CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E Compteurs/Décompteurs intégrés I – Mise en situation : Système d’étude : Contrôle d’accès de parking Reprenons le schéma fonctionnel du système contrôle d’accès de parking et focalisant notre attention sur la fonction FP2 qui n’est qu’un composant électronique appelé compteur incrémenté (Up) à chaque accès d’un véhicule au parking et décrémenté (Dn) à chaque fois qu’un véhicule quitte ce parking II – Compteurs asynchrones ou à propagation ou séries: On distingue plusieurs variantes dont principalement les compteurs binaires et les compteurs décimaux (BCD) Dans ce type de structure, l’information à compter (impulsion d’horloge) est appliquée à la …………………… bascule (LSB), pour les autres bascules l’entrée de l’horloge Hn de la bascule n est reliée à la sortie de la bascule ………………………………. En plus de leur fonction comptage, ces circuits peuvent être utilisés entant que diviseur de fréquence -1- CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E 1- Les compteurs binaires L’élément de base du compteur est une bascule D ou JK montées en T. Pour les compteurs intégrés, au lieu de brancher des bascules discrètes pour constituer le compteur /décompteur recherché, les bascules qui les constituent sont complètement encapsulées dans le même circuit intégré Exemples de références des compteurs binaires asynchrones Technologie TTL Technologie CMOS Compteurs intégrés asynchrones 7493-74293-74393 4020-4024-4040 Mise en œuvre des compteurs binaires asynchrones Compteur intégré 7493 7493 Brochage et symbole Schéma interne Table de fonctionnement Entrées de remise à 0 R0(1) R0(2) 1 1 0 1 1 0 0 0 -2- Sorties QD 0 QC 0 QB 0 Comptage Comptage Comptage QA 0 CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E Activité N°1 : 1- Compléter le paragraphe suivant par les termes convenables : Le circuit 7493 est un compteur binaire modulo16 à deux étages réalisé à partir de quatre bascules……….sensibles au front……………………………. Le premier étage (……….) est un compteur modulo…... d’horloge ……..et de sortie ………………… Le second (……….) est un compteur modulo…... d’horloge ……..et de sorties ………………………. Les entrées de remise à zéro R0(1) et R0(2) ne peuvent agir ……………………….. 2- Réaliser l’activité N°1 (Manuel d’activités page 33) : Activité N°2 : Réaliser l’activité N°2 (Manuel d’activités page 34 et 35) : Activité N°3 : 1- Réaliser l’activité N°3 (Manuel d’activités page 35 et 36) : 2- Compléter le tableau suivant : Modulo (Diviseur par) 2 5 Entrée d’horloge CKA Sorties QA CKB QD QC QB 8 CKB QD QC QB CKA QDQCQBQA CKB QAQDQCQB CKA CKB QDQCQBQA QAQDQCQB 10 16 Liaisons à effectuer aucune …... vers …... …... vers …... aucune QA vers CKB …... vers …... …... vers …... QD vers …... QA vers R0(1) QC vers R0(2) QA vers CKB QD vers ……. Remarque: Dans le circuit 7493, la remise à zéro étant asynchrone, la combinaison à appliquer pour recycler (mettre à zéro) le compteur, doit être égale à la combinaison binaire donnant la valeur qui suit directement la dernière valeur incluse dans l’intervalle de comptage. Pour déterminer l’équation de remise à zéro deux cas sont possibles : Décodage partiel (prise en compte des sorties à 1 seulement) Décodage complet ou total (prise en compte de tous les éléments de la combinaison) Compteur intégré CD4024 CD4024 Brochage et symbole -3- CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E Activité N°4 : 1- En utilisant le logiciel ISIS ouvrir le fichier nommé Compteur 4024 puis vérifier que le montage est le suivant : 2- Simuler puis compléter la phrase suivante par les termes convenables : Le circuit 4024 est un …………………..………. 