M 19 Logique sequentielle

ROYAUME DU MAROC
OFPPT
Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail
DIRECTION RECHERCHE ET INGENIERIE DE FORMATION
RESUME THEORIQUE
&
GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES
MODULE N° 19
SECTEUR
LOGIQUE SQUENTIELLE
: ELECTROTECHNIQUE
SPECIALITE : EM
NIVEAU
: QUALIFICATION
ANNEE 2010
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : Logique sequentielle
Document élaboré par :
Nom et prénom
Mme PANTAZICA LIVIA
EFP
DR
CDC - GE
Révision linguistique
Validation
-
OFPPT/DRIF/CDC_GE
1
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : Logique sequentielle
SOMMAIRE
RESUME THEORIQUE ................................................................................................ 7
I. Représantation graphiques d’une séquence ou d’un cycle ..................................... 8
II. Les principaux symboles associés à diverses représentations graphiques d’une
séquence............................................................................................................... 16
III. Modes de marche et d’arrêt d’une séquence......................................................... 16
III.1 Les modes de marche : ................................................................................ 16
III.2 Les arrêts :.................................................................................................... 17
IV. Les éléments de mémoires :.................................................................................. 20
IV.1 Concept de mémorisation :........................................................................... 20
IV.3 Les bascules :............................................................................................... 22
V. Les registres: ..................................................................Erreur ! Signet non défini.
VI. Les compteurs : ..................................................................................................... 32
VI.1
Identification de la fonction :...................................................................... 32
VI.2
Les compteurs asynchrones : ................................................................... 33
VII.4
Les compteurs synchrones: ...................................................................... 37
VII.5
Les compteurs intégrés:............................................................................ 39
GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES ........................................................................... 40
Exercices : .................................................................................................................. 41
TP.1 – Essai des bascules élémentaires : .................................................................. 44
TP.2 – Essai des registres à décalage:....................................................................... 48
TP.3 – Essai des compteurs asynchrones:................................................................. 50
TP.4 – Essai des compteurs synchrones:................................................................... 53
Évaluation de fin de module :...................................................................................... 55
Liste bibliographique ................................................................................................... 56
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Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : Logique sequentielle
MODULE 19 :
Code :
LOGIQUE SÉQUENTIELLE
EM 19
Durée : 60 h
OBJECTIF OPERATIONNEL
COMPORTEMENT ATTENDU
Pour démontrer sa compétence, le stagiaire doit
appliquer des notions de logique séquentielle
selon les conditions, les critères et les précisions qui suivent.
PRESENTATION
L’objectif de ce module de compétence transversale est de faire acquérir les connaissances
relatives à l’analyse de différentes représentations graphiques d’une séquence, à leur traduction
sous forme de schéma, à la sélection des composants, au traçage de schémas de montage et au
montage de circuits de base de logique séquentielle. Il vise donc à rendre le stagiaire apte à
appliquer des notions de logique séquentielle.
CONTEXTE DE REALISATION
• A l’aide :
- de manuels techniques;
- de fiches techniques;
- de composants logiques;
- d’instruments de mesure.
• A partir :
- de directives;
- d’une représentation graphique d’une séquence.
REFERENCES
- Notes de cours
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Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
PRECISION ET PREALABLES
ELEMENTS DE CONTENU
A. Avant d’analyser différentes
représentations graphiques d’une
séquence :
- algorithme
- chronogramme
- Grafcet
le stagiaire doit :
1.
Décrire les règles de construction
de diverses représentations
graphiques d’une séquence
- Détermination :
• des grandes étapes (action)
• des points d’entrée ou de sortie des
données
• du point de prise de décision
• de l’aspect sécuritaire de la séquence,
etc.
• s’il y a répétition ou arrêt de la séquence,
etc.
2.
Reconnaître les principaux
symboles associés à diverses
représentations graphiques d’une
séquence
- Début ou extrémité de l’ordinogramme.
- Parallélogramme :
• point d’entrée ou de sortie de données
- Rectangle :
• opération sans entrée ni sortie ou
opération mathématique
- Losange :
• indication d’un point de décision
- Petit cercle :
• possibilité de raccorder des segments de
grands programmes
- Carré :
• pour les étapes
- Tiret :
• pour les transitions
- Flèche :
• sens du déplacement
3.
