实验三 触发器特性测试Word下载.docx
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本实验指导书旨在对《数字逻辑》课程的实验进行规范,内容包括:
实验目的和要求、设备或环境、实验原理(项目分析和设计)、实验内容(项目实施)等。
学生可遵照本实验指导书内容完成相应实验并提交实验报告。
设备与工具
这章主要介绍本实验指导书中会用到的硬件设备。
信号发生器
信号发生器是一台具有高度稳定性、多功能等特点的函数信号发生器。
能直接产生正弦波、三角波、方波、斜波、脉冲波,波形对称可调并具有反向输出,直流电平可连续调节。
TTL可与主信号做同步输出。
还具有VCF输入控制功能。
频率计可做内部频率显示,也可外测1Hz~10.0MHz的信号频率,电压用LED显示。
万用表
万用表是一种多功能、多量程的便携式电子电工仪表,一般的万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻等。
有些万用表还可测量电容、电感、功率、晶体管共射极直流放大系数等。
数字电路实验箱
数字电路实验箱可以为学生提供内容丰富的实验平台,结构设计灵活,可在此平台上搭建电路,完成数字电路课程要求的基本实验。
实验三:
触发器特性测试
1.能力培养目标
●理解RS触发器、D触发器、JK触发器的工作原理
●能正确使用RS触发器、D触发器、JK触发器
2.项目任务要求
(1)利用与非门构成RS触发器
(2)测试D触发器的逻辑功能
(3)测试JK触发器的逻辑功能
3.项目分析
(1)RS触发器
把两个与非门的输入、输出端交叉连接,即可构成基本RS触发器。
RS触发器的
和Q应该呈互补关系,但在
=0、
=0时Q和
都为1,所以此时为非法状态。
表2-5-1RS触发器真值表
输入
输出
Q
1
74LS00是最常见的二输入四与非门芯片之一,因此可选用74LS00芯片。
(2)D触发器
D触发器的应用很广,可用作数字信号的寄存、移位寄存、分频和波形发生等。
下表中的“X”表示该引脚的电平无论高低,对输出结果不发生任何作用;
“↑”表示该引脚要接到单次脉冲开关,且应为上升沿,按下单次脉冲按钮时输出结果会发生变化。
表2-5-2D触发器真值表
PR
CLR
CK
D
X
↑
双D触发器74LS74芯片的引脚结构图如下所示,其中引脚14(VCC)接5V电源,引脚7(GND)接地。
CLR表示复位信号(清零),D表示触发信号,CK表示时钟信号,PR表示预置,Q表示同相位输出,
表示反相位输出。
图2-5-174LS74引脚结构图
(3)JK触发器
JK触发器具有置0、置1、保持和翻转功能,在各类集成触发器中,JK触发器的功能最为齐全。
在实际应用中,它不仅有很强的通用性,而且能灵活地转换其他类型的触发器。
下面分四种情况来分析主从型JK触发器的逻辑功能。
JK触发器在J=1,K=1的情况下,来一个时钟脉冲就翻转一次,即具有计数功能。
J=0,K=0时,触发器的状态保持不变。
J=1,K=0时,触发器的状态翻转成1态。
J=0,K=1时,触发器的状态翻转成0态。
表2-5-3JK触发器真值表
J
K
↓
反转
【注】上表中的“↓”表示该引脚要接到单次脉冲开关,且应为下降沿,按下单次脉冲按钮时输出结果会发生变化。
图2-5-274LS73引脚结构图
(4)实验设备及材料
●数电实验箱(含连接线)1台
●面包板(含连接线)1台
●二输入四与非门74LS001片
●双D触发器74LS741片
●双JK触发器74LS731片
●示波器1台
4.项目设计
利用74LS00的两个与非门搭建RS触发器,输入端
、
接实验箱上的逻辑开关输出,输出端
、Q接逻辑电平指示灯,电路接线图如下:
图2-5-3RS触发器逻辑电路接线图
74LS74芯片包含两个D触发器,测试时可任选其中一组触发器。
将引脚CLR(复位端)、PR(置位端)、D接实验箱上的逻辑开关输出,引脚Q、
接逻辑状态显示灯,测试电路接线图如下:
图2-5-4D触发器逻辑电路接线图
如果将输入引脚D接到连续脉冲信号时,可通过示波器观察D触发器的输入输出的波形之间的关系,这时需要将引脚D接到固定脉冲信号源1KHz,引脚CK接10KHz,那么输出引脚Q也呈现连续波形。
74LS73芯片包含两个JK触发器,测试时可任选其中一组触发器。
将引脚J、K、CLR接到逻辑开关输出,引脚Q、
接逻辑电平指示灯,测试电路接线图如下:
图2-5-5JK触发器逻辑电路接线图
如果将输入接到连续脉冲信号时,可通过示波器观察D触发器的输入输出的波形之间的关系,这时需要将引脚CK接到固定脉冲信号源1KHz,那么输出引脚Q也呈现连续波形。
5.项目实施
按设计的电路接线图连线,按下表中的顺序一步步进行测试,并填写表格。
表2-5-4RS触发器测试结果表
步骤
①
②
③
④
⑤
【填空】
时序电路的值与有关。
根据触发器的定义,
和Q应互补,因此时为非法状态。
按设计的电路接线图进行连接,将CLR(复位)、PR(置位)引脚接实验板上逻辑电平输出开关,引脚CK接单次脉冲开关,引脚Q、
接逻辑电平指示灯,按下表中的步骤依次改变CLR、PR的电平,观察现象并记录Q、
的值,填写表格。
表2-5-5D触发器测试结果表
⑥
⑦
然后在上述步骤的基础上,即CLR和PR均为高电平,将引脚D接1kHz脉冲源,引脚CK接10kHz脉冲源,用示波器同时观察CK端、Q端的波形,并画出来。
由输入输出波形关系,可观测到Q的波形在CK的发生变化。
按设计的电路接线图进行连接,74LS73芯片特殊的地方是:
引脚4接+5V,引脚11接地。
将引脚J、K、CLR接实验板上逻辑电平输出开关,引脚CK接单次脉冲开关,引脚Q、
接逻辑电平指示灯。
按下表中的步骤依次改变CLR、J、K的电平,观察现象并记录Q、
表2-5-6JK触发器测试结果表
顺
序
⑧
然后在上述步骤的基础上,使CLR=1,J=1,K=1,CK接1kHz脉冲源,通过示波器观察CK和Q端的波形,并画出来。
6.项目运行
实验任务1、任务2、任务3在电路图连接好后,按步骤顺序进行的各种输入组合,测得实验输出结果应与“项目分析”中的真值表数据保持一致,则证明实验正确。
实验任务2和任务3中,当输入接入了连续脉冲信号,通过示波器要仔细观察输出Q和输入CK的波形关系,包括上升沿/下降沿、波形周期。
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