7 bits modulo…….incrémenté par un signal d’horloge à front…………………., sa remise à zéro asynchrone est active à niveau …………….. 3- Rétablir le montage de nouveau pour resituer à sa sortie une fréquence de 10 Hz sachant que la fréquence d’entrée d’horloge est égale à 60Hz : Mise en cascade des compteurs binaires asynchrones Pour augmenter la capacité de ces compteurs, on doit avoir recourt à leur mise en cascade. Le signal à compter est appliqué à l’entrée d’horloge du compteur de plus faible poids alors que l’horloge du circuit de rang (n) est pilotée par une sortie du circuit de rang (n-1) Activité N°5 : 1- Réaliser l’activité N°4 (Manuel d’activités page 37) 2- Donner le modulo du compteur représenté par le montage ci-dessous réalisé avec deux circuits 74293 (Rq : Le fonctionnement des compteurs 74293 et 7493 est identique, seul le brochage diffère) -4- CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E 2- Les compteurs décimaux BCD Pour une capacité donnée, le compteur binaire est plus compact, c’est-à-dire qu’il nécessite le moins des bascules lors de sa conception. Mais si l’on souhaite un résultat sous une forme plus compréhensible pour l’utilisateur, on utilise les compteurs BCD appelés compteurs décimaux Le compteur BCD ou décimal est constitué par un ensemble de bascules groupées par lot de 4.Chaque groupe indiquant un Chiffre décimal. Ce types de compteurs est utilisé dans les appareils de mesure tels que les voltmètres, les multimètres numériques etc.… Exemples de références des compteurs BCD asynchrones Technologie TTL Compteurs intégrés asynchrones 7490-74196-74197-74290 Mise en œuvre des compteurs décimaux asynchrones Compteur intégré 7490 7490 Brochage et symbole Schéma interne Table de fonctionnement R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) QD 1 1 X X 0 0 X 1 1 X 0 X X 0 0 X 1 X 0 X 0 X 0 1 0 X 0 X 0 0 1 -5- QC QB 0 0 0 0 0 0 Comptage Comptage Comptage Comptage QA 0 0 1 CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E Activité N°6 : 1- Compléter le paragraphe suivant par les termes convenables : Le circuit 7490 est un compteur décimal (modulo10) à deux étages réalisé à partir de quatre bascules……….sensibles au front……………………………. Le premier étage (……….) est un compteur modulo…... d’horloge ……..et de sortie ………………… Le second (……….) est un compteur modulo…... d’horloge ……..et de sorties ………………………. Les entrées ……. et ……… permettent la mise à zéro simultanée de deux compteurs alors que les entrées …….. et ……… forcent à …… le compteur, obtenu par la mise en cascade du compteur modulo 2 et celui modulo 5. Les entrées de forçage à ….. sont prioritaires sur celles de forçage à ….. 2- Réaliser l’activité N°6 (Manuel d’activités page 39 ,40 et 41) Activité N°7 : 1- Ouvrir le fichier nommé Act7-7490 sous ISIS, compléter le montage selon le schéma présenté ci-dessous. 2- Que représente le circuit 7447 : ……………………………………………..……………………………... 3- Préciser le type de l’afficheur 7segment : ……………………………………………..…………………. 4- Déterminer l’équation de remise à zéro du compteur :……………………………………………..…… 5- Déduire le modulo de ce compteur puis vérifier son fonctionnement par simulation : ………..…… 6- Compléter les chronogrammes des sorties traduisant le fonctionnement de ce montage 7- Sur les chronogrammes ci-dessus, repérer la zone qui correspond au mode de fonctionnement asynchrone -6- CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E Mise en cascade des compteurs BCD asynchrones Pour compter des valeurs décimales plus grandes que 9 on peut monter en cascade des compteurs BCD comme à la figure suivant : Au début l, tous les compteurs sont initialisés à 0, dont le nombre affiché est 000.A la dixième impulsions d’entrée, le compteur unités est recyclé