第11课 数字电路3——触发器-【精彩三年】2024-2025学年高中通用技术选择性必修1课程探究与巩固Word教参（苏教版2019）

第11课　数字电路3——触发器(见学生用书P65) ——3.3　走进数字电路，教材P63～66 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．了解触发器的基本结构和功能。　2.学会分析和应用基本触发器电路。 1．含义：数字电路中能将二进制数据记住的基本单元电路称为触发器，其中最简单的一种称为基本触发器。 2．组成：通常由2只或非门(或2只与非门)交叉连接构成。 (1)输出：任何触发器都有2个输出端Q和，正常情况下Q和总是反相的，即不是(Q＝0，＝1)就是(Q＝1，＝0)。(Q＝0，＝1)称为0状态，(Q＝1，＝0)称为1状态。 (2)输入：基本触发器有2个输入端S和R。S(set)称为置位端或置1端，R(reset)称为复位端或置0端。 3．电路图及真值表 基本触发器 符号 触发器功能表 或非门 触发器 S　　R Q　　 0　　0 不变 0　　1 0　　1 1　　0 1　　0 1　　1 不使用 与非门 触发器 　　 Q　　 0　　0 不使用 0　　1 1　　0 1　　0 0　　1 1　　1 不变 本课核心点·重难点 1．基本触发器的快速记忆 (1)或非门触发器利用或非门的逻辑关系特点进行记忆。或非门的逻辑关系是“有1出0，全0出1”，所以当S和R都为1时，或非门输出必然为0，这一状态称为不定状态，一般不使用；当S和R都为0时，或非门的输出保持不变，这一状态称为不变状态，也就是记忆功能。其他两个状态也都可以通过或非门的逻辑关系进行推导。例如Q＝0，＝1，则一个或非门“有1出0”，Q继续等于0，而另一个或非门“全0出1”，继续等于1。 (2)与非门触发器利用与非门的逻辑关系特点进行记忆。与非门的逻辑关系是“有0出1，全1出0”，所以当和都为0时，与非门输出必然为1，这一状态称为不定状态，一般不使用；当和都为1时，与非门的输出保持不变，这一状态称为不变状态，也就是记忆功能。其他两个状态也都可以通过与非门的逻辑关系进行推导。例如Q＝0，＝1，则一个与非门“有0出1”，继续等于1，而另一个与非门“全1出0”，Q继续等于0。 2．保持状态的应用——上下限的判断 准备知识：达到极限值时，该点电位发生跳变；离开极限值时，该点电位也发生跳变。 方法1：先假设极限值，确定电位，再进入保持状态，哪一点电位跳变，这一点就是假设的极限值。 方法2：先在极限值确定电位，再达到假设的极限值，哪一点电位跳变，这一点就是假设的极限值。 如图所示，这是利用基本触发器设计的某鱼缸的温度电子控制电路，当鱼缸内的热敏电阻(RT1、RT2为负温度系数热敏电阻)检测出水温低于设定的下限温度时，鱼缸内的电热丝就加热；当鱼缸内的热敏电阻检测出水温达到设定的上限温度时，鱼缸内的电热丝就停止加热。 分析：低温加热→J——1闭合→J吸合→三极管V导通→Q为1，＝0→结合或非门的逻辑关系，可知S＝1，R＝0→低温向高温变化，继续加热，触发器进入保持状态，R＝0，S＝0，S端发生跳变，S端接下限，R端接上限。 例1 下列关于如图所示的电路的说法中，正确的是(　B　) A．S闭合时，V发光；S断开时，V不发光 B．S闭合时，V不发光；S断开时，V发光 C．因为电路的初始状态未知，所以不能确定V是否发光 D．不管S闭合还是断开，V都发光 【解析】 S闭合时，V的负极为高电平，V不发光；S断开时，V的负极为低电平，V发光，选项B正确。 例1题图 　　　　　变式1题图 变式1 如图所示的电路，K为点动开关，初始状态V2不发光。下列关于该电路的说法中，正确的是(　D　) A．该电路为光控路灯电路，光线暗时V2发光，反之不发光 B．光线亮时，V1截止，V2不发光 C．光线暗时，V1导通，V2发光 D．光线暗时，V2发光，光线亮时，V2仍保持发光状态 【解析】 光线暗时，S为1，为0，K未按下，Q为1，V2发光。光线变亮时，S为0，触发器处于保持状态，选项D正确。 变式2 如图所示的电路，当水杯中的水位在a、b两个探头之间时，V1和V2的状态分别是(　D　) A．V1亮、V2亮 B．V1不亮、V2亮 C．V1亮、V2不亮 D．