Décrire les modes de départ, de
marche et d’arrêt d’une séquence
- Insertion de la condition de départ dans un
compteur binaire, à décade et un registre à
décalage :
• manuel
• automatique
- Remise à zéro des compteurs et des registres
- Un automatisme simple
- Un circuit dont l’opération est conditionnel à
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
plusieurs paramètres
- Une charte de dépannage d’un équipement
(voir manuel de dépannage du fabricant d’un
appareil)
B. Avant de traduire des
représentations graphiques d’une
séquence sous forme de schémas
logiques, le stagiaire doit :
4.
Identifier les règles de conversion
d’une étape en schéma et
reconnaître les divergences et les
convergences
- Règle de conversion d’une étape en schéma :
• électronique
• électrique (échelle)
- Divergence et convergence ET, OU
- Circuit intégré représentant :
• registre à décalage
• compteur et décompteur
C. Avant de sélectionner les
composants, le stagiaire doit :
5.
Reconnaître la fonction et les
symboles de composants logiques
- Fonction et symboles :
• bascules RS, JK, D, T
• portes logiques
- Compteurs
- Horloge
D. Avant de monter des circuits de
base, le stagiaire doit :
6.
Identifier tous les composants et
interpréter le brochage des circuits
intégrés concernés
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- Recherche des symboles et des
caractéristiques des composants dans la
documentation technique.
- Choix et arrangement de diverses bascules
pour obtenir :
• des compteurs linéaires
- Montage de circuits :
• positionnement des composants
• tension d’alimentation
• entrées, sorties
- Circuit de base :
• compteurs et diviseurs
• décodeurs
• afficheurs
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Présentation du Module :
Ce module de logique séquentielle constitue la suite du module sur la logique
combinatoire. Son objectif est de faire acquérir aux stagiaires des connaissances
relatives aux éléments de mémoire à savoir les bascules, aux compteurs
asynchrones et synchrones. Dans un même temps le stagiaire aura l’occasion de
faire l’étude de montages de circuits de base en logique séquentielle. Il vise donc à
rendre le stagiaire apte à appliquer des notions de logique séquentielle.
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
MODULE N° 19:
LOGIQUE SQUENTIELLE
RESUME THEORIQUE
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I.
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Représentation graphique d’une séquence ou d’un cycle
•
Introduction :
Toute machine fonctionne selon un cycle, c’est à dire que partant d’un état donné, la
machine effectuera différents mouvements, différentes actions et repassera à l’état de
départ.
Tout ce qui se passe entre deux passages dans cet état de départ est appelé cycle.
Exemple 1 : Poinçonneuse semi-automatique.
La poinçonneuse représentée schématiquement ci-dessous se compose d’une table fixe, la
tôle à poinçonner et d’un poinçon mobile.
Considérons la poinçonneuse en sa
position origine de repos, poinçon en
haut.
L’opérateur en donnant l’information
«Marche» provoque automatiquement la
descente du poinçon suivie de sa
remontée en position de repos.
Nous dirons alors que la poinçonneuse a
décrit un cycle.
Constitution de la poinçonneuse
Une séquence est un ensemble de comportements liés les un aux autres par des
conditions.
Pour pouvoir construire les diverses représentations graphiques d’une séquence ou d’un
cycle, il faut déterminer :
a) Les grandes étapes :
Reprenons l’exemple de la poinçonneuse semi-automatique.
Une telle machine présente successivement trois comportements différents.
On appelle «Étape»chacun de ces comportements.
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Description des étapes
Une étape peut être définie comme une situation du cycle de fonctionnement pendant
laquelle le comportement de l’automatisme de commande demeure constant.
Sous une autre forme, tout changement de comportement provoque obligatoirement le
passage à une autre étape.
Sur la machine le comportement de l’automatisme se manifeste par des actions ou plus
exactement par des ordres envoyés vers les organes chargés d’exécuter ces actions.
Sur la poinçonneuse deux actions sont effectuées :
-
La descente du poinçon associée à l’étape 2.
La remontée du poinçon associée à l’étape 3.
b) Les points de prise de décision :
Il s’agit maintenant de déterminer ce qui provoque un changement de comportement de
la machine c’est-à-dire les conditions logiques qui déterminent le passage d’un
comportement à un autre.
Nous qualifierons chaque passage d’un comportement à un autre comme étant le
franchissement d’un point de prise de décision pour bien montrer son irréversibilité.
