这周刚做完实验八触发器实验趁着手上接线和踩坑的感觉还热乎赶紧写一篇复盘。这个实验围绕的核心器件是RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器另外还有一个特别经典的应用环节用7474D触发器实现二分频。如果你正被“上升沿下降沿”“异步置位复位”“现态次态”这些概念折腾得头疼这篇应该能帮你把整个逻辑线捋顺。先说清楚一个容易串台的事如果你想找的是数据库里CREATE TRIGGER、用DBeaver或HeidiSQL导出函数触发器那种教程这篇内容不适合你。本文说的是数字电路里的触发器也就是用逻辑门和时钟信号搭出来的记忆单元。刚学数字电子技术的同学、做实验前需要预习的在校生或者自学数电想动手做验证的人都可以参考这篇往下看。我会按“为什么要这样设计实验→四种触发器原理→完整接线和测试过程→翻车记录→实验报告写法”的顺序展开基本是按照我实际做完一遍后的思路在写。1. 实验整体思路触发器到底在“触发”什么很多人第一次听到“触发器”这个名字会以为它像开关一样一触发就输出某个东西。实际不是。触发器真正的价值是让电路能够“记住一个比特”。这个实验从头到尾做的所有内容本质上都在验证这一件事。1.1 触发器解决的是记忆问题而不是运算问题先想一个问题一个普通与门输入A和B只要一变输出Y立刻跟着变输入一撤输出也就没了。这种电路叫组合逻辑电路它没有记忆。但在计算机里寄存器要记住数据、计数器要记住数到了哪一步光靠组合逻辑根本做不到。触发器就是为解决这个问题出现的。它有两个稳定状态分别代表0和1而且只要不断电输入信号消失后它依然能保持住当前状态。你可以把它理解成一个“自锁按钮”普通按钮按下去灯亮、手松灯灭触发器更像那种按一下之后状态保持住的开关逻辑。所以触发器的核心结构一定是双稳态最常见的实现方式就是把两个门电路首尾相接、交叉耦合。实验用74LS00搭基本RS触发器目的就是把最底层的这种“记忆结构”亲手搭出来亲眼看见它为什么能稳定在0或者1也亲眼看见它在非法输入下会失去稳定状态。1.2 实验设计的递进逻辑从最简单元到真实应用这门实验课把RS、D、JK、T和二分频放在同一个实验里不是随便拼凑的它其实是一个从原理到功能的递进过程先用74LS00搭基本RS触发器理解“双稳态”是怎么来的再测74LS74双D触发器的逻辑功能理解带时钟的触发器如何工作接着测74LS112双JK触发器并转换成T触发器覆盖更通用的功能最后用D触发器接成二分频电路看到触发器在分频计数器里的真实用途。这个顺序安排得很合理。基本RS触发器结构最简单但存在输入约束问题D触发器把输入简化为一个D端解决了约束问题JK触发器把四种状态全部覆盖尤其是JK1时的翻转功能翻转功能再抽象一下就是T触发器而“翻转一次输出频率减半”这个现象又恰好是分频器的基础。如果跳过原理直接抄接线实验也能做完但后面一旦遇到任何一个问题你都会无从下手。反过来每接一根线都清楚它对应特性方程的哪一项整个过程就会顺利很多。1.3 实验平台和芯片准备先认识器件再谈功能这个实验我用的是学校实验箱箱体上集成了5V电源、逻辑电平开关、LED指示、消抖单脉冲和连续脉冲源。如果你是自己用面包板搭也可以做但按钮需要加消抖电路或者直接用函数信号发生器输出TTL方波当CP。需要准备的芯片就三片74LS00四2输入与非门、74LS74双上升沿D触发器、74LS112双下降沿JK触发器。这三片都是TTL工艺电源电压统一是5V接反或者超压很容易烧芯片。芯片上电前一定要看清引脚。DIP封装的芯片一端有半圆形缺口或者圆点把缺口朝左放左下角是1脚然后逆时针数。74LS00的14脚是VCC、7脚是GND74LS74也是一样14脚VCC、7脚GNDTTL芯片基本都是这两个电源脚但不要想当然拿到芯片先对一遍丝印和手册最稳妥。2. 动手前必看四种触发器的原理和特性方程在做实验之前我建议先把四种触发器的逻辑功能理清楚。不是说把公式背下来就行而是要知道每个公式背后对应哪种输入组合、什么情况下输出会翻转、什么情况下输出保持不变。2.1 基本RS触发器两个与非门为什么能记住状态基本RS触发器可以用两个与非门交叉耦合实现。第一个门的输出接到第二个门的输入第二个门的输出再接回第一个门的输入。它的输入是低电平有效的S非和R非输出是Q和Q非。按输入组合来看当S非接0、R非接1时Q被置为1这叫置位当S非接1、R非接0时Q被清为0这叫复位当S非和