à 0, entrainant le passage de 1 à 0 de la sortie QD de la bascule D. Cette transition agit comme signal d’horloge pour le compteur des dizaines qui est incrémenté de 1 d’où la valeur décimale affiché est 010.Apres 99 impulsions le compteur unités et le compteur dizaines sont tout les deux à 9 d’où le nombre affiché est 99. A la centième impulsion le compteur unités est recyclé à 0 ce qui entraine le recyclage du compteur dizaines provoquent le passage de 1à 0 de la sortie QD du compteur dizaines incrémentant ainsi le compteur centaines d’où la valeur affiché est 100 Ce processus se poursuit jusqu'à la 999ème impulsion, à la 1000 ème impulsion tous les compteurs sont recyclés à 0. Application: 1- Réaliser l’activité N°8 (Manuel d’activités page 42 et 43) 2- Soit le circuit suivant : 1- Quel est l’intervalle des valeurs dénombrées par ce compteur : …………………………………….… 2- Quel est le modulo de ce compteur : ……………………………………………..……………………….. 3- Quel est le rôle des entrées R0(i) :………………………………………………………..…………..…… 4- Quel est le rôle des entrées R9(i) :………………………………….………………………..…………..… -7- CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E III – Compteurs synchrones: Dans les compteurs asynchrones chaque sortie de bascules est reliée à l’entrée d’horloge de la bascule suivante. Cette configuration engendre un fonctionnement lent du compteur car pour n bascules en cascade, le temps de fonctionnement ou de propagation total (Tt) est Tt=n x temps de réponse d’une bascule. Ce type de configuration peut parfois entrainer l’apparition de résultats erronés dans les hautes fréquences. D’où généralement le recourt aux compteurs synchrones qui présentent plusieurs avantages parmi lesquels la rapidité et la fiabilité en plus d’un lot d’options ou de fonctions supplémentaires qu’on va essayer de détailler dans la suite de cours Dans cette structure, le signal d’horloge est appliqué simultanément à toutes les bascules, tous les étages changent simultanément et le temps de fonctionnement appelé aussi (temps de réponse ou de propagation) est égal au temps de propagation d’une seule bascule Fonctions usuelles des compteurs intégrés synchrones Fonction et type Rôle Remise à zéro (entrée) Autorisation de comptage (entrée) Mettre à 0 les sorties Autoriser le comptage ou le décomptage (Validation) Préchargement (entrée) Commence le cycle à partir d’un nombre quelconque Comptage /Décomptage (entrée) Retenue pour la mise en cascade (sortie) Faire compter ou décompter un compteur Indiquer la fin du cycle de comptage Indiquer la fin du cycle de décomptage Désignation CLR ; MR ; RAZ ; CT=0 RAZ synchrone : active sur le front actif de H RAZ asynchrone : active sur niveau logique EN ; CTEN ; CE Entrées des Préchargement : DD ; DC ; DB ; DA ou D ; C ; B;A Entrées de commande de Préchargement : LOAD ou PL UP (comptage) ou + DOWN (décomptage) ou – U/D CO ou TC ou RCO : sortie compteur plein BO : sortie compteur vide Références usuelles des compteurs synchrones -8- CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E 1- Les compteurs binaires Comme pour la gamme asynchrone, les compteurs binaires synchrones intégrés sont généralement modulo16, c’est-à-dire qu’ils comptent de 0 à 15 Compteur binaire C.I 74161 74161 Brochage et symbole Chronogramme de fonctionnement Table de fonctionnement ∗ ̅̅̅̅̅̅̅̅ 𝑪𝒍𝒆𝒂𝒓 ̅̅̅̅̅̅̅ 𝑳𝒐𝒂𝒅 L H H H H X L H H H Enable T Enable P Action suite à un front montant sur l’horloge X X H L X X X H X L Reset (Clear) Chargement des données (A……D) Comptage (Incrémentation) Pas de changement Pas de changement NB : * Cette colonne concerne seulement les compteurs à reset synchrone (74162 et 74163).Pour le 74160 et 74161 la reset est