JK触发器实验与状态表 | AI生成和翻译
42. JK触发器实验 - 单脉冲触发时钟
- 实验目的：理解JK触发器的工作原理与特性
- 实验设备：JK触发器模块、脉冲发生器、电源、连接线等
图42 状态转换表
| Q₂ⁿ | Q₁ⁿ | Q₀ⁿ | Q₂ⁿ⁺¹ | Q₁ⁿ⁺¹ | Q₀ⁿ⁺¹ | Z |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
解析：
该表展示了3位JK触发器的状态转换过程，其中Q₂ⁿ、Q₁ⁿ、Q₀ⁿ表示当前状态，Q₂ⁿ⁺¹、Q₁ⁿ⁺¹、Q₀ⁿ⁺¹表示时钟脉冲后的下一状态。输出信号Z仅在当前状态为100时取值为1，表示特定条件或输出信号的触发。这是JK触发器的典型工作模式，可根据输入信号（J和K）与时钟脉冲实现状态保持、置位、复位或翻转功能。
下面详细解析JK触发器状态转换表的工作机制：
JK触发器概述
JK触发器是一种时序逻辑电路，用于存储单比特数据。它具有两个输入端口（J和K）、一个时钟输入端（CLK）以及两个输出端口（Q表示当前状态，Q’表示Q的互补输出）。JK触发器在SR触发器基础上改进，消除了双输入为1时的”无效状态”。其工作特性如下：
- J=0, K=0：保持状态（Q不变）
- J=0, K=1：复位（Q变为0）
- J=1, K=0：置位（Q变为1）
- J=1, K=1：翻转（Q取反）
表中展示的系统由三个JK触发器（Q₂、Q₁、Q₀）构成3位状态机，其中Q₂ⁿ、Q₁ⁿ、Q₀ⁿ为当前状态，Q₂ⁿ⁺¹、Q₁ⁿ⁺¹、Q₀ⁿ⁺¹为时钟脉冲后的下一状态。Z是基于当前状态的输出信号。
状态转换表详解
该表展示了系统状态转换过程及输出信号Z的激活条件。逐行分析如下：
第1行：状态 000 → 001, Z=0
- 当前状态：000（十进制0）
- 下一状态：001（十进制1）
- 输出信号：0
- 运行机制：系统从000状态启动。时钟脉冲后，Q₀从0翻转为1（可能因J₀=1, K₀=1），Q₁和Q₂保持0（可能J₁=0, K₁=0；J₂=0, K₂=0）。Z输出为0，表示未满足输出条件。
第2行：状态 001 → 010, Z=0
- 当前状态：001（十进制1）
- 下一状态：010（十进制2）
- 输出信号：0
- 运行机制：从001状态开始，Q₀从1翻转为0（J₀=1, K₀=1），Q₁从0翻转为1（J₁=1, K₁=1），Q₂保持0。Z输出保持0。
第3行：状态 010 → 011, Z=0
- 当前状态：010（十进制2）
- 下一状态：011（十进制3）
- 输出信号：0
- 运行机制：从010状态开始，Q₀从0翻转为1（J₀=1, K₀=1），Q₁保持1，Q₂保持0。Z输出仍为0。
第4行：状态 011 → 100, Z=0
- 当前状态：011（十进制3）
- 下一状态：100（十进制4）
- 输出信号：0
- 运行机制：从011状态开始，Q₀从1翻转为0，Q₁从1翻转为0，Q₂从0翻转为1（J₂=1, K₂=1）。Z输出保持0。
第5行：状态 100 → 000, Z=1
- 当前状态：100（十进制4）
- 下一状态：000（十进制0）
- 输出信号：1
- 运行机制：从100状态开始，Q₂从1翻转为0，Q₁保持0，Q₀保持0。此时Z输出为1，表明100状态触发了输出条件（可能符合逻辑关系Z = Q₂ AND NOT Q₁ AND NOT Q₀）。
系统特性
- 状态序列：系统按此顺序循环：000→001→010→011→100→000（3比特8种可能状态中的5状态序列），表明每个触发器的J、K输入端经过特定配置
- 输出信号Z：仅在当前状态为100时Z=1，可能表示系统完成循环计数或触发特定事件的信号
实际应用解读
此JK触发器配置构成模5计数器（循环5个状态）。计数器随每个时钟脉冲递增，当达到100状态时输出Z信号，随后复位至000。此类电路广泛应用于数字系统中的计数、分频及特定序列生成等场景。
总结
该JK触发器电路作为3位状态机，实现5状态循环（000→001→010→011→100→000）。输出Z仅在100状态时激活，可能用于指示特定事件或复位条件。所有状态转换均通过特定配置的JK输入信号实现。