JK-триггер: схема, таблица истинности

В радиоэлектронике существует множество механизмов и деталей, которые с помощью простейших операций позволяют создавать сложные машины. Правда, для такой цели их нужно очень много. И одним из важнейших механизмов подобного предназначения являются JK-триггеры. Они позволяют обеспечить машинную логику для выполнения простейших логических операций. Как это осуществляется? Как необходимо подключать JK-триггер? Как выглядит таблица истинности? На эти и другие вопросы можно будет найти ответы в рамках статьи.

Счетный триггер.

Из триггера с двумя входами легко можно сделать счетный триггер с одним входом. Для этого два входа объеденим с помощью двух диодов. Диоды здесь необходимы для гальванической развязки.

Когда на полученный таким образом общий вход подается открывающий импульс, происходит открывание запертого транзистора, вследствии чего происходит переключение триггера из одного устойчивого состояния в другое. Следующий импульс возвращает триггер в прежднее состояние. У счетного триггера, также должен быть и выход. Выход можно вывести с коллектора любого из транзисторов. В итоге, получается что на каждые два импульса поступившие на вход, мы получаем один импульс на выходе. Происходит деление любого числа поступивших импульсов на два.

Двоичная система исчисления, представляется наиболее оптимальной для цифровых электронных устройств, оперирующих информацией с помощью двух состояний уровня сигнала. Высокого — соответствующего еденице, и низкого — соответствующему нолю. Если соединить несколько счетных триггеров последовательно — получается устройство, ведущee счет в двоичном режиме исчисления(последовательный счетчик). Каждый последующий триггер, служит здесь двоичным разрядом. Разряд в двоичной системе, может иметь только два значения — 0 и 1. Условимся, что состояние каждого триггера(0 или1)будет определятся состоянием его правого каскада. Для наглядности, пусть индикация состояний будет производиться с помощью лампочек, включенных в качестве коллекторной нагрузки. Представим, что на вход расположенный с левой стороны поступило пять импульсов — пять едениц.

Число 1 на выходе в двоичной системе совпадает с еденицей в системе десятичной.

Число 10 на выходе — соответствует 2 в десятичной системе.

Число 11 в двоичной системе — 3 в десятичной.

Число 100 в двоичной системе — 4 в десятичной.

Число 101 в двоичной системе — 5 в десятичной.

Таким образом осуществляется пересчет и запоминание чисел, а так же — деление частоты.

RS триггеры

Рассмотрим принцип работы RS триггера возьмём микросхему К555ТР2.

Обозначение RS триггера К555ТР2

Данная микросхема имеет 4 RS триггера, два из которых имеют по одному R входу и одному S входу, а два других – по одному R входу и по два S входа, объединенных по функции И. Все 4 RS триггера данной микросхемы имеют по одному прямому выходу. Принцип работы данных триггеров не отличатся от триггерной ячейки описанной выше. Импульс с низким уровнем на входе триггера R приводит состояние выхода к низкому уровню, а импульс с низким логическим уровнем на входе триггера S – состояние выхода в высоком логическом уровне. В случае появления одновременных сигналов на входах триггера переводит его выход в состояние лог. 1, а после окончания импульсов в одно из устойчивых состояний.

Читайте так же:

Счетчик тип са4 и678

Входы и виды триггеров

В зависимости от структуры и выполняемых им функций можно определить число входов триггера.

По параметру записи информации триггеры можно разделить на:

Синхронные – запись информации производится только при дополнительном, синхронизирующем сигнале, который, по сути, запускает триггер.
Асинхронные – запись информации зависит от информационных сигналов, подающихся на вход триггера, и происходит она непрерывно.

В цифровой схемотехнике обычно можно найти следующие обозначения входов триггера:

S – раздельный вход, устанавливающий триггер на единицу (на Q единица)
Q – прямой выход
R – раздельный выход, устанавливающий триггер на ноль (на Q ноль)
С – вход синхронизации
D – вход информационный (на него подаётся информация, которая будет занесена на триггер)
T – счётный вход

Что касается функций, то в этом плане триггеры можно разделить на:

RS-триггеры;
JK-триггеры;
D-триггеры;
Т-триггеры.

RS- триггер

Это самый простой тип триггеров. На его основе создаются и другие типы. Возможные логические элементы в его построении – это 2И-НЕ (инверсионный вход) и 2ИЛИ-НЕ (прямые входы).

Из-за низкой помехоустойчивости такие триггеры почти не используются самостоятельно. Их можно применить, например, для устранения влияния дребезжащих контактов, которое возникает при коммутации механических переключателей. Тогда требуется тумблер с тремя выходами, один из которых подключается по очереди к остальным двум. Чтобы создать RS-триггер используется D-триггер с замкнутыми на состоянии «ноль» входы С и D.

