触发器电路仿真与硬件实现

使用与非门搭建RS锁存器

(一) RS锁存器实验

RS锁存器（也称为RS触发器），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，下面是利用两个或非门组成的RS锁存器实验。

这个电路我们引出了R端（橙色线），S端（灰色线）；同时Q连接上面的LED灯，`Q连接下面的LED 灯，便于查看实验结果。

电路搭建完成后，直接上电（如上图），可以发现 LEDQ一直处于闪烁，这是因为输入端（R，S）开 路，电压确定原因导致的。 实验结果参照下图中的 “RS触发器 特征表”，Q=1时偏上的LED亮，Q=0 时偏下的LED亮（因为`Q=1）

RS触发器中的R表示 Reset（复位），S表示Set（置位）在上面的 “RS触发器特征表”中：0表示低电平，1表示高电平。对于或非门的RS触发器，即：

• R=1、S=0时，那么 Q = 0 。

• R=0、S=1时，那么 Q = 1 。

• R=0、S=0时，那么 Q 保持上个状态 。

• R=1、S=1时，禁止、不稳状态 。

所谓高电平有效，就是说某引脚施加高电平时，该引脚的功能就触发了 。

虽然RS触发器输出有Q和`Q（它们的值反相），但是平时沟通时是以Q为默认，比如说RS触发器输出1，那么就是指Q输出1。

（二）用与非门构成的基本R-S触发器

1、说明

输出端：

• Q:状态输出端

• Q’:反向状态输出端

输入端：

• R:复位端

• S:置位端

• 没有时钟输入端

输入R、S的作用方式：低电平有效。

逻辑功能表如下：

保证与非门R-S触发器正常工作必须满足的条件：RS不能同时为0。

R-S触发器结论：

1、无论现态是什么：

• 在R端施加低电平能将现态强制转换到“0”态；

• 在S端施加低电平能将现态强制转换到“1”态；

• R和S不能同时施加低电平。

2、R和S端的有效电平为低电平。

2、实现

现设计一个基本的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。

使用logisim仿真电路如下：

实际搭线如下：

验证结果符合。

（三）用与非门构造D型触发器

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。

1、说明

2、实现

用与非门设计实现一个D触发器，验证输入D、CP和输出Q的逻辑关系。

使用logisim仿真电路如下：

实际搭线如下：

实验结果符合。

3、改进——维持阻塞D触发器

1、说明

2、实现

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），并验证输入输出逻辑关系。

使用logisim仿真电路如下：

实验结果符合。