高中通用技術元器件教學優化策略探析

丁占濤

基本觸發器是門電路的拓展應用，按現行高考要求與命題趨勢來看，要求越來越高。平時教學中，如果單純地按照課本的知識邏輯來上這節課，能很好的理解觸發器的學生并不多，至于進一步的應用更是無從談起。為了找到基本觸發器的高效教學思路和教學方法，我轉變思路，采用“總—分—總”的教學思路，優化教學過程、逐步化解難度，掃除了學生在學習上的障礙與心理上的困惑，成效顯著。

一、整體認識

電飯煲的保溫過程是這樣的，它把溫度控制在700C到800C之間，在溫度低于700C開始加熱，直至800C停止加熱，當溫度由800C降到700C的過程又要保持不加熱。這兩個過程（一個保持加熱，一個是保持不加熱）都有一個保持記憶的過程，這個過程是由觸發器實現的。學生首先從整體上認識到觸發器有保持記憶的功能。接著讓學生看課本了解什么是觸發器，觸發器記憶的是什么，有什么特點。

1.認知解發器。在數字電路中能將二進制數據記憶的基本單元電路稱為觸發器。

2.把握特點。能記住信號，其中最簡單的一種稱為基本觸發器，通常由2只或非門（或2只與非門）交叉連接而成。

二、分解教學

首先要圍繞“觸發器為什么會有記憶作用”這個難點，弄清楚“它是怎么記住信息的？”

觀察基本觸發器邏輯圖是首當其沖的。這個邏輯圖由兩只或非門交叉連接構成，輸入腳有2個，輸出也有2個，而且輸出結果永遠相反。

提出問題驅動學生思考：

（1）S和R是什么意思？

（2）S和R可以顛倒嗎？

（3）它是靠什么記憶的呢？

學生充分思考、分析、討論發現：要解決這個問題需要應用一下之前所學的知識，如下：①信號從輸出引入到輸入這是反饋；②或非門的特點：有1必出0，全0才出1。

最后總結：

（1）S→SET置Q為1，并且用S的1置Q為1，R→RESET是置Q為0，并且用R的1置Q為0。

（2）該電路完全對稱，S和R可以顛倒；當S和R確定了，Q和[Q]也就確定了。

（3）它是怎么記憶的呢？要從或非門的特點入手，當S為1時，Q必為0，而此時Q的0反饋到R的輸入電路，由于R也為0，所以Q必為1，此時又把Q的1的反饋到S的門電路中，此時與S無關，Q恒為0，只要R不為1，Q必為1，即：

此時我們再來理解一下觸發的含義。觸發如同觸摸、聲控、光控，觸發完后，記憶是由反饋來完成的，再來看復位，同樣依據或非門的特點有1出0，我們馬上可以得出上表。至于S和R同時為1，導致Q和[Q]都為0，這違背了觸發器的定義：Q和[Q]相反，所以不使用。當前的記憶永遠記憶的是觸發前的狀態。同理，我也能把與非觸發器的特點和規律找出來。與非門規律是有0必出1，全1才出0，所以與非觸發器觸發靠0，所以稱為低觸發，記憶（保持）靠反饋。即：用[S]的0置Q為1，用[R]的0置Q為0，其功能表如下圖。

三、綜合分析

通過實際問題的綜合應用分析是加深理解與進一步全面掌握“觸發器”功能必不可少的重要環節。

先來看一個實驗：調節Ui使其由0逐漸變大至最大，觀察發光二極管的發光情況，再把Ui由最大逐漸變為0，再觀察發光二極管的發光情況。為什么會有這樣的實驗現象？能否定性的分析一下原理？這種現象有何實際應用？

理論分析簡介：

當Ui=0時，與非觸發器輸入端：[S]=0，[R]=1，得出Q為1，發光二極管亮，隨著Ui逐漸增大，由于R3只有200，R1為1.8KΩ，所以[S]先變為1，[R]維持1一段時間，此時燈保持亮的狀態，直到Ui增大到一定的程度，此時[R]變為0，此時燈滅。若將Ui再由最大逐漸變小就，由于R1比R3大很多，在Ui減小過程中[R]首先變為1，[S]維持1不變，此時燈不亮，一直到Ui減小到[S]=0時，此時燈亮了。

變式訓練：如圖所示的RS觸發器電路，當Rp的滑片由a向b滑動時發光二極管D1和D2的發光情況為：（ ）。

A.滑片滑動時，D1由亮變滅，D2由滅變亮

B.滑片滑動時，D1由滅變亮，D2由亮變滅

C.滑片滑動時，D1由滅變亮，D2由滅變亮

D.滑片滑動時，D1由亮變滅，D2由亮變滅

點評：只要我們理解了上面的實驗電路，這道題就顯得非常簡單，它同時讓我們回顧了一下三極管非門的作用。所以做觸發器的題目只要抓住觸發器的特點即觸發條件及反饋的保持記憶功能就沒有問題了。上述電路如果把與非觸發器換做或非觸發器結果又會怎樣？

拓展應用：利用或非觸發器設計一個簡單的光控燈，要求：天亮燈滅，天暗燈亮。

四、應用實踐

如圖所示為小明同學用與非門集成芯片設計的水位控制電路。當水位低于下限水位時，水泵開始抽水，到達上限水位時停止抽水。

1.當水位上升到bc之間時，觸發器處于 狀態。

A.置1狀態

B.置0狀態

C.保持狀態

D.不使用狀態中選擇合適的選項

怎么去做這一問？首先應該把題目要求看清楚，理解什么時候開始注水，什么時候停止注水，中間過程怎么樣以及這是什么類型的觸發器，是低觸發還是高觸發等等。從當前題目來看這是與非觸發器，低觸發，低于c注水，到達b停止注水。而當水位從b下降到c的過程是不注水的。因為水位在bc間觸發器處于保持狀態，至于保持哪種狀態要看的他的前一狀態是什么。當前題目水位上升所以是保持注水的狀態，所以選A。

2.當水位下降到bc之間時三極管處于 。

A.截止狀態

B.放大狀態

C.飽和狀態中選擇合適的選項

這一問是接上一問的，水位下降觸發器也處于保持狀態，而且是處于不注水狀態。所以輸出為0，則三極管處于截止狀態，所以選A。

3.小明準備搭建調試電路，發現手頭僅有或非門集成芯片和PNP型晶體三極管，請你幫他在兩個虛線框內重新連接電路，實現原有電路功能。

第3問難度已經上升，要想很好的完成這問出來除了把這兩類觸發器的特點很好的理解，還要綜合考慮各個元器件的特點。

首先直流電磁繼電器的觸點是常開觸點，左邊又是PNP三極管，三極管要采用共發射極接法以獲得更大的集電極電流。PNP三極管的基極為低電位才能觸發讓該三極管處于飽和狀態而得到最大電流。或非觸發器是高觸發，與與非觸發器剛好相反，所以電路接法剛好與前面相反，輸出腳要選低的那個腳。參考答案如下圖。