Опытный RS-триггер
Сверив монтаж опытного триггера с его схемой и убедившись в отсутствии ошибок, в надежности паек, включите питание. Сразу же должен загореться один из светодиодов. Предположим, это будет светодиод HL1. Значит, первым в единичном состоянии оказался элемент DD1.1, что подтвердит и вольтметр, подключенный к его выходному выводу 3 - здесь должно быть напряжение высокого уровня. Измерьте напряжение на выходе элемента DD1.2-здесь будет низкий уровень, поэтому светодиод HL2 , и не горит.
Записав результаты измерений, замкните кратковременно контакты кнопки SB1. Что изменилось? Ничего. По-прежнему горит только светодиод HL1. А если кратковременно нажать кнопку SB2? Сразу же погаснет светодиод HL1 и загорится HL2. Теперь элемент DD1.1 будет в нулевом состоянии, a DD1.2-в единичном. В таком состоянии элементы могут находиться сколько угодно времени-до тех пор, пока не выключат питание. Но стоит еще раз нажать кнопку SB1-и элементы переключатся в противоположное состояние.
Проанализируем работу опытного триггера. При включении питания один из его логических элементов первым оказался в нулевом состоянии. Допустим, это был элемент DD1.2. В этот момент, следовательно, и на входном выводе 2 элемента DD1.1, соединенном с выводом 6 элемента DD1.2, появилось напряжение низкого уровня, которое установило элемент в единичное состояние- загорелся светодиод HL1. Имитация подачи импульса отрицательной полярности на входной вывод 1 элемента DD1.1 (кнопкой, SB1) не могла изменить его состояние, поскольку в это время на втором его входном выводе уже был низкий уровень напряжения.
Когда же кратковременно нажали кнопку SB2, на свободный вход 5 элемента DD1.2 поступил импульс отрицательной полярности. Переключаясь в единичное состояние, этот элемент напряжением высокого уровня, появившимся на его 1 выходе, переключил элемент DD1.1 в нулевое состояние. Переключение этого элемента в нулевое состояние оказалось 1 возможным, так как в этот момент вход 4 1 был разомкнут, что равнозначно подаче на него напряжения высокого уровня.
Так, поочередно нажимая кнопки входных цепей, можно переключать триггер из одного устойчивого состояния в другое и тем самым управлять различными приборами и устройствами цифровой техники, подключенными к его выходам.
Логическое состояние RS-триггера характеризуют уровнем сигнала на его так называемом прямом выходе, обозначаемом латинской буквой Q. В опытном триггере его Q-выходом является вывод 3 микросхемы. Если здесь высокий уровень напряжения, значит, триггер в целом находится в единичном состоянии, а если низкий уровень - в нулевом.
При единичном состоянии триггера на его втором выходе будет напряжение низкого уровня, а при нулевом состоянии- высокого уровня. Вот почему этот выход обозначают такой же буквой, но с черточкой вверху-Q, что означает инверсный.
Входной вывод, через который триггер устанавливают в единичное состояние, обозначают буквой S (начальная буква английского Set-установка). Другой же входной вывод, через который триггер переключают в нулевое состояние, обозначают буквой R (от слова Reset-возврат). Следовательно, в опытном триггере вывод 1 микросхемы можно считать S-входом, а вывод 5-R-входом.
Строго говоря, входы S и R опытного триггера надо бы писать с черточками вверху, так как полярность импульсов, подаваемых на них для переключения триггера из одного состояния в другое, отрицательная. Они, следовательно, инверсные, т. е. S и R, а RS-триггер такого варианта - асинхронный с установочными входами.
Состояния триггера в зависимости от входных сигналов иллюстрирует таблица на рис. 27, б. О чем она может рассказать? Если на оба входа триггера подать напряжения низкого уровня, например, нажав одновременно обе кнопки, на обоих его выходах будут напряжения высокого уровня. Такое состояние триггера противоречит логике его действия, поэтому подобное сочетание сигналов принято считать недопустимым.
Сочетание напряжений низкого уровня на S-входе и высокого уровня на R-входе приводит триггер в единичное состояние, а противоположное сочетание уровней напряжения-в нулевое.
При появлении же на обоих входах напряжения высокого уровня (логической 1) не изменяется состояние триггера-на это указывают крестики в таблице.
Проверьте практически справедливость таблицы. Подачу на входы импульсов, соответствующих высокому уровню напряжения, имитируйте размыканием контактов кнопок SB1, SB2.
RS-триггеры наиболее широко используют в качестве ячеек хранения цифровой информации, т. е. как элементы памяти. Они находят применение в различных радиолюбительских приборах, электронных автоматах. Вот одна из практических конструкций.
ИГРОВОЙ АВТОМАТ НА RS-ТРИГГЕРАХ
Он состоит из четырех последовательно соединенных RS-триггеров (рис. 28, а), образованных логическими элементами 2И-НЕ двух микросхем К155ЛАЗ, светодиодных индикаторов HL1 и HL2, кнопочного выключателя SB1 и четырех групп замыкающихся контактов, обозначенных на схеме в виде выключателей SA1 - SA4. Задача играющего- возможно быстрее зажечь све-тодиод HL2 "Финиш" последовательным замыканием контактов SA1, SA2 и т. д. Но сделать это, как вы увидите позже, не так просто.
Автомат работает так. Пока контакты кнопки SB1 "Пуск" замкнуты, все триггеры находятся в нулевом состоянии и индикаторы не светятся. При размыкании контактов пусковой кнопки зажигается светодиод HL1, сигнализируя о начале игры. Но триггеры продолжают сохранять нулевое состояние. Последовательное кратковременное замыкание контактов выключателей приводит к переключению в единичное состояние первого триггера (при этом светодиод HL1 гаснет), а затем остальных. Одновременно с переключением последнего триггера вспыхивает светодиод HL2, извещая о правильном выполнении задания.
Состояния триггеров автомата, которые они принимают при нажатии на кнопку пуска и правильном выполнении задания, можно проследить по таблице, приведенной на рис. 28, б. Когда пусковую кнопку отпускают и ее контакты вновь замыкаются, триггеры переключаются в нулевое состояние, светодиод HL2 гаснет.
Большую часть деталей игрового автомата можно смонтировать на плате так, как показано на рис. 29, а, в.
Пусковая кнопка SB1 - с возвратом повторным нажатием. Подойдет, например, кнопочный выключатель, используемый в настольных лампах, или двухпозиционный тумблер. Конструкция контактов SA1 - SA4 зависит от игры, в которой будете использовать автомат. Если это игра с условным названием "Закати шарик", то контакты могут представлять собой металлические пластинки, прикрепленные к крышке коробки под четырьмя отверстиями в ней (рис. 29, б). Сама коробка круглая, диаметром 200;..300 мм с бортиком, чтобы шарик не выскакивал из нее.
Держа коробку в руках и покачивая ее из стороны в сторону, играющий должен закатить металлический шарик диаметром 15...20 мм в отверстия в той последовательности, которая обозначена на крышке (это игровое поле) стрелками. Попадая в отверстие, шарик замыкает собой контакты и тем самым подает импульс на вход соответствующего триггера.
Электронную "начинку" вместе с источником питания (батарея 3336Л) надо разместить, внутри коробки так, чтобь был доступ к пусковой кнопке SB1 и были видны светодиоды. Не забудьте еще поставить в цепь питающей батарее выключатель.
 |
