由触发器构成的四人抢答器.docx
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由触发器构成的四人抢答器
【摘要】：
本文的研究目的是学习集成触发器芯片的逻辑功能；熟悉由集成触发器构成的抢答器的工作特点；掌握集成触发器芯片的正常使用。
培养科学的思维方法和探究精神。
通过毕业论文掌握文献检索的方法，掌握撰写学术论文的规范，提高运用基本理论、基本知识分析问题，解决问题的能力，初步掌握科学研究的方法。
通过论文给大家展示由触发器构成抢答器的实现原理、实现过程及其功能。
希望通过本文的给大家简单介绍一下触发器原理及功能，还有时钟脉冲发生器的工作原理。
能让大家对触发器、时钟脉冲等电子元件有一个初步的了解。
【关键词】：
触发器；时钟脉冲；抢答器；四人抢答器
【Abstract】：
Thepurposeofthisresearchistostudytheintegratedflip-flopchiplogicfunction;familiarwiththeworkcharacteristicsoftheintegratedflip-flopconsistingoftheResponder;Normaluseinintegratedflip-flopchip.Cultivateascientificwayofthinkingandaninquiringmind.Thesismastertheliteraturesearchmethodtomasterthenormsofacademicwriting,theuseofbasictheory,basicknowledgeofanalysisoftheproblem,problem-solvingskills,theinitialgraspofscientificresearch.
ThroughthepapertoshowthetriggerconstituteResponderprinciple,processandfunction.Ihopethisarticletogiveeveryoneabriefintroductiontotriggertheprincipleandfunction,aswellastheworkingprincipleoftheclockpulsegenerator.Alloweveryonetohaveaninitialunderstandingofthetriggerclockpulse,andotherelectroniccomponents.
【Keywords】:
Flip-flop;clockpulse;Responder;fourResponder
前言
随着电子改革的不断深化和人们对物质生活的要求提高，我们的生活是越来越趋于机械化、智能化。
电子电工各专业为了适应形势的需要都有了较大程度的开发、创新。
对于原来电子电工元件的应用是越来越少。
为了让大家对原有的电子元件的使用有个初步的认识和了解。
特此我编写了《由触发器构成的抢答器的设计》，并根据指导教师的指导进行了修改。
在大学四年的学习中，对电子电工的学习一直是很喜欢，甚至是很热爱。
此次是在毕业之际，应学校要求特做此论文。
在撰写过程中贯彻了社会、学校、指导老师和广大好学者的要求，同时也是尽自己所学，在选材时注意内容的宽度和深度适当的扩展，另外增加了集成电路元件的基础知识和一些老技术的应用。
希望大家能够学到更多。
数字技术是当前发展最快的学科之一，数字逻辑器件已从60年代的小规模集成电路（SSI）发展到目前的中、大规模集成电路（MSI、LSI）及超大规模集成电（VLSI）。
相应地，数字逻辑电路的设计方法在不断地演变和发展，由原来的单一的硬件逻辑设计发展成三个分支，即硬件逻辑设计（中、小规模集成器件）、软件逻辑设计（软件组装的LSI和VSI，如微处理器、单片机等）及兼有二者优点的专用集成电路（ASIC）设计。
目前数字电子技术已经广泛地应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视，雷达，通信等各个领域。
例如在现代测量技术中，数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高，功能高，而且容易实现测量的自动化和智能化。
随着集成技术的发展，尤其是中，大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响。
随着现代社会的电子科技的迅速发展，要求我们要理论联系实际，数字电子逻辑课程设计的进行使我们有了这个非常关键的机会。
通过这种综合性训练，我们要达到以下的目的和要求：
1.结合课程中所学的理论知识，独立设计方案，达到学有所用的目的。
2.学会查阅相关手册与资料，通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件类型和特性，并掌握合理选用的原则，培养独立分析与解决问题的能力，对于抢答器我们大家都知道那是用于选手做抢答题时用的，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。
抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。
选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。
第一章触发器的基本原理及功能
1.1 触发器的基础知识
触发器是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件，是构成多种时序电路的最基本逻辑单元。
触发器具有两个稳定状态，即“0”和“1”，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态。
