RS触发器与D触发器的电路仿真与硬件实现

目录

1、首先用logisim采用门电路设计RS和D触发器，进行仿真，写成真值表。

一.RS触发器的基本原理

二.使用logisim采用门电路设计RS触发器，写成真值表并验证其逻辑关系

（1)采用门电路设计RS触发器

（2）验证Q的输出 

四.D触发器的基本原理

五.使用logisim采用门电路设计D触发器

（1）用与非门设计实现一个D触发器。

（2）验证输入D、CP和输出Q的逻辑关系 

（3）设计一个CP上升沿触发的改进型的D触发器（维持阻塞D触发器）

（4）验证维持阻塞D触发器的输入输出逻辑关系

（5）其他

2、在控制台上，用硬件联线完成RS触发器、D触发器的实际电路，对真值表进行验证并记录。

一.用硬件联线完成RS触发器的实际电路，对真值表进行验证并记录

二.用硬件联线完成D触发器的实际电路，对真值表进行验证并记录

3、总结

定义

RS锁存器，我们可以简单将它理解为一个存储单元，可以存储一位数据（0或者1）。 基本的RS锁存器可以用两个与非门或者或非门实现。

电路组成

将两个与非门的输入，输出端交叉相连，就组成一个基本RS触发器，如下图(a)所示。图(b)是基本RS触发器的逻辑符号。

逻辑功能

（1）/R=1， /S=1，触发器保持原来的状态不变

不管触发器原来是什么状态，基本RS触发器在/R=1,/S=1时，总保持原来的状态不变。这就是触发器的记忆功能。若输入端/R，/S 悬空，可认为加入高电平，即/R=1，/S=1。

(2)/R=0， /S=1，触发器为0态

此时，因 /R=0，G1的输出 /Q=1，而G2的两个输入端/S，/Q全为1，则输出Q=0。触发器为零态，并且与原来的状态无关。

(3)/R=1， /S=0,触发器为1态

由于/S=0，G2的输出Q=1。这时G1的两个输入端均为1，所以/Q=0。触发器为1态，同样与原来的状态无关。

(4)/R=0， /S=0,触发器的状态不定

这时，Q=1，/Q=1。破坏了前述有关Q与 /Q互补的约定，这是不允许的。而且，当 /R,/S的低电平触发信号消失后，Q与/Q的状态保持是不确定的。这种情况应该避免。

用与非门构成的基本R-S触发器

输出端：

Q：状态输出端

Q'：反相状态输出端

输入端： R：置位端（Set）

S：复位端（Reset）   

没有时钟输入端

输入信号R,S的作用方式：低电平有效。 

真值表

请使用一个基本的RS触发器，然后按照以下波形控制输入R、S信号的高低电平，验证Q的输出是否符合 上述逻辑关系。

上图中S为置位端，R为复位端。 

通过使用logisim软件进行仿真实验可知，Q的输出符合上述逻辑关系。

D触发器是一个具有记忆功能的，具有两个稳定状态的信息存储器件，是构成多种时序电路的最基本逻辑单元，也是数字逻辑电路中一种重要的单元电路。

因此，D触发器在数字系统和计算机中有着广泛的应用。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。

D触发器有集成触发器和门电路组成的触发器。触发方式有电平触发和边沿触发两种，前者在CP(时钟脉冲)=1时即可触发，后者多在CP的前沿（正跳变0→1）触发。

D触发器的次态取决于触发前D端的状态，即次态=D。因此，它具有置0、置1两种功能。

对于边沿D触发器，由于在CP=1期间电路具有维持阻塞作用，所以在CP=1期间，D端的数据状态变化，不会影响触发器的输出状态。

D触发器应用很广，可用做数字信号的寄存，移位寄存，分频和波形发生器等等。

前面RS触发器当输入R=1，S=1的情况时，输出是不确定的状态，这种情况比较棘手。因此为了解决这 个问题，又引入了D触发器。

输入D、CP和输出Q的逻辑关系：CP=0时，G3,G4被封锁，D的变化不能传到G1,G2,触发器保持现有状态。CP=1时，G3,G4门开放，D经G3,G4转换成一对互补信号送到G1,G2。

若D=0，则RS=01，Q=0;

若D=1，则RS=10，Q=1。

经验证，输入D、CP和输出Q的逻辑关系正确无误。

具体如下图所示：

维持阻塞D触发器的输入输出逻辑关系：

使用logisim仿真软件进行实验，经验证维持阻塞D触发器的输入输出逻辑关系正确。

使用或非门设计D触发器

使用与非门与非门设计D触发器

真值表

为了解决输入端不能同时为1的问题，我们将电路进行改善

真值表

RS触发器的实际电路

经检验，实操后记录的真值表

D触发器的实际电路

经检验，实操后记录的真值表

1.R-S触发器中的R和S不能同时施加低电平。

2. R-S触发器两个输入端口S和R的输入信号必须是非重叠的。

3.实验时应当注意安全，避免触电，短路等危险情况。

4.实验时应注意触发器的类型，输入信号的类型和时序信号的变化，确保实验结果正确。