Ứng dụng của chốt và Flip-flop

I.Mạch phát hiện tuần tự các dữ liệu.

Với 2 tín hiệu vào cùng một lúc A và B, để xác định tín hiệu nào vào trước, tín hiệu nào vào sau (chẳng hạn ai bấm chuông trước), ta có thể dùng FF JK (cổng NAND không thể xác định được). Mạch trên minh hoạ cho hoạt động của mạch

Hình 3.1.27 Mạch phát hiện tuần tự dữ liệu A và B

FF JK có ngõ K để ở thấp, xoá mạch để ngõ ra Q ở thấp. Bây giờ nếu A đưa tới ngõ J mà vào trước, thì khi B vào sau ở ngõ ck sẽ làm Q lên cao. Ngược lại, nếu A vào sau, thì khi B vào trước (ngõ J khi này vẫn ở thấp) sẽ vẫn để ngõ ra Q ở thấp

II.Mạch báo động khi tia sáng bị cắt

Hình minh hoạ Hình 3.1.28 Mạch báo động khi tia sang bị cắt

Hoạt động :
- Bình thường công tắc SW hở để ngõ R của chốt SR ở cao. Chùm tia sáng đến transistor quang làm điện trở giữa cực B và E của nó giảm (tuỳ thuộc cường độ ánh sáng rọi vào). Do S, R đang ở cao nên ngõ ra của chốt vẫn giữ nguyên trạng thái trước đó (được xác định lúc mở điện hay các yếu tố khác).
- Để xác định trạng thái ban đầu ta đóng SW trong chốc lát cho ngõ R ở thấp. FF đang ở chế độ reset, do đó ngõ ra Q ở thấp. Khi thiết lập lại ngõ ra thì cần phải ngắt mạch báo động ra(tránh báo động giả). Khi thiết lập xong mới nối lại mạch, R lúc này đã ở cao, ngõ ra Q ở thấp
- Khi tia sáng bị cắt, transistor quang có thể dẫn yếu hẳn hay ngắt luôn do đó ngõ S ở thấp (do nối qua trở 47K), chốt ở chế độ đặt, do đó ngõ ra Q lên cao kích thích mạch báo động hoạt động (chẳng hạn loa đèn, khi này cũng cần thêm phần giao tiếp tải như đã nói đến ở bài sử dụng cổng logic của chương 1)
- Nếu tia sáng chỉ bị cắt trong chốc lát thôi (chẳng hạn do có người đi ngang qua) tức là ngõ S xuống thấp trong chốc lát rồi lên trở lại thì ngõ ra Q vẫn ở cao tức mạch vẫn báo động kéo dài. Muốn tắt mạch báo động đi ta đóng SW lại để R xuống thấp. Chốt ở chế độ đặt lại nên ra Q ở 0 mạch báo động ngắt.
- Phần mạch phát quang có thể bị kích hoạt bới tiếp điểm sờ chạm ở cửa (báo động đột nhập), cảm biến dò mực nước, nhiệt độ (báo động quá nhiệt, quá mực nước cho phép)

III.Chia tần

Để 1 FF JK ở chế độ chờ lật (J = K = 1). Nếu xung vuông tần số f được đưa tới chân Ck của FF này thì ở mỗi cạnh lên của xung Ck, ngõ ra Q sẽ lật trạng thái và phải chờ đến cạnh xuống ck tiếp theo thì Q mới lật trở lại. Như vậy dạng sóng ngõ ra cũng là 1 xung vuông với tần số chỉ còn một nửa của sóng vào ngõ ck. Ta nói rằng tín hiệu đã được chia đôi tần số. Nếu mắc thêm 1 FF thứ 2 lấy xung ck từ ngõ ra Q của FF thứ 1 thì tương tự sóng ra sẽ có tần số còn 1 nửa của sóng ra ở tầng FF đầu hay bằng ¼ tần số của sóng đưa vào FF thứ nhấtVới cách mắc FF như trên, nếu có n FF thì tần số của sóng ra cuối cùng sẽ chỉ còn là 1/2n. Thực ra, cách nối FF JK như trên chính là FF T.
Hình 3.1.29 Chia tần

IV.Lưu trữ dữ liệu song song

Trong các hệ thống số, dữ liệu (số, mã hay các dạng thông tin khác) thường được lưu trữ thành một nhóm các bit (mã ASCII là nhóm 7 bit, số BCD là nhóm 4 bit…). Do đó các FF được mắc thích hợp sẽ cho phép dữ liệu được lưu trữ và xử lí đồng thời trên các đường song song. Cách mắc các FF được minh hoạ như hình dưới:

Hình 3.1.30 Lưu trữ dữ liệu song song ( 3bit)

Mỗi nhóm dữ liệu 3 bit được đưa tới ngõ vào của 2 FF D. Xung đồng hồ sẽ làm cho cả 3 FF hoạt động đồng bộ và chỉ khi ck lên cao, dữ liệu mới được đưa ra ngoài. Như vậy khi ck chưa tác động cạnh lên thì dữ liệu 3 bit đã được lưu trữ trong 3 FF D. Một nhóm các FF D mắc theo cách này sẽ tạo thành thanh ghi dịch cho phép lưu trữ dữ liệu song song, mà ta sẽ tìm hiểu kĩ hơn ở phần sau.

V.Đếm

Một ứng dụng rất quan trọng khác của FF là đếm. Đếm là khả năng nhớ được số xung đầu vào, nó là một thao tác cơ bản quan trọng và được sử dụng rộng rãi, từ các thiết bị đo chỉ thị số đến các máy tính điện tử số loại lớn, gần như tất cả các hệ thống số hiện đại đều cũng thấy có mặt nó.

Cách mắc 2 FF JK như hình bên cho phép đếm từ 1 đến 3 (dạng mã nhị phân). Thực ra hoạt động của mạch đếm cũng tương tự như chia tần đã nói ở trên. Dạng sóng ở ngõ ra sẽ đặt trở lại sau mỗi 4 chu kì xung kích ck đầu vào.