asynchrone donc indépendante du signal d’horloge (elle est instantanée) -9- CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E Activité N°1 : Réaliser l’activité N°1 (Manuel d’activités page 45 et 46) Activité N°2 : Réaliser l’activité N°2 (Manuel d’activités page 47 et 48) Activité N°3 : Réaliser l’activité N°3 (Manuel d’activités page 49 et 50) Remarques Compteur/décompteur binaire C.I 74169 74169 Brochage et symbole Chronogramme de fonctionnement Table de fonctionnement ̅̅̅̅̅̅̅ 𝑳𝒐𝒂𝒅 ̅̅̅̅̅̅̅ 𝑬𝑵𝑷 ̅̅̅̅̅̅ 𝑬𝑵𝑻 ̅ U/𝑫 Action suite à un front montant sur l’horloge 0 1 1 1 1 X 0 0 1 X X 0 0 X 1 X 1 0 X X Chargement (DCBA---QD QC QB QA) Mode compteur Mode décompteur Pas de changement Pas de changement - 10 - CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E Activité N°4 : 1- D’après la description précédente cocher le(s) bonne(s) réponse(s) L’entrée d’horloge CLK est sensible au front o Montant o Descendant L’entrée de chargement parallèle LOAD agit au niveau o Haut o Bas L’entrée de chargement parallèle LOAD est une entrée o Synchrone o Asynchrone Le comptage/décomptage est autorisé si ENT et ENP sont au niveau bas o Vrai o Faux La sortie RCO est déclenchée à la fin d’un cycle de o Comptage o Décomptage Le circuit 74169 fonctionne en mode compteur si o U / D 1 o U/D0 Le circuit 74169 fonctionne en mode décompteur si o U / D 1 o U/D0 2- En utilisant le logiciel ISIS ouvrir le fichier nommé Act4-1-74LS169, vérifier que le montage est le suivant : 3- Donner le mot programmé DCBA:………………………………………………………………………….. 4- Simuler le montage puis compléter le tableau suivant par les termes convenables: ̅ =𝟏 𝑼/𝑫 Load 1 Load 0 - 11 - ̅=𝟎 𝑼/𝑫 CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E 5- En utilisant le logiciel ISIS ouvrir le fichier nommé Act4-2-74LS169, vérifier que les montages sont les suivants, simuler puis compléter les phrases ci-dessous : Le montage 1 est un………………………………..…à cycle………………………allant de …..à……… Le montage 2 est un………………………………..…entre deux…………………allant de …...à……… 6- En utilisant le logiciel ISIS ouvrir le fichier nommé Act4-3-74LS169, vérifier que les montages sont les suivants, simuler puis compléter les phrases ci-dessous : Le montage 1 est un………………………………..…à cycle………………………allant de …..à……… Le montage 2 est un………………………………..…entre deux…………………allant de …...à……… 7- Conclure : Les deux limites de l’intervalle de comptage sont exploitées comme suit La valeur de départ est appliquée sur…………………………………………………………………. La valeur finale est utilisée pour amorcer le préchargement donc appliquée sur l’entrée………. NB : Le décodage complet est employé chaque fois qu’il ya risque de croiser une combinaison ou une partie de cette dernière plus qu’une fois durant le cycle - 12 - CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E 2- Les compteurs décimaux Compteur/décompteur BCD (2horloges et RAZ) C.I 74192 74192 Brochage et symbole Chronogramme de fonctionnement Table de fonctionnement CLR H L L L L ̅̅̅̅̅̅̅̅) ̅̅̅̅ (𝑳𝑶𝑨𝑫 𝑷𝑳 UP DOWN Mode X L H H H X X H H X X H H Remise à zéro asynchrone Chargement asynchrone Sans changement Comptage Décomptage : Front montant - 13 - CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E Activité N°5 : 1- D’après la description précédente cocher le(s) bonne(s) réponse(s) L’entrée de chargement parallèle PL ( LOAD ) agit au niveau o Haut o Bas L’entrée de chargement parallèle PL ( LOAD ) est une entrée o Synchrone o Asynchrone Le circuit 74192 fonctionne en mode compteur si le signal d’horloge est appliqué à l’entrée o UP o DOWN Le circuit 74192 fonctionne en mode décompteur si le signal d’horloge est appliqué à l’entrée o UP o DOWN La sortie CO est déclenchée à la fin d’un cycle de o Comptage o Décomptage La sortie BO est déclenchée à la fin d’un cycle de o Comptage o Décomptage 2- En utilisant le logiciel ISIS ouvrir le fichier nommé Act5-74192, vérifier que les montages sont les suivants ,simuler puis donner la fonction de chaque montage : Le montage 1 :………………..