Chap 3 Les Compteurs [PDF]

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Chapitre A3 : La logique séquentielle Leçon 2 : APPLICATIONS À BASE DE BASCULES I- Le circuit anti-rebond : Le phénomène de rebond existe sur les appareils de commande dynamique tels que les interrupteurs et les boutons poussoirs, il apparait sous forme d’une série d’impulsions lors de la fermeture et de l’ouverture de ces appareils. La durée de rebondissements (  t) de quelques millisecondes. +Vcc

a

x

10KΩ

a 1 0 x 1 0

Temps de fermeture

Temps d’ouverture

t Rebondissements

t toff

ton

+Vcc

En électronique numérique, les rebondissements des contacts perturbent et faussent le résultat attendu des circuits intégrés. Pour remédier à cet inconvénient, on peut utiliser une bascule RS car elle répond à chaque signal

appliqué à l’entrée S ou R au bout de quelques nanosecondes. a 1 0 S 1 Q S a 1 0 Q R 0 R 10KΩ 10KΩ 1 0 Q 1 Manuel d’activités : Activité N°1 pages 64 et 65 0

t

t

t

t

II- Les compteurs et les décompteurs : 1- Introduction  : La fonction comptage ou décomptage est réalisée par un circuit séquentiel permettant : - La modification du mot binaire en sortie chaque fois qu’une information est appliquée à l’entrée. - La mémorisation de l’état de sortie.

a- Modélisation : Rayon lumineux

Compteurs

Q0 Q .1

.. .

Qn Récepteur : Cellule photosensible

Emetteur Objet

Tapis roulant transporteurs des objets

3ème année sciences techniques

Décodeurs BCD-7segments

a

b

…......

g

Afficheurs 7 segments

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Chapitre A3 : La logique séquentielle A chaque interruption du rayon lumineux par un objet, la cellule photosensible délivre une impulsion qui incrémente (augmente d’une unité) le contenu du compteur.  L’élément de base d’un compteur ou d’un décompteur est …………………..……………

b- Classification  : Les compteurs sont classés selon les caractéristiques suivantes : 

Mode de fonctionnement :………………………………...……….……………….



Sens de comptage : ……………………………………………………………………



Le nombre de bits de sortie (nombre des bascules à utiliser) :…………

 La capacité de comptage, spécifiée par le modulo du compteur «…..». Un compteur modulo « N » signifie qu’il comporte N combinaisons de valeurs binaires des variables et il compte de 0 à (N-1) et utilise « n » bascules tel que :

……………………….. …. Pour réaliser un compteur modulo 4, il nous faut ...bascules. (Cycle de comptage est : ……..................) Pour réaliser un décompteur modulo 6, il nous faut ...bascules. (Cycle de décomptage est : …….….....) Pour réaliser un compteur modulo 8, il nous faut ...bascules. (Cycle de comptage est : ………..............) Pour réaliser un décompteur modulo 12, il nous faut ...bascules. (Cycle de décomptage est : ……..…..)

2- Compteurs et Décompteurs asynchrones : a- Définition : Un compteur ou un décompteur asynchrone est un circuit séquentiel logique constitué de « n » bascules montées en cascade (en série) dont la sortie de l’une est reliée à l’entrée H de l’autre. Le signal à compter (le signal d’horloge) est appliqué à une seule bascule dont la sortie Q a le poids binaire le plus faible (20). Ce type de compteurs est formé par des bascules « T » ou leurs équivalentes.

b- Compteurs asynchrones modulo 2n : Tout compteur de modulo 2n (n: un entier positif) est appelé compteur à cycle complet. Exemple: Compteur modulo 2, 4, 8, 16, 32 ……. Compteur asynchrone modulo 8 : Nombres des bascules à utiliser :…………………......................... o Table de comptage :

Décimal QC(MSB) 0 1 2 3 4 5 6 7 o

Binaire QB QA(LSB)

Logigramme (avec des bascules JK à front descendant): QA (2 …)

VCC

H

QB (2 …)

VCC

J

Q

J

Q

K

K techniques Q Q 3ème année sciences

QC (2 …)

VCC

J

Q

K

Q

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Chapitre A3 : La logique séquentielle

Chronogramme: H

o

t

QA

t

QB

t

QC

t Equiv. ds (10) o

Logigramme (avec des bascules D à front montant) : QA (2 …) QB (2 …)

D

D

Q

H

Q

Q

o

Q

QC (2 …)

D

Q

Q

Chronogramme: H QA QA

t t t

QB

t

QB

t

QC

t

Equiv. ds (10) Manuel d’activités : Activités N°2, N°3 et N°4 pages 65, 66, 67, 68 et 69

c- Compteurs asynchrones modulo ≠ 2n : 3ème année sciences techniques

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Chapitre A3 : La logique séquentielle Tout compteur de modulo différent de 2n est appelé à cycle incomplet. Ce dernier nécessite à un moment donné un forçage à zéro. Compteur asynchrone modulo 6: Nombre des bascules à utiliser:…….…...

