基于LabVIEW的D觸發(fā)器的設(shè)計

周天宏

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730021）

0 引言

在數(shù)字電路中，常常需要將二進制的代碼信息保存起來進行處理。觸發(fā)器[1]就是實現(xiàn)存儲二進制信息功能的基本邏輯單元電路。觸發(fā)器具有兩個能自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)，用來表示邏輯1和0（或二進制數(shù)的1和0），所以又叫雙穩(wěn)態(tài)電路。電平觸發(fā)的主從觸發(fā)器工作時，必須在正跳沿前加入輸入信號。如果在CP高電平期間輸入端出現(xiàn)干擾信號，那么就有可能使觸發(fā)器的狀態(tài)出錯。而邊沿觸發(fā)器允許在CP觸發(fā)沿來到前一瞬間加入輸入信號。這樣，輸入端受干擾的時間大大縮短，受干擾的可能性就降低了。邊沿D觸發(fā)器也稱為維持-阻塞邊沿D觸發(fā)器。

本文在充分研究觸發(fā)器的基礎(chǔ)上，結(jié)合LabVIEW處理數(shù)據(jù)特點，利用圖像化編程模塊來實現(xiàn)邊沿D觸發(fā)器的功能。

1 開發(fā)環(huán)境

虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應(yīng)用。LabVIEW圖形化開發(fā)工具是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)，用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。傳統(tǒng)文本編程語言根據(jù)語句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而LabVIEW]則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流向決定了VI及函數(shù)的執(zhí)行順序。VI指虛擬儀器，是LabVIEW的程序模塊[2-3]。

2 D觸發(fā)器的設(shè)計

2.1 D觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)

電平觸發(fā)的主從觸發(fā)器工作時，必須在正跳沿前加入輸入信號。如果在CP高電平期間輸入端出現(xiàn)干擾信號，那么就有可能使觸發(fā)器的狀態(tài)出錯。而邊沿觸發(fā)器允許在CP觸發(fā)沿來到前一瞬間加入輸入信號。這樣，輸入端受干擾的時間大大縮短，受干擾的可能性就降低了。邊沿D觸發(fā)器也稱為維持-阻塞邊沿D觸發(fā)器。

圖1 D觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)圖

圖2 D觸發(fā)器的邏輯符號

2.2 D觸發(fā)器前面板設(shè)計

由D觸發(fā)器的工作原理，結(jié)合Labview軟件的特點，本設(shè)計分為前面板設(shè)計和程序框圖的設(shè)計。前面板是虛擬儀器的軟件的最上層，它直接面向用戶。它通過一個友好的圖形界面，模擬傳統(tǒng)電子技術(shù)儀器箱操作，實現(xiàn)對虛擬儀器的控制、顯示處理。如圖3所示，本仿真軟件的界面由波形顯示控件，輸入端D，時鐘頻率輸入，占空比輸入等控件構(gòu)成。

2.3 D觸發(fā)器程序框圖設(shè)計

前面板是觸發(fā)器的可視化部分，而D觸發(fā)器的所有功能的實現(xiàn)都是由程序框圖來控制的。為了使得設(shè)計簡潔易懂，這里首先設(shè)計了兩個子VI：時鐘VI和D觸發(fā)器VI。時鐘子VI用來產(chǎn)生CP信號。其中，時鐘頻率和占空比作為可輸入框顯示在前面板上，程序框圖如圖4所示。D觸發(fā)器子VI用來實現(xiàn)觸發(fā)器的所有功能，其中，D輸入端口，輸出端Q、Q’顯示在前面板上，程序框圖如圖5所示。將兩個子VI和其他控件連接，構(gòu)成完整的程序。本設(shè)計的整體程序框圖如圖6所示。

圖4 時鐘子VI程序框圖

圖5 D觸發(fā)器子VI程序框圖

圖6 整體程序框圖

3 結(jié)果分析

設(shè)置適當(dāng)?shù)臅r鐘頻率和占空比，單擊運行按鈕，點擊輸入端D（按鈕按下為邏輯0，彈起為邏輯1），從前面板可看出，在CP上升沿處，觸發(fā)器被觸發(fā)，輸出變化，而其他時刻輸出均保持原狀態(tài)不變。

4 結(jié)論

實驗結(jié)果表明，本文設(shè)計的D觸發(fā)器仿真軟件，前面板界面友好，操作簡單，結(jié)果顯示直觀易讀，實現(xiàn)了D觸發(fā)器的所有功能。體現(xiàn)了LabVIEW圖形化編程語言的靈活性。

［1］李中發(fā).數(shù)字電子技術(shù)[M].中國水利水電出版社,2010.

［2］遲海.基于LabVIEW的智能粘度儀設(shè)計[J].電子測量與儀器學(xué)報,2009.

［3］田浩.基于LabVIEW的多功能數(shù)字濾波器設(shè)計[J].電子測量技術(shù),2011.