Первый отрицательный сигнал на входе –R переводит в состояние «0». Первый отрицательный сигнал на входе –S переводит в состояние «1». Другие сигналы, возникшие из-за дребезга контактов, не могут оказать влияние на триггер. При таком подключении переключателя верхнее положение будет равно «1» на выходе, нижнее – «0».

RS-триггер сам по себе асинхронный, однако, иногда возникают случаи, когда нужно сохранить информацию. Тогда на помощь приходит синхронизируемый RS-триггер, который в этом случае должен состоять из обычного RS-триггера и схемы управления.

При этой схеме, импульсы, поступающие на Х1 и Х2 не имеют никакого значения, пока на входе С сохраняет значение «0». В этот момент RS-триггер находится в режиме хранения информации. Как только значение C становится равно «1» триггер запускается, начинается запись.

D-триггер

Это триггеры задержки. Используются они для создания регистров сдвига и хранения. Это одна из важнейших частей всех микропроцессоров.

У такого триггера два выхода – информационный и синхронизирующий. Триггер стабилен, когда состояние С находится на «ноль». При этом сигнал на выходе не будет зависеть от сигналов, которые поступают на информационный вход. Когда значение С изменяется на «1» на прямом выходе, тогда информация будет такой же, как и на триггере D.

Читайте так же:

Код ошибок счетчиков энергомера

JK-триггер

По своему принципу действия он очень похож на RS- триггеры. Но в отличие от него, у JK-триггеров нет проблем с неопределённостью, когда на вход одновременно поступают две «единицы». При возникновении подобной ситуации JK-триггер становится счётным триггером. Тогда при поступлении на вход сигналов со значением «1» триггер меняет своё состояние на противоположное.

Эти устройства очень универсальны. С одной стороны, они прекрасно находят своё применение в цифровых устройствах – счётчиках, регистрах, делителях частоты и т.д. С другой стороны при соединении определённых выводов можно получить вообще любой нужный вид триггера.

Т-триггер

У этих триггеров есть и другое название – счётные. На их основе создаёт двоичные счётчики и делители частот. У этих триггеров вход только один. На изображениях – асинхронный (1) и синхронный (2) Т-триггеры.

Импульс поступает на этот вход, состояние его меняется не противоположное. После поступления следующего импульса состояние становится исходным.

Триггер переключается в тот момент, когда на его вход поступается синхроимпульс. Тогда частота импульсов на выходе оказывается в 2 раза меньше начальной. Таким образом, один счётный триггер уменьшает частоту импульса двукратно. А два триггера, что были подключены последовательно, логично уменьшат частоту уже в 4 раза.

Почему эти триггеры называют ещё и делителями частот хорошо заметно по временным схемам:

Литература

Отряшенков Ю.М. Юный кибернетик – М.: Детская литература, 1978
Ямпольский В.С. Основы автоматики и электронно-вычислительной техники – М. Просвещение, 1991

Специально для сайта Радиосхемы — Denev

Форум по обсуждению материала ТРИГГЕРЫ НА МИКРОСХЕМАХ

Схема оригинального регулятора яркости светодиодов, на базе полевого транзистора и оптрона.

Современная беспроводная связь — эволюция приёмо-передающей аппаратуры и внедрение цифровой обработки данных.

Инструкция новичкам как научиться паять паяльником — различные провода, платы, микросхемы и другие детали.

Самодельный аккумулятор на 9 В, литий-полимерный, собранный под стандартный корпус типа Крона.

Устройство д триггера

В цифровой и вычислительной технике наиболее распространённым является d-триггер. Иначе его называют триггером задержки (от английского слова delay).

Для производства d-триггера обычно используются полевые или биполярные транзисторы, а также интегральные микросхемы.

Для управления логическими элементами используются входы, которые делятся на информационные и вспомогательные. Информационные – воспринимают управляющие импульсы. В зависимости от его значения, в д-триггер записывается то или иное значение. Вспомогательные – предназначены для синхронизации работы.

Слово «задержка» в названии характеризует то, что поступивший информационный сигнал задерживается в нём ровно на один такт. Время задержки зависит от частоты импульсов синхронизации.

Схематическое изображение d-триггера

На картинке выше символом D обозначен информационный или вход данных, а С – тактовый или синхронизирующий. На информационный – подаётся информационный сигнал, который необходимо сохранить в д-триггере, а на тактовый вход подаётся тактовый импульс, в зависимости от значения которого определяется режим д-триггера: режим записи или режим хранения.

Читайте так же:

Портал госуслуг оплата счетчиков

Общие сведения и базовые понятия

Итак, триггер — это относительно простой электронный элемент, главным свойством которого является устойчивое сохранение своего состояния в течение длительного времени. Всего существует два возможных состояния: логический 0 (ноль) либо 1 (единица). Запись информации в триггер производится скачкообразным изменением его состояния под воздействием поступающих на входы специальных командных сигналов. Как правило, у любого триггера есть два выхода — прямой (отображающий текущее состояние элемента) и инверсный (принимающий противоположное прямому выходу значение).