………………………………  Équation de remise à zéro (RAZ):…...

……………………………………………………………………………  Logigramme (avec des bascules D à front montant):

QB (2 …)

QA (2 …)

D

D

Q

H

QC (2 …)

D

Q

Q

Q

Q

Q

 Logigramme (avec des bascules JK à front descendant):

QA (2 …)

VCC

QB (2 …)

VCC

QC (2 …)

VCC

J

Q

J

Q

J

Q

K

Q

K

Q

K

Q

H

Manuel d’activités : Activités N°5 et N°6 pages 70 et 71

d- Décompteurs asynchrones modulo 2n : Décompteur asynchrone modulo 8 : Nombres des bascules à utiliser :………………………….......... o

Table de décomptage :

o

Binaire Décimal QC(22) QB(21) QA(20) 7 6 5 4 3 2 1 0 QB (2 …) QA (2 …) QC (2 …) VCC VCC VCC Logigramme (avec des bascules JK à front descendant):

H

J

Q3

K

Q

ème

année sciences J techniques Q K

Q

J

Q

K

Q

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Chapitre A3 : La logique séquentielle

H Chronogramme:

o

t

QA

t

QA

t

QB

t

QB

t

QC

t Equiv. ds (10)

Logigramme (avec des bascules D à front montant) : QB (2 …) QA (2 …)

o

D

D

Q

H

Q

Q o

Q

QC (2 …)

D

Q

Q

Chronogramme: H t

QA

t

QB

t

QC

t Equiv. ds (10) Manuel d’activités : Activité N°7 pages 72 et 73

Remarque : 3ème année sciences techniques

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Chapitre A3 : La logique séquentielle Entrée (H) de la bascule d’ordre (i) est reliée à l’une des sorties de la bascule d’ordre (i-1)

Bascule commandée par

Compteur

Décompteur

Le front montant Le front descendant 3- Compteurs et Décompteurs synchrones : a- Définition : Les compteurs synchrones sont basés sur des bascules JK ou D. Toutes les sorties du compteur basculent au même instant car elles reçoivent simultanément le même signal d'horloge. Le basculement (ou non basculement) d’un étage dépend seulement de l’état des entrées de commande (JK ou D). Ces entrées sont exprimées en fonction des sorties Qi des différentes bascules. Q1 Q0 Qn

? J

? J ? K

…..….

n

? K

? J 1

? K

0

H b- Méthode: - Etablir la table de comptage. - Etablir la table de fonctionnement de différentes bascules. - Déterminer les équations des entrées des bascules. - Tracer le logigramme. c- Rappel  : Les tables de transition des bascules JK et D : J

K

Qn

Qn+1

Commentaire ε δ μ1 μ0

D

Qn 0 1 1 0

Qn+1 1 0 1 0

Commentaire

d- Exemple 1: Compteur synchrone modulo 5: Le cycle de comptage est : …………………………...  Nombre des bascules à utiliser : ………………………………………………………... Décimal

 Table de comptage :

Binaire QC

Etat n QB QA

Etat n+1 QC QB QA

0 1 2 3 4  Table de fonctionnement de chaque bascule : QB QA QC

00

01

11

0

10

QB QA QC

00

01

11

0 3ème année sciences techniques 1

1 Bascule C

Bascule B

10

QB QA QC

00

01

11

10

0 1

Page 6/ 10 Bascule A

Chapitre A3 : La logique séquentielle

 Choix des bascules et détermination des équations des entrées de commande des bascules : QB QA Si on QC 00

choisit 3 bascules JK : 01

11

10

QB QA QC

00

01

11

QB QA QC

10

0

0

0

1

1

1

JC= …………………….…. QB QA QC

00

01

11

10

00

01

11

QB QA QC

10

0

0

0

1

1

1

KC= ………………….….

