(江蘇省張家港市第二職業(yè)高級(jí)中學(xué),江蘇蘇州市,15000)萬 莉
在對(duì)口單招《電子技術(shù)基礎(chǔ)》科目的數(shù)字電路部分的教學(xué)過程中,在小結(jié)學(xué)習(xí)效果時(shí)不難發(fā)現(xiàn),在不少學(xué)生的認(rèn)知里的組合邏輯電路與時(shí)序邏輯電路這兩個(gè)知識(shí)模塊的關(guān)系是相互獨(dú)立的,并未融合在一個(gè)知識(shí)串聯(lián)的體系里?;蛘哒f這兩個(gè)模塊的內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)生活的距離較遠(yuǎn),不能共情,難以透徹理解。在這兩個(gè)章節(jié)的基礎(chǔ)知識(shí)講授完成后,對(duì)兩個(gè)章節(jié)內(nèi)容前后知識(shí)做一個(gè)帶比喻性質(zhì)的知識(shí)梳理,用形象化的描述將抽象轉(zhuǎn)為具象,以幫助學(xué)生更好的建立數(shù)字電路的知識(shí)框架。
數(shù)字電路的基本邏輯門是與門、或門、非門。是數(shù)字電路里的泥和土,是構(gòu)建數(shù)字電路摩天大樓的原始材料。
基本門之間相互組合,便構(gòu)成了組合門。其中與門和非門組成了與非門;或門和非門組成了或非門。它們是組合邏輯電路的主角。是構(gòu)建數(shù)字電路摩天大樓的磚和瓦。
組合邏輯電路的特點(diǎn)是沒有記憶功能,當(dāng)前的輸出狀態(tài)直接由當(dāng)前的輸入狀態(tài)所決定,輸入狀態(tài)消失,則輸出會(huì)立即消失。
由兩個(gè)與門相互連接,可構(gòu)成基本RS觸發(fā)器,它的出現(xiàn)表示已從數(shù)字電路的組合邏輯電路離開,慢慢走近時(shí)序邏輯電路?;綬S觸發(fā)器可以簡(jiǎn)單且直接的完成置0、置1、保持的邏輯功能。
基本RS觸發(fā)器的特點(diǎn)是無需等待觸發(fā)脈沖,直接置0或置1,可以說是簡(jiǎn)單、粗暴的完成運(yùn)算功能。輸入項(xiàng)、的下標(biāo)號(hào)D已表明“直接開工”的特殊身份。
基本RS觸發(fā)器可由與非門構(gòu)成,也可由或非門構(gòu)成。
數(shù)字邏輯電路的特點(diǎn)是具有記憶功能,當(dāng)前的輸出狀態(tài)與輸入狀態(tài)有關(guān),還與電路的原狀態(tài)有關(guān)。
鐘控同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器可由與非門構(gòu)成,也可由或非門構(gòu)成。
在四個(gè)與非門構(gòu)成的鐘控同步RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上增加一組結(jié)構(gòu)相似的模塊,即8個(gè)與非門組成2個(gè)團(tuán)隊(duì),交替工作,這個(gè)觸發(fā)器稱為主從RS觸發(fā)器,將其中4個(gè)與非門的模塊稱為主觸發(fā)器,另外4個(gè)與非門的模塊稱為從觸發(fā)器。采用這種結(jié)構(gòu)可以將鐘控同步RS觸發(fā)器的電平觸發(fā)方式升級(jí)成邊沿觸發(fā)方式,觸發(fā)時(shí)間大大的縮短,有效的克服了空翻現(xiàn)象,于是主從RS觸發(fā)器具有實(shí)用價(jià)值。主從RS觸發(fā)器同樣可由與非門構(gòu)成,也可由或非門構(gòu)成,其邏輯功能具有置0、置1、保持、不定(不允許),除觸發(fā)方式不同外,其特性與鐘控同步RS觸發(fā)器完全一致。
為了限制邏輯功能里的“不定(不允許)”的出現(xiàn),在運(yùn)算時(shí)要加入約束項(xiàng):R×S=0,即置0和置1不能同時(shí)進(jìn)行。
圖1 JK觸發(fā)器
如圖1所示,將主從RS觸發(fā)器輸出端拉回到輸入端,這樣的連接便組成了JK觸發(fā)器。在觸發(fā)方式有上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā),其邏輯功能具有置0、置1、保持、翻轉(zhuǎn)。RS觸發(fā)器的邏輯功能里有不定(不允許),正常運(yùn)算時(shí)只能使用75%的邏輯功能,而JK觸發(fā)器沒有約束項(xiàng),用翻轉(zhuǎn)功能替代了RS觸發(fā)器中不定(不允許)在邏輯功能中的位置,邏輯功能配項(xiàng)得到100%的利用,它是功能更強(qiáng)大的觸發(fā)器。
如圖所示,JK觸發(fā)器也要分家,功能全面的JK觸發(fā)器將它的四個(gè)邏輯功能公平的分給了一對(duì)龍鳳胎T和D觸發(fā)器。將JK觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端連接在一起,即J=K,便構(gòu)成了T觸發(fā)器,它得到了JK觸發(fā)器邏輯功能里的保持和翻轉(zhuǎn);將輸入端K連上一個(gè)非門再與輸入端J相連接,即,便構(gòu)成了D觸發(fā)器,得到了JK觸發(fā)器邏輯功能里的置0和置1。
圖2 TD觸發(fā)器
綜上所述,可將以上觸發(fā)器劃分成RS家族和JK家族,在學(xué)習(xí)RS家族的觸發(fā)器時(shí),重點(diǎn)是關(guān)注觸發(fā)脈沖的不同、與非門和或非門組成結(jié)構(gòu)的差異(真值表、結(jié)構(gòu)圖);JK家族的觸發(fā)器時(shí),重點(diǎn)是JK、T、D相互之間的轉(zhuǎn)換,以及直接置零端和直接置1端的綜合應(yīng)用。