數字電子技術基礎(六十二)——使用Multisim軟件繪制邊沿觸發的D觸發器和JK觸發器

1 使用Mulitism軟件模擬時鐘觸發的D觸發器

D觸發器是一種基本的數字電路存儲元件,它在時鐘信號的邊沿將輸入數據D傳遞到輸出Q。下面開始使用Multisim軟件來模擬時鐘觸發的D觸發器。

器件選擇:

  • 觸發器選擇:在組選項欄中點擊Misc Digital,系列選項欄中選擇TTL,元器件選項欄中選擇D_FF_NEGSR。
  • 電源選擇:在組選項欄中點擊Source,在系列選項欄中選擇DIGITAL_SOURCES,元器件選項欄中選擇DIGITAL_CLOCK;在相同的組選項欄中,系列選項欄中選擇POWER_SOURCE,元器件選項欄選擇GOUND;在相同的系列選項欄中,元器件選項欄中選擇VCC;
  • 開關選擇:在組選項欄中點擊Basic,在組選項欄中選擇SWITCH,元器件選項欄中選擇SPST,并且將其粘貼在圖中,共3個SPST開關;在相同系列選項欄中,元器件選擇PB_DPST。
  • LED選擇:組選項欄中選擇Diodes,系列選項欄中選擇LED,元器件選項欄中LED_red;在相同的系列選項欄中,元器件選項欄中選擇LED_orange。

元器件擺放如下所示:

下面開始連接該電路,將三個單刀雙擲開關的雙擲一側的兩條線一邊連電源,一邊接地;開關S2另一側接D觸發器的RESET端,開關S4的另一端接D觸發器的SET端,開關S3的另一側分為連接觸發器的D端和LED2的輸入端;D觸發器的Q端連接LED1的輸入端;LED1和LED2的輸出端接地;按鍵式開關S1的左下角連接時鐘觸發器,另一端連接D觸發器的CLK端。

最終電路如下所示:

上圖中使用數字時鐘U2和按鍵式開關B1串聯,可以實現手動脈沖,按一次開關S1按鍵給觸發器提供時鐘信號。

下面開始運行該電路,初始狀態下電路情況如下所示:

可以看到LED1是熄滅狀態。此時將S4置為低電平,即對于D觸發器來說為SET=1、RESET=0,可以看到:

可以看到LED被點亮。此時將開關S2選擇低電平,開關S4選擇高電平,即D觸發器中SET=1、RESET=0,結果如下所示:

在此情況下下,將S2接高電平,如下所示:

此時給D觸發器一個時鐘信號,即點擊開關S1,可以看到結果為:

此時如果將S3接低電平,此刻時鐘信號還沒到來:

點擊開關S1,時鐘信號到來之后:

可以看到LED1熄滅了,當輸入端D為0時,D觸發器發生了復位,符合D觸發器的輸出結果。

2?使用Mulitism軟件模擬邊沿觸發的JK觸發器

JK觸發器是一種功能更全面的時序邏輯元件,它解決了SR觸發器中的不確定狀態問題,同時增加了翻轉功能。下面開始使用Multisim軟件來繪制邊沿觸發的JK觸發器。

器件選擇:

  • 觸發器選擇:在組選項欄中點擊Misc Digital,系列選項欄中選擇TTL,元器件選項欄中選擇JK_FF_NEGSR。
  • LED選擇:在組選項欄中點擊Diodes,系列選項欄中選擇LED,元器件選項欄中選擇三種LED燈,這里選擇的是LED_green、LED_orange、LED_red。
  • 電源選擇:在組選項欄中點擊Source,在系列選項欄中選擇DIGITAL_SOURCES,元器件選項欄中選擇DIGITAL_CLOCK;在相同的組選項欄中,系列選項欄中選擇POWER_SOURCE,元器件選項欄選擇GOUND;在相同的系列選項欄中,元器件選項欄中選擇VCC。
  • 開關選擇:在組選項欄中點擊Basic,在系列選項欄中選擇SWITCH,元器件選項欄中選擇SPST,并且將其粘貼在圖中,共3個SPST開關;在相同系列選項欄中,元器件選擇PB_DPST。

元器件如下所示:

下面開始連接電路,開關S1左下角連接電子時鐘U3,右下角連接JK觸發器的CLK輸入端;兩個單刀雙擲開關的雙擲一側一個接電源,一個接地,S2的另一側接JK觸發器的輸入端L和LED3的輸入端,S3的另一端接JK觸發器的輸入端J和LED2的輸入端;3個LED燈的輸出端全部接地;JK觸發器SET端接電源和RESET接電源;最終要把時鐘信號的頻率由1KHZ設置為1HZ。

最終電路圖如下所示:

這里的電路圖可以使用上面的D觸發器的基礎上進行增刪改。

下面開始運行電路,初始狀態如下所示:

將S3置于高電平,S2置于低電平:

點擊一下開關S1,給一個時鐘信號后:

?可以看到LED點亮了。

將開關S3設置為高電平,S2設置為低電平:

點擊一下時鐘信號:

將開關S2和S3全部設置為高電平為:

點擊時鐘信號為:

可以看到當是時鐘信號到達時,輸出信號由高電平轉換為低電平。

再次點擊一下時鐘信號得:

可以看到LED燈點亮了,說明J=K=1發生了翻轉。

將開關S2和S3全部設置為低電平:

繼續點擊開關S1得:

可以看到輸出結果保持不變。

(本文參考哈爾濱工業大學《數字電子技術基礎》課程內容)

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