01

11

10

JA= ………..…………….

JB= …………….…..……. QB QA QC

00

00

01

11

KA= …………………….

KB= …………..……….

Logigramme du compteur synchrone modulo 5 (avec des bascules JK) : QB (21) QC (22) +Vcc

QA (20)

J S Q

J S Q

J S Q

KRQ

K RQ

K R Q

+Vcc

H Si on choisit 3 bascules D : QB QA QC

00

01

11

10

QB QA QC

00

01

11

QB QA QC

10

0

0

0

1

1

1

DC= …………………..….

DB= …………………….

00

01

11

10

DA= …………………….

 Logigramme du compteur synchrone modulo 5 (avec des bascules D):

QC (22)

QB (21)

QA (20)

D SQ

DS Q

DS Q

RQ

RQ

R Q

3ème année sciences techniques

10

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Chapitre A3 : La logique séquentielle

H e- Exemple 2: Décompteur synchrone modulo 7: Le cycle de décomptage est : ………………………..  Nombre des bascules à utiliser : ………………………………………………………………... Décimal

 Table de comptage :

Binaire QC

Etat n QB QA

Etat n+1 QC QB QA

6 5 4 3 2 1 0  Table de fonctionnement de chaque bascule : QB QA QC

00

01

11

QB QA QC

10

0  

1

00

01

11

10

QB QA QC

0

0

1

1

00

Bascule B

Bascule C

01

11

10

Bascule A

 Choix des bascules et détermination des équations des entrées de commandes des bascules :

Si on choisit 3 bascules JK : QB QA QC

00

01

11

10

QB QA QC

00

01

11

QB QA QC

10

0

0

0

1

1

1

JC= …………………….…. QB QA QC

00

01

11

10

00

01

11

10

2

0

QC (2 )0

1

1 KC= ………………….…. J S Q

QB QA QC 1

+VCC

01

11

10

JA= ………..…………….

JB= …………….…..……. QB QA QC

00

QB (2 )

00

01

11

0

10 QA (20)

1 KB= …………..………. J S Q

KA= ……………………. J S Q

 Logigramme du décompteur synchrone modulo 7 (avec des bascules JK):

KRQ K RQ ème 3 année sciences techniques H

+VCC

K R Q Page 8/ 10

Chapitre A3 : La logique séquentielle

Si on choisit 3 bascules D : QB QA QC

00

01

11

QB QA QC

10

00

01

11

10

QB QA QC

0

0

0

1

1

1

DC= …………………..….

DB= …………………….

 Logigramme du décompteur synchrone modulo 7 (avec des bascules D):

QC (22)

00

01

11

DA= …………………….

QB (21)

QA (20)

D SQ

DS Q

DS Q

Q

RQ

R Q

R

10

H

Manuel d’activités : Activités N°8 et N°9 pages 74, 75, 76 et 77

III- Registre à décalage : 3ème année sciences techniques

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Chapitre A3 : La logique séquentielle C’est un circuit séquentiel destiné à mémoriser des informations binaires puis à les transmettre (soit en série soit en parallèle), il est à base de bascules D ou de circuits intégrés.

1- Logigramme : +Vcc

Q0

E

D

Q1

Q

D

Q2 D

Q

Q

10KΩ

R

Q

R Q

RQ

H 10KΩ

RAZ 10KΩ

2- Tableau de fonctionnement : On veut transférer une information codée sur trois bits (101)

Etape Remise à 0

H -

RAZ 1

E -

Charger le bit 1 Charger le bit 0

 

0 0

1 0

Charger le bit 1



0

1

Q0

Q1

Q2

On distingue que l’information 101 est appliqué bit par bit à travers l’entrée E puis elle est affichée sur les sorties des trois bascules D ; d’où le nom : Registre à entrées (séries/parallèles) et à sorties (séries/parallèles)

3- Types de registres :

On distingue 4 types de registres : · à entrées parallèles et sorties parallèles, (PARALLEL IN- PARALLEL OUT) · à entrées séries et sorties séries, (SERIAL IN- SERIAL OUT) · à entrées parallèles et sorties séries, (PARALLEL IN- SERIAL OUT) · à entrées séries et sorties parallèles. (SERIAL IN - PARALLEL OUT) Manuel d’activités : Activité N°10 pages 77 et 78

3ème année sciences techniques

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