高中通用技术元器件教学优化策略探析

丁占涛

基本触发器是门电路的拓展应用，按现行高考要求与命题趋势来看，要求越来越高。平时教学中，如果单纯地按照课本的知识逻辑来上这节课，能很好的理解触发器的学生并不多，至于进一步的应用更是无从谈起。为了找到基本触发器的高效教学思路和教学方法，我转变思路，采用“总—分—总”的教学思路，优化教学过程、逐步化解难度，扫除了学生在学习上的障碍与心理上的困惑，成效显著。

一、整体认识

电饭煲的保温过程是这样的，它把温度控制在700C到800C之间，在温度低于700C开始加热，直至800C停止加热，当温度由800C降到700C的过程又要保持不加热。这两个过程（一个保持加热，一个是保持不加热）都有一个保持记忆的过程，这个过程是由触发器实现的。学生首先从整体上认识到触发器有保持记忆的功能。接着让学生看课本了解什么是触发器，触发器记忆的是什么，有什么特点。

1.认知解发器。在数字电路中能将二进制数据记忆的基本单元电路称为触发器。

2.把握特点。能记住信号，其中最简单的一种称为基本触发器，通常由2只或非门（或2只与非门）交叉连接而成。

二、分解教学

首先要围绕“触发器为什么会有记忆作用”这个难点，弄清楚“它是怎么记住信息的？”

观察基本触发器逻辑图是首当其冲的。这个逻辑图由两只或非门交叉连接构成，输入脚有2个，输出也有2个，而且输出结果永远相反。

提出问题驱动学生思考：

（1）S和R是什么意思？

（2）S和R可以颠倒吗？

（3）它是靠什么记忆的呢？

学生充分思考、分析、讨论发现：要解决这个问题需要应用一下之前所学的知识，如下：①信号从输出引入到输入这是反馈；②或非门的特点：有1必出0，全0才出1。

最后总结：

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

（2）该电路完全对称，S和R可以颠倒；当S和R确定了，Q和[Q]也就确定了。

（3）它是怎么记忆的呢？要从或非门的特点入手，当S为1时，Q必为0，而此时Q的0反馈到R的输入电路，由于R也为0，所以Q必为1，此时又把Q的1的反饋到S的门电路中，此时与S无关，Q恒为0，只要R不为1，Q必为1，即：

此时我们再来理解一下触发的含义。触发如同触摸、声控、光控，触发完后，记忆是由反馈来完成的，再来看复位，同样依据或非门的特点有1出0，我们马上可以得出上表。至于S和R同时为1，导致Q和[Q]都为0，这违背了触发器的定义：Q和[Q]相反，所以不使用。当前的记忆永远记忆的是触发前的状态。同理，我也能把与非触发器的特点和规律找出来。与非门规律是有0必出1，全1才出0，所以与非触发器触发靠0，所以称为低触发，记忆（保持）靠反馈。即：用[S]的0置Q为1，用[R]的0置Q为0，其功能表如下图。

三、综合分析

通过实际问题的综合应用分析是加深理解与进一步全面掌握“触发器”功能必不可少的重要环节。

先来看一个实验：调节Ui使其由0逐渐变大至最大，观察发光二极管的发光情况，再把Ui由最大逐渐变为0，再观察发光二极管的发光情况。为什么会有这样的实验现象？能否定性的分析一下原理？这种现象有何实际应用？

理论分析简介：

当Ui=0时，与非触发器输入端：[S]=0，[R]=1，得出Q为1，发光二极管亮，随着Ui逐渐增大，由于R3只有200，R1为1.8KΩ，所以[S]先变为1，[R]维持1一段时间，此时灯保持亮的状态，直到Ui增大到一定的程度，此时[R]变为0，此时灯灭。若将Ui再由最大逐渐变小就，由于R1比R3大很多，在Ui减小过程中[R]首先变为1，[S]维持1不变，此时灯不亮，一直到Ui减小到[S]=0时，此时灯亮了。

变式训练：如图所示的RS触发器电路，当Rp的滑片由a向b滑动时发光二极管D1和D2的发光情况为：（ ）。

A.滑片滑动时，D1由亮变灭，D2由灭变亮

B.滑片滑动时，D1由灭变亮，D2由亮变灭

C.滑片滑动时，D1由灭变亮，D2由灭变亮

D.滑片滑动时，D1由亮变灭，D2由亮变灭

点评：只要我们理解了上面的实验电路，这道题就显得非常简单，它同时让我们回顾了一下三极管非门的作用。所以做触发器的题目只要抓住触发器的特点即触发条件及反馈的保持记忆功能就没有问题了。上述电路如果把与非触发器换做或非触发器结果又会怎样？

拓展应用：利用或非触发器设计一个简单的光控灯，要求：天亮灯灭，天暗灯亮。

四、应用实践

如图所示为小明同学用与非门集成芯片设计的水位控制电路。当水位低于下限水位时，水泵开始抽水，到达上限水位时停止抽水。

1.当水位上升到bc之间时，触发器处于 状态。

A.置1状态

B.置0状态

C.保持状态

D.不使用状态中选择合适的选项

怎么去做这一问？首先应该把题目要求看清楚，理解什么时候开始注水，什么时候停止注水，中间过程怎么样以及这是什么类型的触发器，是低触发还是高触发等等。从当前题目来看这是与非触发器，低触发，低于c注水，到达b停止注水。而当水位从b下降到c的过程是不注水的。因为水位在bc间触发器处于保持状态，至于保持哪种状态要看的他的前一状态是什么。当前题目水位上升所以是保持注水的状态，所以选A。

2.当水位下降到bc之间时三极管处于 。

A.截止状态

B.放大状态

C.饱和状态中选择合适的选项

这一问是接上一问的，水位下降触发器也处于保持状态，而且是处于不注水状态。所以输出为0，则三极管处于截止状态，所以选A。

3.小明准备搭建调试电路，发现手头仅有或非门集成芯片和PNP型晶体三极管，请你帮他在两个虚线框内重新连接电路，实现原有电路功能。

第3问难度已经上升，要想很好的完成这问出来除了把这两类触发器的特点很好的理解，还要综合考虑各个元器件的特点。

首先直流电磁继电器的触点是常开触点，左边又是PNP三极管，三极管要采用共发射极接法以获得更大的集电极电流。PNP三极管的基极为低电位才能触发让该三极管处于饱和状态而得到最大电流。或非触发器是高触发，与与非触发器刚好相反，所以电路接法刚好与前面相反，输出脚要选低的那个脚。参考答案如下图。