Рис. 11.

 

Пришло время узнать – что такое триггер. Мы уже говорили, что каждый логический вход обладает триггерным эффектом. Вообще то, как уже упоминалось, триггер – это устройство, которое может находиться в двух (и только в двух) устойчивых состояниях. Триггер, который переходит из одного устойчивого состояния в другое в зависимости от уровня входного сигнала, называется «Триггером Шмидта». В данной главе мы познакомимся с другим видом триггера. Это так называемый RS-триггер. На рис. 11 изображена схема такого триггера, а на рис. 12 его схемное обозначение. Как видите, триггер состоит из двух элементов «И-НЕ». RS-триггер имеет два входа, которые называются S и R (от слова Set – установить и Reset – сбросить). А так же два выхода - Q и Q. Последнее читается, как «не кю». Это означает, что выход инверсный. Q и Q - это прямой и инверсный выходы триггера. Когда на одном из выходов логический ноль, на другом логическая единица. И наоборот. При присвоении наименований выходам, инверсные выходы отмечаются чертой над именем выхода.

Рассмотрим, как работает RS-триггер. Допустим, что на оба входа (вход R и вход S) поданы сигналы логической единицы. При этом триггер может находиться в одном из двух устойчивых состояний. Либо на выходе Q логическая единица, а на Q логический 0, либо, наоборот – на Q лог. 0, а на Q лог. 1. При первом включении триггер устанавливается одно из этих состояний случайным образом.

Теперь рассмотрим подробнее работу RS-триггера. Все пояснения даются по схеме на рис. 11. Для нормальной работы триггера перед началом работы на обоих его входах должны присутствовать сигналы логической единицы. Допустим после включения, триггер установился в положение, когда на выходе Q логический ноль. Тогда на верхнем входе нижнего по схеме элемента будет присутствовать лог. 0, а на нижнем лог. 1. В соответствии с логикой работы элемента «И-НЕ» на выходе Q установится сигнал лог. 1. Эта единица поступает на нижний вход верхнего элемента. При этом на обоих входах этого элемента будут логические единицы. При совпадении двух единиц на входах, схема «И-НЕ» дает логический 0. То есть подтверждает состояние на выходе первого элемента. Это устойчивое состояние. Триггер может находиться в этом состоянии достаточно долго. До тех пор, пока не изменится сигнал на одном из входов триггера R или S. Легко видеть, что второе состояние, когда на Q – лог. 1, а на Q – лог. 0, точно так же устойчиво, как и первое.

Для перевода триггера из одного состояния в другое, нужно кратковременно подать на один из входов сигнал лог. 0. Допустим, триггер находится в том положении, с которого мы начали. А именно: на выходе Q лог. 1, а на Q – лог. 0. Представим, что на вход R подается лог. 0. При этом на входах нижнего, по схеме,  элемента вместо двух логических единиц, появятся два разных сигнала. На верхнем входе пока останется лог. 1, а на нижнем будет лог. 0.

В следующий момент, в соответствии с логикой работы элемента «И-НЕ» на его выходе сигнал сменится с лог. 0 на лог. 1. Эта единица поступит на нижний вход верхнего, по схеме, логического элемента. Теперь на обоих входах верхнего элемента сигналы лог. 1, а значит, на его выходе тут же появится лог. 0. Он поступит на верхний вход нижнего, по схеме, элемента. Теперь, даже после перехода сигнала на входе R обратно, в состояние лог. 1, на выходе нижнего, по схеме, элемента останется лог. 1. Триггер перешел в другое устойчивое состояние. Перевести его обратно можно, подав такой же отрицательный импульс на вход S.

Такой триггер – простейшее устройство, для хранения одного бита цифровой информации. Один бит – это один двоичный разряд или величина, которая может принимать только два значения (Да и Нет). Состояние бита мы всегда можем видеть на выходе Q. Если триггер хранит единицу, то на выходе Q единица. Если ноль, то на этом выходе ноль. В свою очередь на выходе Q мы увидим сигнал, инверсный хранимому значению. Становится понятным название входов RS триггера. S – вход установки триггера в единичное состояние (от английского слова Set – установить). R – вход сброса триггера в нулевое состояние (от слова Reset – сброс). Набрав достаточное количество таких триггеров, можно хранить любое двоичное число.

Правда, RS-триггеры редко используются для хранения двоичных чисел. Для этого существуют другие, более сложные триггеры. Далее мы подробнее остановимся на описании некоторых из них. Однако RS-триггеры тоже нашли свое применение в микропроцессорных устройствах. Чаще всего они применяются в качестве антидребезгового устройства. Поясню, что это такое. В цифровой и микропроцессорной технике редко обходится без различных кнопок или контактов. С их помощью на микропроцессорное устройство подаются различные команды. У любого механического контакта есть неприятная особенность.

Рис. 13.

Он никогда не замыкается и не размыкается сразу. В момент замыкания, когда два контакта еще только, только коснулись друг друга, и еще не плотно прижаты, происходит множественное замыкание и размыкание цепи. В результате на вход микропроцессорного устройства поступает не единичный перепад напряжения, а целая пачка импульсов (см. рис. 13.). Цифровые микросхемы обладают настолько большим быстродействием, что для них такая пачка импульсов выглядит, как несколько нажатий клавиши. Если бы не применялись антидребезговые устройства, то мы никогда бы не смогли набрать текст на клавиатуре компьютера. При нажатии на каждую клавишу выскакивала бы не одна, а несколько одинаковых букв. Ну в клавиатуре компьютера в качестве антидребезгового устройства используются несколько другие принципы (программные).

Рис. 14.

А вот, например антидребезговое устройство для контакта датчика вращения позиционера спутниковой антенны вполне может быть выполнено по схеме рис. 14. Такая схема требует применения в качестве датчика не простого, а переключающего контакта. Как видно из схемы, на оба входа RS-триггера через токоограничивающие резисторы подано напряжение питания. Поэтому, если контакт датчика не замыкает соответствующий вход на общий провод, то на нем, благодаря резистору, присутствует напряжение, что соответствует сигналу логической единицы. Если контакт замыкает вход на общий провод, то на нем напряжение равно нулю, что соответствует логическому нулю. Во время поворота антенны кулачек, укрепленный на оси редуктора, периодически, после каждого оборота оси, переключает подвижный контакт датчика из одного положения в другое. При этом контакт соединяет с общим проводом то один из входов RS-триггера, то другой. В момент замыкания контакта на один из входов, триггер переключается из одного устойчивого положения в другое. Контактная система должна быть устроен таким образом, что бы в процессе переключения подвижный контакт сначала отключался от верхнего, по схеме, неподвижного контакта и какое то время обязательно находился в среднем положении, не касаясь не одного контакта. И только затем замыкался с нижним, по схеме, неподвижным контактом. В результате в момент размыкания с верхним контактом и все время, пока подвижный контакт не касается не одного из неподвижных, триггер не изменяет своего состояния (вспомним, что если на обоих входах RS-триггера сигналы логической единицы, его состояние не меняется).

В момент замыкания подвижного контакта с любым из неподвижных, происходит дребезг. То есть, за короткое время, происходит множество замыканий и размыканий. Но лишь при первом замыкании происходит изменение состояния триггера. Остальные замыкания не изменят его состояния. На выходе схемы мы получим чистый сигнал, без дребезга контактов.

В схеме позиционера спутниковой антенны, которую мы будем изучать в качестве примера микропроцессорного устройства, такая схема не применяется. Схема рассчитана на простой, а не на переключающийся, контакт. А задача антидребезга решается программным путем. Подробнее об этом мы поговорим в соответствующих главах книги.