触发器的种类较多,按照电路结构形式的不同，触发器可分为基本触发器、时钟触发器，其中时钟触发器有同步触发器、主从触发器、边沿触发器。
根据逻辑功能的不同，触发器可分为RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器和T'触发器
1.1.1基本RS触发器
基本RS触发器是各类触发器中最简单的一种，是构成其它触发器的基本单元。
电路结构可由与非门组成，也可由或非门组成，以下将讨论由与非门组成的RS触发器。
⑴电路组成及符号
由与非门及反馈线路构成的RS触发器电路如图1.1.1（a）所示，输入端位有R和S，电路有两个互补的输入端Q和，其中Q称为触发器的状态，有0、1两种稳定状态，若Q=1、则称为触发器处于1态；若Q=0、则称为触发器处于0态。
触发器的逻辑符号如图1.1.1（b）所示。
图1.1.1基本RS触发器
（2）逻辑功能分析
当R=S=0时，，不是触发器的定义状态，此状态称为不定状态，要避免不定状态，对输入信号有约束条件：
R+S=1。
当R=0，S=1时，触发器的出态不管是0还是1，由于R=0则G2门的输出，G1门的输入全为1则输出Q为0，触发器置0。
当R=1，S=0时，由于S=0则G1门输出Q=1，G1门的输入全为1则输出，触发器置1。
当R=S=1时，基本RS触发器无信号输入，触发器保持原有的状态不变。
根据以上的分析，把逻辑关系列成真值表，这种真值表称为触发器的特性表（功能表），如表1.1.1所示。
表1.1.1基本RS触发器功能表
R
S
说明
0
0
0
0
0
1
X
X
触发器状态不定
0
0
1
1
0
1
0
0
触发器置0
1
1
0
0
0
1
1
1
触发器置1
1
1
1
1
0
1
0
1
触发器保持原状态不变
Qn表示外加信号触发前，触发器原来的状态称为现态。
Qn+1表示外加信号触发后，触发器可从一种状态转为另一种状态，转变后触发器的状态称为次态。
（3）基本RS触发器的特点
①基本RS触发器的我动作特点。
输入信号R 和S 直接加在与非门的输入端，再输入信号作用的全部时间内，R=0或S=0都能直接改变触发器的输出和状态，这就是基本RS触发器的动作特点。
因此把R 称为直接复位端，S称为直接置位端。
②基本RS触发器的优缺点。
基本RS触发器具有以下优缺点。
优点：
电路简单，时构成各种触发器的基础。
缺点：
输出受输入信号直接控制，不能定时控制；有约束条件。
1.1.2同步RS触发器
在数字系统中，为协调各部分的工作状态，需要由时钟CP来控制触发器按一定的节拍同步动作，由时钟脉冲控制的触发器称为时钟触发器。
时钟触发器又可分为同步触发器、主从触发器、边沿触发器。
这里讨论同步RS触发器。
（1）电路组成和符号
同步RS触发器时在基本RS触发器的基础上增加两个控制门及一个控制信号，让输入信号经过控制门传送，同步RS触发器如图1.1.2所示。
图1.1.2同步RS触发器
门G1、G2组成基本RS触发器，门G3、G4时控制门，CP为控制信号常称为时钟脉冲信号或选通脉冲。
在图1.1.2（b）所示逻辑符号中，CP为时钟控制端，控制门G3、G4的开通和关机，R、S为信号输入端，、为输出端。
（2）逻辑功能分析
①CP=0时，门G3、G4被封锁，输出为1，不论输入信号R、S如何变化、触发器的状态不变。
②CP=1时，门G3、G4被打开，输出由R、S决定触发器的状态随输入信号R、S的不同而不同。
根据与非门和基本RS触发器的逻辑功能，可列出同步触发器的功能真值表如表1.1.2所示。
Qn表示时钟脉冲到来前，触发器原来的状态称为现态。
Qn+1表示时钟脉冲到来后，触发器可从一种状态转为另一种状态，转变后触发器的状态称为次态。
表1.1.2同步RS触发器功能表
CP
RS
Qn
Qn+1
功能说明
0
0
X
X
X
X
0
1
0
1
输入信号封锁
触发器状态不变
1
1
0
0
0
0
0
1
0
1
触发器状态不变
1
0
0
1
1
0
1
1
1
触发器置1
1
1
1
1
0
0
0
1
0
0
触发器置0
1
1
1
1
1
1
0
1
不定
不定
触发器状态不变
同步RS触发器的特性方程为：
｛
（3）动作特点
①时钟电平控制。
再CP=1期间接收输入信号，CP=0的状态保持不变，与基本RS触发器相比，对触发器状态的转变增加了时间控制。
但在CP=1期间内，输入信号的多次变化，都会引起触发器的多次翻转，此现象称为触发器的“空翻”，空翻降低了电路的抗干扰能力，这是同步触发器的一个缺点，只用于数据封存，不能用于计数器、寄存器、储存器等。
②R、S之间有约束。
不能允许出现R和S同时为1的情况，否则会使触发器处于不确定的状态。
1.1.3主从RS触发器
为了提高触发器的可靠性，规定了每一个CP周期内输出端只能动作一次，主从触发器是建立同步触发器的基础上，解决了触发器在CP=1期间内，触发器的多次翻转的空翻现象。
（1）主从触发器的基本结构
主从触发器的基本结构包含两个结构相同的同步触发器，即主触发器和从触发器，它们的时钟信号相反，框图及符号如图1.1.3所示。
图1.1.3主从RS触发器
（2）主从触发器的动作特点
如图1.1.3所示的主从RS触发器，CP=1期间，主触发器接受输入信号；CP=0期间，主触发器保持不变，而从触发器接收主触发器状态。
因此，主从触发器的状态只能在CP下降沿时刻翻转。
这种触发方式称为主从触发式，克服了空翻现象。
1.1.4边沿触发器
为了进一步提高触发器的抗干扰能力和可靠性，我们希望触发器的输出昨天仅仅取决于CP上沿或下沿时刻的输入昨天，而在此前和此后的输入状态对触发器无任何影响，具有此特性的触发器就是边沿触发器。
其动作特点为：
只能在CP上升（或下降沿）时刻接受输入信号；因此，电路状态只能在CP上升沿（或下降沿）时刻翻转。
这种触发方式称为边沿触发式。
1.2 集成触发器的原理及其功能
1.2.1集成JK触发器
（1）
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