条件不足，无法判断 【解析】 水位在a、b两个探头之间时，触发器处于保持状态，因为不知初态，故无法判断V1和V2的状态，选项D正确。 变式2题图 　　变式3题图 变式3 如图所示的电路中，S1、S2和S3是常闭按钮开关，按下断开，松手接通，初始状态下V1和V2均不亮。下列说法不正确的是(　C　) A．若先按下S2然后松开，再按下S3然后松开，V1亮，V2灭 B．若先按下S3然后松开，再按下S2然后松开，V1灭，V2亮 C．若先按下S3然后松开，再按下S1然后松开，V1亮，V2灭 D．若先按下S1然后松开，再按下S3然后松开，V1灭，V2亮 【解析】 不论按下S1、S2或S3然后放开，触发器的输出状态(分别是11、01、10)都会通过反馈形成保持，选项C错误。 例2 如图所示，这是有源蜂鸣器报警实验电路。设初始状态为S1、S2均闭合，下列说法正确的是(　D　) A．打开S2，蜂鸣器发声 B．打开S1，蜂鸣器发声 C．打开S2后重新闭合S2，蜂鸣器发声 D．打开S2，再打开S1，蜂鸣器发声 【解析】 当S1和S2均闭合时，蜂鸣器不报警，此时三极管基极电位为0，触发器被置于0状态；当打开S2时，触发器为保持状态，输出0；当继续打开S1时，触发器被置于1状态，输出1，蜂鸣器发声，选项D正确。 例2题图 　　变式1题图 变式1 如图所示，这是小明设计的孵化箱温控电路，可将温度保持在37 ℃～39 ℃。下列关于该电路的说法中正确的是(　B　) A．RT1、RT2均为正温度系数热敏电阻 B．调整RP1设定下限温度值，调整RP2设定上限温度值 C．温度在37 ℃～39 ℃时，a、b、c均为低电平 D．把3个或非门改成与非门，电路功能不变 【解析】 选项A，a、b都是随温度升高而升高，即温度升高RT变小，故RT1、RT2为负温度系数热敏电阻，选项错误；选项B，a控上限即RP2调节上限温度，b控下限即RP1调节下限温度，选项正确；选项C，温度在37 ℃～39 ℃时，a为低电平，b为高电平，c为保持状态，选项错误；选项D，或非门基本触发器和与非门基本触发器保持状态是输入分别为S＝0，R＝0和S＝1，R＝1故更换后电路功能发生变化，选项错误。 变式2 如图所示，这是小明设计的恒温箱温度控制电路。当恒温箱内温度低于下限温度35 ℃时，加热器加热；当温度高于上限温度37 ℃时，加热器停止加热。下列说法正确的是(　D　) A．RT是正温度系数热敏电阻 B．RP1滑动触点下移，上限温度变高 C．V3的作用是保护继电器 D．调试过程中发现无论温度高低加热器始终在加热，可能是R3太大 【解析】 选项A，低温触发加热，J——1闭合，继电器处于释放状态，V2、V1截止，Q＝1，即5端施加了触发信号低电平，此时RT阻值较大，为负温度系数热敏电阻，选项错误；选项B，当E端施加触发信号低电平时，即U2为高电平时，Q复位为低电平，停止加热，所以U2控制上限。RP1滑动触点下移，使U2电位升高，即RT阻值更小便能使U2到达高电平，上限温度变低，选项错误；选项C，V3的作用是保护三极管V2，选项错误；选项D，若R3太大，导致V2始终截止，所以调试过程中发现无论温度高低加热器始终在加热，选项正确。 变式2题图 　　例3题图 例3 2023·平阳中学检测给基本触发器输入信号(如图所示)，Q端输出的波形正确的是(　A　) 　 【解析】 当S＝1，R＝0时，Q＝1；当S＝0，R＝1时，Q＝0；当S＝0，R＝0时，Q保持之前状态。分析输入波形图可知，t1～t2时，S＝1，R＝0，此时输出波形中Q＝1；t2～t3时，S＝0，R＝0，输出波形图中Q保持之前状态，即Q＝1；t3～t4时，S＝0，R＝1，Q＝0；当t4～t5时，S＝0，R＝0，Q保持之前状态，即Q＝0；t5后，S＝1，R＝0，Q＝1。观察各选项，选项A正确。 　　如图所示的光控灯实验电路，S按下时接通，松开后断开。下列说法正确的是(　B　) A．光线足够强，按下S时V3发光，松开S时V3不发光 B．光线足够暗，按下S时V3不发光，松开S时V3发光 C．S松开且V3不发光时，光线变化不会改变V3的发光情况 D．V3发光时，按动S不会改变V3的发光情况 　　　 【解析】 如图所示，为了便于描述电路中各节点的电位情况标出了A、B、C……各节点，并用数字1表示高电平，0表示低电平。