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Par exemple, le passage de la position de repos (étape 1) à la descente du poinçon
(étape 2) ne peut s’effectuer que si l’opérateur fournit l’information «Marche» et que si le
poinçon est en position haute («condition initiale»)
Reprenons l’exemple de la poinçonneuse semi-automatique
ETAPE 1 : Étape initiale
Position initiale du poinçon.
Point de décision 1 : Condition de passage de l’étape 1 à l’étape 2 :
Information «marche» et poinçon en position haute.
ETAPE 2 : Descendre le poinçon.
Point de décision 2 : Condition de passage de l’étape 2 à l’étape 3 :
Poinçon en position basse.
ETAPE 3 : Remonter le poinçon.
Point de décision 3 : Condition de passage de l’étape 3 à l’étape 1 :
Poinçon en position haute.
On peut donc définir des points de prise de décision comme des points où on exploite
des conditions variables impliquant le choix d’une voie parmi plusieurs ou le passage
d’une étape à une autre. C’est là où on effectue des tests ou alternance.
Ces points de décision sont appelés aussi transitions qui sont conditionnées par des
réceptivités constituées de fonctions logiques des différentes variables nécessaires au
passage à l’étape suivante.
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Exemple 2
On peut présenté le cycle de fonctionnement en utilisant une représentation graphique
nommée organigramme (ou algorigramme) ou un algorithme du fonctionnement:
Un organigramme est un mode de représentation graphique du fonctionnement
d’un système automatisé. Il permet de représenter les liaisons entre les différentes
opérations effectuées par le système
Composition d’un organigramme :
Un four à micro-ondes chauffe pendant un temps de fonctionnement « tf », jusqu'à ce que
tf atteigne le temps « tp », programmé par l'utilisateur.
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Exemple 3
Prenons le cas d’un chariot – voir la figure ci-dessous
Le cahier des charges nous dit la chose suivante :
Lorsque l’opérateur appuie sur un bouton poussoir « Bp1 », le chariot se déplace
pour atteindre « b ». Une fois atteint « b », il revient vers « a ». Une fois ce cycle
fini, il faudra que l’opérateur ré appuie sur « Bp1 » pour lancer un nouveau cycle.
En ce cas on peut décrire le cycle de fonctionnement du chariot par l’intermédiaire d’une
autre représentation graphique nommée GRAFCET point de vue système.
Le GRAFCET est un modèle de représentation graphique des comportements
successifs d’un système logique, préalablement défini par ses entrées et ses
sorties.
Ce GRAFCET a pour particularité de pouvoir être fait par tout le monde même les
personnes n’ayant aucune connaissance en automatisme ou en électricité. C’est ce que
l’opérateur ou une personne peut voir. Pour l’exemple du chariot, voici le GRAFCET point
de vue système :
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Comme on peut le voir, il n’y a besoin d’aucune connaissance particulière, tout le monde
peut faire se GRAFCET après observation du cycle.
Pour réaliser le GRAFCET point de vue commande, il faut au préalable fait le petit travail
qui suit :
On peut maintenant, faire le GRAFCET point de vue commande. Le GRAFCET point de
vue commande, mets en évidence les organes électriques qui vont nous servir pour nos
transitions ou nos étapes.
Sur ce GRFACET, on peut voir que pour passer à l’étape 1, il faut que le chariot soit en
position « a » et donc que l’on ait a et que l’opérateur appuie sur le bouton et donc que
l’on ait Bp1. C’est juste la retranscription technique de du GRAFCET point de vue
système.
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Résumé de Théorie et
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Exemple 4
Une autre possibilité de représenter un cycle de fonctionnement d’un équipement est le
chronogramme
Le chronogramme est un outil permettant de représenter graphiquement l’évolution
d’un système au cours du temps. Le temps est représenté sur l’axe horizontal
(abscisse) et les états logiques (0 et 1) des variables sur l’axe vertical (ordonnée).
Les graphes des différentes variables sont placés les un au-dessous des autres avec la
même échelle de temps.
Chronogramme d’un démarrage étoile - triangle d’un moteur asynchrone triphasé à
cage : commande semi-automatique, un sens de marche.
Arrêt
1
S1
0
Marche
1
S2
0
Etoile
1
KM1
0
Ligne
1
KM2
0
Triangle
1
KM3
0
Moteur
M
1
Couplage en
Y
Couplage en
∆
0
Temporisation
Decalage de 40 ms à
la fermeture
t
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
II.