Переходы между состояниями триггера происходят практически моментально, поэтому переходными задержками по времени на практике пренебрегают. Объем памяти одного триггерного элемента сравнительно невелик и, как правило, составляет 1 или несколько бит, что позволяет ему хранить отдельные небольшие кодовые комбинации, сигналы и так далее. Эти устройства являются базовыми элементами, из которых формируется оперативная память. В основе работы триггера лежит система, базирующаяся на двух и более логических элементах: И-НЕ либо ИЛИ-НЕ, которые включены по схеме с положительной обратной связью.

Триггерная схема может сохранять данные в памяти ровно до тех пор, пока присутствует питание.

При отключении питающего напряжения состояние элемента сбрасывается. Если затем снова включить ток, значение на выходе триггера может принять случайную величину — либо 0, либо 1. По этой причине при разработке цифровой схемы необходимо предусматривать момент приведения триггерных элементов в начальное состояние.

Как удалённо опрашивать электросчетчик

Системы АСКУЭ в нашей стране набирают большую популярность. По данным исследовательского агентства J’son&Partners Consulting, с 2010 года количество счетчиков, которые передают показания в режиме онлайн, увеличилось с 5 млн. до 32,55 млн. Такой рост не удивителен, в автоматизированных системах есть ряд больших преимуществ:

Доступ к показаниям всех объектов в одном окне. Нет необходимости ездить по объектам, для передачи показаний в Энергосбыт, достаточно щелкнуть пару раз мышью на компьютере, чтобы увидеть какое потребление было по всем объектам за последний месяц.
Автоматический сбор профиля мощности. Если предприятие сидит на почасовом тарифе за электроэнергию, оно обязано сдавать информацию о почасовом потреблении. То, ради чего энергетики каждый месяц подключают компьютер к счетчику, потом формируют отчеты для отправки поставщику электроэнергии, в АСКУЭ делается в пару кликов. Это освобождает десятки часов для более важных дел.
Контроль качества электроэнергии. Современные счетчики способны следить за параметрами электроэнергии, а вовремя отследить и оповестить о проблемах в сети можно только с помощью АСКУЭ.
Расчет выгодного тарифа на электроэнергию. Некоторые АСКУЭ способны определить самую выгодную ценовую категорию, что снизит стоимость электроэнергии до 30%.

Плюсов от использования АСКУЭ достаточно много. Давайте разберем, как это работает.

Принцип работы

Для того, чтобы собирать показания онлайн, к электросчетчику необходимо подключить модем, через который будет совершаться обмен данными между прибором учета и системой АСКУЭ. Ниже мы разберём какие электросчетчики и модемы понадобятся.

Читайте так же:

Счетчик сэр 650 подключение

Для передачи данных в 2018 году используют следующие технологии:

GSM/GPRS – передача данных по сетям сотовой связи;
RF, ZigBee – беспроводная передача данных по радиоканалу;
PLC – передача данных по силовым проводам 220/380В;
Ethernet – передача данных по интернету;
LoRaWAN — технология беспроводной передачи данных.

У каждой технологии свои особенности, подробнее о них вы можете почитать в этих статьях:

Весь принцип работы сводится к простой схеме: электросчетчик через специальный интерфейс (чаще всего RS485) подключается к модему, который обменивается данными с сервером АСКУЭ. Или электросчетчик со встроенным модемом обменивается данными с сервером АСКУЭ.

S1p1

Теперь разберём, что потребуется для организации АСКУЭ.

Электросчетчик

Нам понадобится современный электронный счетчик с интерфейсом RS485. Также можно использовать электросчетчики со встроенным модемом, но они стоят дороже.

Меркурий 206, 203.2Т, 230, 233, 234, 236 в маркировке которых присутствуют буквы R или G;
Энергомера СЕ102(М), СЕ201, СЕ301, СЕ303, СЕ306 в маркировке которых присутствуют буквы A или G;
Нева 113, 114, 123, 124, 313, 314, 323, 324 в маркировке которых присутствует E4;
Альфа А1140, А1180 в маркировке которых присутствует буква B;
ПСЧ-4ТМ.05МК, ПСЧ-4ТМ.05МН, ПСЧ-4ТМ.05МД, ПСЧ-3ТА.07.x1x;
СЭТ-4ТМ.02М, СЭТ-4ТМ.03M

На практике себя хорошо зарекомендовали счетчики производства компании «Инкотекс»: Меркурий 206 PRNO, Меркурий 230 ART-0x PQRSI(D)N, Меркурий 234 ART-0x P.