选项A，光线足够强，按下S时，A＝0、E＝0，可以推出B＝1、F＝0，又可推知C＝1，D＝0，F＝0，G＝1，V3不发光，选项错误；选项B，光线足够暗，E＝1→F＝1→G＝0，按下S时，A＝0→B＝1→C＝1→D＝0，V3不发光，松开S时，A＝1→B＝0→C＝0→D＝1，V3发光，选项正确；选项C，S松开时，D为高电平，而V3不发光，可能是因为G也为高电平，当光线变暗时，G变成低电平时，V3就可以发光了，选项错误；选项D，V3发光时，即D为高电平，G为低电平，当闭合S时，D可以变为低电平，此时，V3不发光，选项错误。 　　如图所示的水位控制电路，RS1位于最低水位处，RS2位于最高水位处，M为抽水泵，M工作时为容器补水。为了实现将水位控制在上下限之间，虚线框中合适的电路为(　A　) 　　　 【解析】 根据题意可知，A、B的触发信号分别为0和1。若是与非门触发器，因为有效信号为0，所以需要将B反相，考虑到A＝0应启动补水，即F应出1，选项A正确，选项D错误。若是或非门触发器，因为有效信号为1，所以需要将A反相，选项C、D错误。 变式 小明构思了虚线框中的部分电路，如图所示。电路采用水位探头检测水位，能将水位控制在上下限(探头a、b位置)之间。下列关于电路中自动注水控制模块的输入信号A、B与输出信号F间的逻辑图方案中，可行的是(　A　) 　　　 【解析】 选项A是与非门触发器，分析水位在a、b之间的状态，此时控制系统应该处于保持状态→A＝1，B＝0→A＝1，＝1，选项正确。 |随|堂|检|测| 1．如图所示的电路，初始时S1、S2都处于断开状态，下列说法中正确的是(　C　) A．初始状态时，发光二极管V发光 B．闭合S1后再闭合S2，发光二极管V发光 C．闭合S2后，S1对发光二极管状态无影响 D．闭合S1或S2，都能使发光二极管V发光 【解析】 初始状态，与非门输入上1下0，输出上0下1，V不发光；此时闭合S1，与非门输入上0下1，输出上1下0，V发光；闭合S2，则两个或非门都输入高电平，与非门均输出1，V不发光，此时S1就不再起作用，选项C正确。 2．如图所示的电路，初始状态下，发光二极管V不发光。若要使得V发光，下列关于X、Y、Z的输入情况不正确的是(　D　) A．X＝1，Y＝1，Z＝1 B．X＝1，Y＝1，Z＝0 C．X＝0，Y＝1，Z＝1 D．X＝0，Y＝0，Z＝0 【解析】 左边X、Y、Z输入只要有一个是高电平，三极管就能导通，此时三极管的集电极电位为低电平，触发器中上面的与非门出1，V发光，选项D错误。 3．如图所示的电路，初始状态下按钮开关S1和S2闭合。下列关于该电路的说法中，不正确的是(　C　) A．初始状态下，发光二极管L1熄灭，L2亮起 B．开关S2断开，S1无论闭合还是断开，发光二极管的状态都不发生变化 C．发光二极管L1和L2有可能同时亮或同时熄灭 D．保持S2闭合，断开S1，发光二极管L1亮起；闭合S1，L1熄灭 【解析】 前面2个与非门的输出不可能同时为0或同时为1，发光二极管L1和L2不可能同时亮或同时熄灭，选项C错误。 4．如图所示，这是光控试验电路图，下列关于该电路的说法中，不正确的是(　D　) A．RP2阻值足够大，V5一定截止 B．电路调试成功后，反复调节V1的亮度，可能会观察到V2一直发光 C．V3不可能发光 D．V1由灭到最亮的过程中，三极管V5依次经历截止、放大、饱和三种状态 【解析】 三极管V5是采用共集电极接法，所以该三极管只能工作在放大状态，不会依次经历截止、放大、饱和三种状态，选项D错误。 5．2023·苍南中学检测如图所示的温控电路可将温度保持在30 ℃～40 ℃，其中RT1和RT2均为负温度系数热敏电阻。组装时若仅有与非门芯片，则虚线框内的替换方案可行的是(　C　) 　　　 A.　　　　　　　　　B.　　　　　　　　　　C.　　　　　　　 　　　D. 【解析】 虚线框内有两个输入A、B，一个输出C。根据功能列出A、B和C的真值表如下： A B C 0 0 0 0 1 保持 1 1 1 将其中或非门触发器转换成与非门触发器， 或非门触发器输入端高电平有效， 而与非门触发器输入端低电平有效， 所以转换时应将输入脚经过非门。将真值表依次代入选项，选项C符合题意。 学科网（北京）股份有限公司 $$