楊 方

(遵義師范學院 物理與機電工程系，貴州 遵義 563002)

數(shù)字電子技術基礎(簡稱數(shù)字電路)是電子信息類專業(yè)和計算機專業(yè)的基礎課程，具有很強的理論性和實踐性，尤其強調應用。既有較抽象的理論分析，又具有很強的邏輯嚴密性［1］。以數(shù)字電路課堂教學中不但要使學生能夠掌握理論知識，尤其需要培養(yǎng)學生對電路的分析、設計和開發(fā)能力，以及解決問題的能力，就需要熟練地掌握數(shù)字電路的工作原理、分析方法和設計方法。在數(shù)字電路教學過程中觸發(fā)器是處于組合邏輯電路向時序邏輯電路的過渡階段［2］。所以，觸發(fā)器知識的掌握情況對學習時序邏輯電路具有很大的影響。由于觸發(fā)器種類繁多，結構和功能各異，給學生學習和理解觸發(fā)器的電路結構和邏輯功能帶來較大困難，教學效果往往不理想。筆者在觸發(fā)器一章的教學時，采取從觸發(fā)器的電路結構入手，依次講解幾種常見觸發(fā)器，最后分析幾種常見觸發(fā)器之間進行邏輯功能轉換。

在用觸發(fā)器組成實際的時序邏輯電路時，有時可能出現(xiàn)所需要的觸發(fā)器要用現(xiàn)有觸發(fā)器來替換，于是要求掌握不同邏輯功能觸發(fā)器之間的相互轉換，將已有觸發(fā)器轉換為所需觸發(fā)器示意圖如圖1所示。

圖1 觸發(fā)器轉換示意圖

1 運用特性方程進行觸發(fā)器之間的相互轉換

利用已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程相等的原則，求出轉換邏輯，得到被轉換觸發(fā)器的驅動方程［4］。先寫出已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程;再變換待求觸發(fā)器的特性方程，使之形式與已有觸發(fā)器的特性方程一致;比較已有和待求觸發(fā)器的特性方程，根據(jù)兩個方程相等的原則求出轉換邏輯;最后根據(jù)轉換邏輯畫出邏輯圖。幾種常用觸發(fā)器的特性方程如下［3］:

SR觸發(fā)器的特性方程為

JK觸發(fā)器的特性方程:Q*=JQ'+K'Q

T觸發(fā)器的特性方程:Q*=TQ'+T'Q

D觸發(fā)器的特性方程:Q*=D

以下為幾個轉換實例。

1.1 JK觸發(fā)器→SR觸發(fā)器

變換SR觸發(fā)器的特性方程，使之形式與JK觸發(fā)器的特性方程一致:

利用RS=0，所以有

再來與JK觸發(fā)器的特性方程對照比較后可知，只要取J=S，K=R兩者的形式就一樣了，所以就將JK觸發(fā)器的J端作為待求SR觸發(fā)器的S輸入端、K端作為待求SR觸發(fā)器的R輸入端就實現(xiàn)了將JK觸發(fā)器轉換為SR觸發(fā)器，轉換電路圖如圖2所示。

圖2 JK觸電器→SR觸發(fā)器電路圖

1.2 JK觸發(fā)器→T觸發(fā)器

將T觸發(fā)器特性方程與JK觸發(fā)器的特性方程對比后可知，J=T，K=T;轉換電路圖如圖3所示。

圖3 D觸發(fā)器→JK觸發(fā)器的電路圖

1.3 D觸發(fā)器→JK觸發(fā)器

將JK觸發(fā)器的特性方程與D觸發(fā)器的特性方程對照比較后可知，D=JQ'+K'Q;轉換電路圖如圖4所示。

圖4 D觸發(fā)器→JK觸發(fā)器的電路圖

2 運用真值表進行觸發(fā)器之間的相互轉換

觸發(fā)器的邏輯功能描述的是對一定的輸入取值組合后，使輸出狀態(tài)由初態(tài)Q轉換為次態(tài)Q*的關系;而由初態(tài)Q→次態(tài)Q*只有四種情況:0→0、0→1、1→0、1→1。根據(jù)兩種觸發(fā)器的特性方程，將它們由初態(tài)Q→次態(tài)Q*的轉換過程、各自對應的輸入值組合起來，從而得到兩種觸發(fā)器的驅動真值表。［5］

以D觸發(fā)器→T觸發(fā)器為例，根據(jù)兩觸發(fā)器的特性方程得出驅動真值表如表1所示。

表1 D→T觸發(fā)器驅動真值表

根據(jù)轉換原理可知，由門電路構成的組合邏輯電路部分的輸入變量為T、Q，輸出為D;因此，應根據(jù)驅動真值表想辦法求出D與T、Q的關系式。從驅動真值表可以得出以T、Q為輸入，D為輸出的真值表如表2所示。

表2 D與T、Q的真值表

根據(jù)真值表得出關系式D=T⊕Q，畫出轉換邏輯圖如圖5所示。

圖5 D觸發(fā)器→T觸發(fā)器邏輯圖

3 結語

在觸發(fā)器邏輯功能及其描述方法這一節(jié)的學習中，進行對觸發(fā)器邏輯功能轉換的分析，能加深學生對所學知識的理解。使學生從電路結構和邏輯功能上掌握了各類觸發(fā)器之間的區(qū)別和聯(lián)系，培養(yǎng)了學生的知識應用能力、思維能力和創(chuàng)新能力，提高學生分析問題、解決問題的能力;激發(fā)了學生的學習積極性，為學習時序邏輯電路打下了堅實的基礎，使數(shù)字電路的學習和教學能達到事半功倍的效果。

［1］ 王毓銀.數(shù)字電路邏輯設計［M］.北京:高等教育出版社，2005.

［2］ 宋學君，朱永剛.數(shù)字電子技術［M］.北京:科學出版社，2003.

［3］ 閻石.數(shù)字電子技術基礎［M］.5版.北京:高等教育出版社，2006.

［4］ 蔡良偉.數(shù)字電路與邏輯設計［M］.西安:西安電子科技大學出版社，2003.

［5］ 高廣君.觸發(fā)器相互轉換的簡便方法［J］.高師理科學刊，1983(2):49－52.