原创 使用选择与非门CD4019搭建双稳态触发器

作者： Panic 2007年3月22日

 这几天在设计一个电路，用来检测飞行中弹丸的速度。电路的详细内容我会另外写随笔，这里只介绍个大概。

电路使用两个 LED-光敏管对，当弹丸穿越第一个 LED-光敏管对 的时候，产生一个脉冲信号，送由单片机开始计时，穿越第二个的时候，计时停止，并且根据两个 LED-光敏管对 的距离计算速度。

实际上，由于弹丸的飞行轨迹不规则，所以单一的 LED-光敏管对无法有效实现检测，所以需要使用一排形成一个面检测。形成面检测之后，还需要考虑弹丸轨迹和检测面不垂直引起的角度误差，这个误差会导致对距离的计算出错，所以又不得不增加一排 LED-光敏管对 实现x轴和y轴的同时检测，利用发生检测响应的器件的资料，来计算弹丸的空间位置。因为弹丸穿越过程非常短暂，并且在不同的 LED-光敏管对 上形成脉冲的时间不完全相同，单片机没有办法在穿越的瞬间就读取全部资料，所以需要一个缓冲器，把穿越的时候发生了检测动作的 LED-光敏管对 的资料记录下来。进行这个记录的最简单的方式就是一个双稳态触发器。

我已经在光电管的输出级使用了施密特触发器来确保脉冲的幅度，虽然使用分立元件的双稳也是可行的，但是这会导致元件数量太多，布线和焊接困难。于是我决定使用一个集成电路来完成这个工作。

在寻找了一些触发器，缓存器的资料之后，我发现这些器件都有一个共同特点，就是用enable来控制输入，而实际的数据信号必须自我保持直到enable完成，很明显我的上一个输出级只能产生方波脉冲，无法满足这样的条件。

经过考虑，我发现我需要的是这样一个逻辑结构：

当ENABLE端处于低电平的时候，输出为低电平，无论INPUT端信号如何，都不会引起状态翻转。

当ENABLE端处于高电平的时候，输出保持不变，但是一旦INPUT出现高电平脉冲信号，输出就变为高电平，并且在信号消失后仍然保持。

经过仔细寻找，终于发现了一款CD4019可以满足要求。

CD4019是选择或非门，逻辑结构如下：

把KA和KB短接，然后每个逻辑组的一个输入端直接接到输出端，刚好就形成了我所需要的逻辑。

这样一来，功能就实现了，首先ENABLE置低电平，所有输出变为低电平。然后拉高。这时候弹丸穿过，所有检测到弹丸的 LED-光敏管 通过施密特触发器输出一个窄脉冲，引起对应门电路翻转。

弹丸穿越之后，单片机有充足的时间读取翻转后的状态，然后重新复位，等待下一次输入。