S1p2

Модем

Выбор модема зависит от технологии передачи данных, которой Вы собираетесь воспользоваться.

Своим клиентам мы рекомендуем GPRS-модемы или Ethernet-модемы, потому-что RF, ZigBee, PLC сильно подвержены помехам, LaRaWAN окупается когда количество счетчиков в одной сети более 200. Наиболее практичны GPRS-модемы от производителей iRZ и TELEOFIS.

На практике себя хорошо зарекомендовали модемы iRZ ATM21, TELEOFIS WRX768, TELEOFIS ER108.

S1p3

Настройка удаленного опроса

После того, как установили оборудование, переходим к настройке удалённого опроса

Зарегистрировавшись сейчас, у Вас активируется бесплатный 7-дневный период. Этого будет достаточно, чтобы настроить оборудование и провести бесплатное тестирование системы.

После успешной регистрации, Вы увидите такую страницу:

S1p4

Где необходимо нажать “Создать счетчик”.

Теперь указываем название объекта, на котором будем производить удаленный опрос, марку счетчика и его номер.

S1p5

Если счетчик однотарифный или поддерживает более 2 тарифов указываем это в тарифных зонах, если есть желание, можно переименовать название тарифных зон. Нажимаем кнопку “Сохранить и настроить АСКУЭ”.

S1p6

Теперь мы видим окно настроек АСКУЭ.

S1p7

Выбираем тип счетчика из выпадающего списка. Сетевой адрес чаще всего поставляется автоматически, если нет, то должен быть введен согласно руководству эксплуатации счетчика.

S1p8

На выборе типа соединения мы остановимся подробнее:

GSM модем — опрос электросчетчика будет осуществляться звонком на СИМ-карту установленной в модем. Этот способ достаточно дорогой — 2 рубля за каждый опрос. Мы рекомендуем не использовать этот тип соединения, а настроить модем для опроса по GPRS.
GPRS модем — это решение идеально подходит для счетчиков со встроенным модемом. Опрос будет осуществляться при подключении модема к серверу яЭнергетик через GPRS.
Интернет соединение (TCP клиент) — этот пункт нужно выбрать, если для опроса счетчика будет использоваться Ethernet модем, подключенный к интернету, который самостоятельно будет устанавливать соединение с сервером яЭнергетик.
Интернет соединение (TCP сервер) — этот пункт нужно выбрать, если для опроса счетчика будет использоваться Ethernet модем, подключенный к интернету. Модем должен быть со статическим IP-адресом, чтобы сервер яЭнергетик мог подключиться к нему и провести опрос.
Интернет соединение (TCP клиент) с протоколом TELEOFIS — этот пункт необходимо выбрать если счетчик будет опрашиваться через Ethernet конвертер TELEOFIS.
GPRS модем с протоколом IRZ — этот пункт необходимо выбрать если счетчик будет опрашиваться через GPRS модем iRZ.
GPRS модем с протоколом TELEOFIS — этот пункт необходимо выбрать если счетчик будет опрашиваться через GPRS модем TELEOFIS.
GPRS модем SprutNet PRO BGS2 — этот пункт необходимо выбрать если счетчик будет опрашиваться через GPRS модем SprutNet PRO BGS2.
GPRS модем с протоколом CE-NetConnections (Энергомера) — этот пункт необходимо выбрать если счетчик будет опрашиваться через встроенный GPRS модем в счетчиках Энергомера.
GSM шлюз RG 107 — опрос электросчетчика будет осуществляться через GSM шлюз RG 107.
Соединение со шлюзом RG 107 через сервер Тайпит — опрос электросчетчика будет осуществляться через шлюз RG 107, который устанавливает соединение с серверами компании «Тайпит».
Вега СИ-13 — опрос электросчетчиков будет осуществляться через базовую станцию Вега СИ-13 к которой будут подключены электросчетчики по технологии LoRaWAN.

Читайте так же:

С каких счетчиков берется коэффициент

В нашем примере будет использоваться модем iRZ ATM21.A, поэтому выбираем «GPRS модем с протоколом IRZ», вводим IMEI модема и указываем, что счетчик будет опрашиваться через отдельное устройство.

S1p9

Адрес и порт для подключению к серверу будет выдан после завершения настроек.

При необходимости меняем пароли первого и второго уровня электросчетчика для подключения к нему.

S1p10

Нажимаем кнопку «Сохранить».

яЭнергетик выдаст окно, где указаны параметры, которые нужно будет записать в модем, для подключения его к серверу АСКУЭ.

S1p11

Мы уже писали статьи по настройке некоторых модемов. Вы можете ознакомится с ними в этих статьях:

После настройки АСКУЭ и модема, необходимо проверить его работоспособность. Для этого внутри счетчика открываем вкладку «Показания» и нажимаем кнопку «Опросить».

S1p12