触发器原理图

2（1）如图3-4-2所示是集成双JK 触发器74LS112；如图3-4-3所示是双D 触发器74LS74芯片引脚图。熟悉各引脚的功能及使用。

图3-4-2 74LS112引脚图 图3-4-3 74LS74

引脚图

（2）异步复位和置位端的功能测试。如图3-4-4所示是JK 触发器的逻辑符号，将芯片

D

R 和D

S 端分别接在逻辑电平的控制开关插孔，CP 端、J 端、K 端均为任意状态，测试JK 触

发器的输出状态并将结果填入表3-4-2中。注：×表示任意状态。

图3-4-4 JK 触发器的逻辑符号

（3）JK 触发器逻辑功能测试

将74LS112中一组触发器的D R ＝D s ＝1，CP 端接单次脉冲，触发器的输入端J 、K 接入逻辑电平控制开关，Q 输出端接LED 显示器（发光二极管），按表的要求，测试输出端Q

n+1

的逻辑电平，注意观察触发器Q n+1

的状态在脉冲的什么沿翻转，将测试结果填入表3-4-3中。

表3-4-3 JK 触发器逻辑功能测试表

（4）动态测试

使触发器端的D R

＝D s ＝1，J ＝K ＝1，CP 端接1khz 连续脉冲，用示波器观察与CP 的波形，注意其波形对应关系，画出波形图，分析输入－输出频率的关系，说明电路具有分频作用。

（5）D 触发器的逻辑功能测试。将74LS74其中一组D 触发器的异步复位端D R 、置位端D s 和触发器输入端D 分别接逻辑电平控制开关，CP 端接在手动单次脉冲信号源输出插孔，按表的赋值要求，测试输出端Q

n+ 1

的逻辑状态值，将测试结果填入表3-4-4中。

表3-4-4 集成边沿D 触发器74LS74功能测试表

3、触发器的功能转换

（1）将JK 触发器转换D 触发器，比较两触发器的特性方程 JK 触发器：Q n+1

＝J n Q ＋K Q

n

D 触发器Q n+1

＝D ＝D （n Q ＋Q n

）＝D n Q ＋D Q n

可以发现，当J ＝K ＝D ，就可以把JK 触发器转换为D 触发器，按如图3-4-5所示连接线路，对照D 触发器功能测试表，验证电路功能。

图3-4-5 JK触发器转换成D触发器图3-4-6 D触发器转换成T’触发器、

Q，D触发器的特性（2）将D触发器T’转换触发器。T’触发器的特性方程为Q n+1＝n

Q即可转换T’触发器。按如图3-4-6所示连接线路，在方程为Q n+1＝D，所以只需使D＝n

CP输入端加1khz连续脉冲信号，用双踪示波器同时观察输入脉冲CP和输出端Q端的波形。

说明触发器如何成二分频器。

四、注意事项

（1）注意触发器功能测试的时序。

（2）注意实验操作中对RS触发器的“不定”状态处理。

要求

实验报告：

（1）比较基本RS触发器、JK触发器和D触发器的逻辑

功能、触发方式有何不同？用文字或表格表述。

（2）为什么说T′触发器可作为一个二分频器。试用波

图3-4-7 消抖动开关电路形图说明。

思考题

1、用与非门构成的基本RS触发器的约束条件是什么？如果改用或非门构成基本RS

触发器，其约束条件有何不同？

2、由与非门、电阻R和开关S组成的消抖动开关电路如图3-4-7所示，说明电路消抖

动的原理。

§3.5 计数器逻辑功能及应用

知识目标：

（1）认识计数器的组成及其工作原理；

（2）学会利用集成计数器构成N进制计数器。

技能目标：

（1）掌握中规模时序电路集成芯片－计数器的逻辑功能测试方法；

（2）熟悉中规模集成芯片－计数器、译码器及显示器的应用。

一、实验原理与说明

（1）计数器是用来统计输入计输脉冲个数的电路。它除了可用来计数、分频外，还广泛用于数字测量、运算和控制，是一种应用十分广泛的时序电路，是现代数字系统中不可缺少的组成部分。

（2）利用触发器和门电路可以构成N为任意进制计数器。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，市场都有品种较齐全的中规模集成计数器。在实际使用中，主要利用中规模集成计数器来构成N进制计数器。

（3）计数、译码、显示电路是数字电路中应用很广泛的一种电路。通常，这种电路是由中规模标准模块功能的电路计数器、译码器和显示器组成。

二、实验仪器与设备

1.数字电路实验箱1个，

2.集成双D触发器74LS74两片、十进制计数器74LS162两片；

3.七段译码驱动器74LS48、共阴极七端显示器、四输入与非门74LS00各1片。

三、实验内容和步骤

1.用触发器构成二进制计数器

（1）用两片集成双D触发器74LS74，如图3-4-1所示连接电路。在CP端加单个计