实验报告来自电子科技大学中山学院 _ 数字逻辑电路设计课程
1.实验目的与要求
通过实验，能够掌握D触发器和T触发器原理和应用。
2.实验设备
硬件：PC机 一台
数字电路实验教学平台 一台
软件：Quartus II集成开发环境
3.实验内容
(1) 利用8个D触发器实现数据移位;
(2) 利用T触发器实验现电子开关。
4.实验预习要求
(1) 仔细阅读课本第三章的触发器，理解触发器原理和功能。
5.实验原理
(1) D触发器一般采用时钟脉冲CP上升沿触发翻转的边沿触发电路结构，D触发器是一种延迟型触发器，不管触发的现态是0还是1，CP脉冲上升沿到来后，触发器的状态都将变成与CP脉冲上升沿到来时的D端输入值相同，相当于将数据D存入了D触发器中。D触发器的符号图如图4.1所示。
利用8个D触发器实现数据移位功能的参考电路如图4.2所示，图中移位时钟为shift_clk，数据输入端为data_in。当shift_clk出现上升沿时（即发生0->1跳变），数据输入端data_in的数据位从第一个D触发器移到第二个D触发器，第二个D触发器的数据位移动第三个触发器。。。。这样通过控制shift_clk的上升沿来实现数据的移位。
(2) T触发器是一种只有保持和翻转功能的翻转触发器。T是它的激励信号输入端。将T端固定接逻辑1，则可获得具有翻转功能的触发器，即T’触发器，每一个时钟脉冲，T触发器的状态就翻转一次。T触发器的符号如图4.3所示。当T触发器的时钟输入端接按键，T端接高电平，当键盘按下时便产生按键信号，Q端信号翻转。
在数字电路实验教学平台各个LED管对应的FPGA控制管脚如表1.1所示：
表1.1 各LED管对应的FPGA控制管脚
| DISP_CS | LED0 | LED1 | LED2 | LED3 | LED4 | LED5 | LED6 | LED7 | Buzz（vcc） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 162 | 163 | 164 | 165 | 168 | 169 | 170 | 171 | 173 | 176 |
拨码开关对应的FPGA控制管脚表1.2所示：
表1.2 拨码开关对应控制管脚
| SW1 | SW2 | SW3 | SW4 | SW5 | SW6 | SW7 | SW8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 188 | 191 | 129 | 130 | 131 | 132 | 24 | 23 |
按键和蜂鸣器对应的FPGA控制管脚表1.3所示：
表1.3 按键和蜂鸣器对应控制管脚
| KEY1 | KEY2 | KEY3 | KEY4 | BUZZ |
|---|---|---|---|---|
| 185 | 181 | 179 | 175 | 176 |
6.实验步骤
(1) 启动Quartus II，利用建立工程向导建立一个工程文件。
(2) 选择File->New->Block Diagram/Schematic,建立一个原理图输入文件。
(3) 双击原理图空白处，输入所要添加的器件(74138、74151等)，然后设置引脚的输入、输出值，编译通过后对引脚进行IO分配。
(4) 把编译成功的文件下载到核心板上，观察结果。
(5) 填写实验报告（可以在背面填写或者另添纸填写）。
(6) 完成基本实验后可以设计自己的实验，视情况进行加分鼓励。
实验四 触发器功能测试及应用
基础实验
0.测试电路
1.设计8位D触发器实现数据移位功能的验证电路分析其原理。
提示：可以利用8个LED灯来观察移位效果
答：设计验证电路如图1-1。
原理：通过三个8count分频，降低输入电路的clk频率，再通过一个按键给电路输入低电平，使LED灯亮，结合clk形成跑马灯。
2.给出T触发器实现电子开关的验证电路并分析其原理。
提示：可以利用LED灯或蜂鸣器来观察电子开关输出结果
答：设计验证电路如图2-1。
原理：T触发器T端给高电平，构成T’触发器，按键按下后抬起，产生一个上升沿，T’触发器的状态反转一次，蜂鸣器状态反转。
高级实验
1.T’ 触发器可以作为二分频电路，已知实验板晶振是49.152 MHZ，管脚号是28，思考如何利用D触发器(或者JK触发器)构造T’触发器对晶振进行分频，设计出一个让LED灯闪烁的电路？
答：使用D触发器，对CP进行2的24次方分频。
电路设计如图2-1。
2.通过基础实验2大家会发现，按键后键盘信号有毛刺出现，你如何利用你学过的知识解决该问题？
答：使用D触发器进行消抖。
电路设计如图2-2。