……………………..… Le montage 1 :………………..……………………..… 3- Quelles modifications doit on apporter sur le montage1 pour qu’il fonctionne en mode décompteur modulo 10 :………………………………………………………………………………………... ……………………………………………………………………………………………………………….…..… - 14 - CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E 3- Compteur/Décompteur binaire/ décimal Compteur/décompteur Binaire/Décimal C.I 4029 4029 Brochage et symbole Chronogramme de fonctionnement (mode décimal) Table de fonctionnement PL H L L L L L ̅̅̅̅̅̅ 𝑩𝑰𝑵/ 𝑫𝑬𝑪 ̅̅̅̅̅ 𝑼𝑷/ 𝑫𝑵 ̅̅̅̅ 𝑪𝑬 CP Mode X X L L H H X X L H L H X H L L L L X X Chargement parallèle Sans changement Décomptage décimal Comptage décimal Décomptage binaire Comptage binaire : Front montant - 15 - CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E Activité N°6 : 1- Observer les deux configurations suivantes du circuit 4029 puis donner l’équation de l’entrée de chargement PL, la fonction, le cycle de comptage et le modulo de chaque montage: Montage 1 Montage 2 Equation PL :……………………....……………….. Fonction :…………………………………………… Cycle :……………………………………………….. Modulo :……………………………………………. Equation PL :……………………....……………….. Fonction :…………………………………………… Cycle :……………………………………………….. Modulo :……………………………………………. 2- En utilisant le logiciel ISIS ouvrir le fichier nommé Act6-4029, simuler puis vérifier les résultats trouvées précédemment. 4- Mise en cascade asynchrone des compteurs intégrés synchrones Dans cette structure, le signal d’horloge est appliqué à l’horloge du circuit du plus faible poids, les autres horloges sont pilotées par une ou plusieurs sorties de circuit qui les précèdent Mise en cascade du C.I 74160 Rappelons : Le compteur 74160 est un compteur décimal ayant une entrée de remise à zéro ̅̅̅̅̅̅̅) synchrone ̅̅̅̅̅̅) asynchrone et une entrée de chargement (Load (𝐶𝐿𝑅 1- Observer le montage suivant, lire attentivement le paragraphe ci-contre, préciser la décade unités et la décade dizaines, puis donner le modulo de ce montage. …..…… ……... …..…… ……... Seule la décade des unités (LSB) reçoit les impulsions à compter sur son entrée d’horloge (CLK). La décade dizaine est piloté par les sorties QA, QB, QC, et QD Toutes les décades sont en position de "fonctionnement autorisé", avec le deux entrées ENT et ENP qui sont à "1" Modulo :………… ……... 2- En utilisant le logiciel ISIS ouvrir le fichier nommé Mise-cascade-74160, simuler puis vérifier les résultats trouvées précédemment. - 16 - CHAPITRE A2 LOGIQUE SEQUENTIELLE Labo G.E Mise en cascade du C.I 74169 Rappelons : Le compteur 74169 est un compteur/décompteur binaire appelé aussi ̅̅̅̅̅̅̅) synchrone et ne possède pas une entrée de hexadécimal ayant une entrée de chargement (Load remise à zéro. 1- On désire concevoir le même compteur traité précédemment en utilisant le circuit 74169, compléter alors le schéma de ce montage : 2- En utilisant le logiciel ISIS ouvrir le fichier nommé Mise-cascade-74169, simuler puis vérifier la solution proposé ci-dessus. Mise en cascade du C.I 4029 1- Compléter le schéma permettant de réaliser un compteur modulo100 à base du circuit 4029 en ̅̅̅̅ utilisant la sortie de retenue 𝐓𝐂 2- En utilisant le logiciel ISIS ouvrir le fichier nommé Mise-cascade-4029, simuler puis vérifier la solution proposé ci-dessus. IV– Evaluation: 1- Réaliser l’activité N°5 (Manuel d’activités page 51,52 et 53) 2- Réaliser l’activité N°6 (Manuel d’activités page 53,54 et 55) - 17 -