Les principaux symboles associés à diverses représentations
graphiques d’une séquence.
Les principaux symboles associés à diverses représentations graphiques d’une séquence
sont résumés dans le tableau ci-dessous :
Symboles
Désignations
Début d’un organigramme
Point d’entrée de données ou de sortie de résultats
Action c’est-à-dire opération ou groupe d’opérations sur
des données. C’est le symbole général «traitement»
Indication d’un point de décision (test ou alternance)
C’est-à-dire exploitation de conditions variables
impliquant le choix d’une voie parmi plusieurs.
Étape initiale
Étape simple
Transition
Fin d’un organigramme
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III.
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Modes de marche et d’arrêt d’une séquence.
III.1 Les modes de marche :
Un mode de marche est un choix de fonctionnement, effectué par l’opérateur,
conditionnant la façon dont doit se dérouler le cycle de l’automatisme de commande.
Malgré la grande variété des modes de marche rencontrés sur les automatismes
industriels, il est possible de les regrouper en deux grandes catégories :
•
•
Les marches automatiques ou de production.
Les marches d’intervention.
a) Les marches automatiques :
Les marches automatiques sont considérées comme le fonctionnement normal de
l’automatisme.
•
Fonctionnement semi-automatique – Marche cycle par cycle – Cycle unique :
Chaque cycle, commandé par l’information «départ cycle», se déroule automatiquement
mais nécessite à chaque fois une nouvelle intervention de l’opérateur pour pouvoir
exécuter le cycle suivant.
Exemple :
Droite
CM1
HLIM
-
Gauche
CM1
HLIM
Le chariot est initialement à gauche.
En activant un bouton poussoir départ cycle (dcy), le chariot effectue le cycle
suivant :
• Déplacement vers la droite jusqu’à fin de course HLIM;
• Déplacement vers la gauche jusqu’à fin de course HLIM;
• Arrêt du chariot.
D’après le cahier de charge de cet exercice, il faut une nouvelle activation du bouton dcy
pour exécuter le cycle suivant.
•
Fonctionnement automatique – Marche cycle automatique – Cycles continus :
Après action sur un bouton poussoir «départ cycle», le cycle se répète indéfiniment
jusqu’à ce que l’ordre d’arrêt soit donné, cet arrêt ne s’effectuant qu’une fois le cycle
terminé.
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Précisons bien que cette demande d’arrêt n’intervienne que pour éviter l’exécution d’un
nouveau cycle mais ne provoque pas l’arrêt du cycle en cours.
Exemple :
Reprenons l’exemple précédent avec un cahier de charge différent :
- Le chariot est initialement à gauche.
- Dès qu’on active un bouton poussoir «départ cycle», le chariot effectue les
déplacements suivants :
•
•
Déplacement à droite jusqu’à fin de course HLIM
Déplacement à gauche jusqu’à fin de course HLIM
Le cycle recommence jusqu’à l’activation d’un bouton poussoir «arrêt cycle» à la fin du
cycle.
Le choix de ces marches de production est laissé à l’opérateur. Elles peuvent être
réalisées par un commutateur bidirectionnel à deux positions maintenues :
Cycle / Cycle
Cycle automatique
S
Remarque : L’arrêt des cycles continus s’effectue en plaçant le commutateur sur la
position «Cycle par Cycle».
b) Les marches d’intervention :
Les marches dites d’intervention ou de maintenance, dont les plus connues sont les
marches manuelles, nécessitent de la part de celui qui les utilise une connaissance très
précise de la machine et de ses possibilités. Ces modes ne seront donc généralement
exécutés que sous la responsabilité d’un régleur ou d’un agent de maintenance.
III.2 Les arrêts :
Les arrêts ne constituent pas à proprement parler un mode de marche mais peuvent
imposer aussi au cycle des structures particulières.
a) L’arrêt momentané :
Un arrêt momentané interrompt immédiatement les ordres de commande de toute ou
partie des actions en cours.
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Il est donc possible, sous le contrôle de l’opérateur, de reprendre le fonctionnement du
cycle à l’endroit où il a été interrompu.
b) Les arrêts d’urgence :
Un arrêt d’urgence provoque l’annulation de tous les ordres de commande, que ceux-ci
soient manuels ou automatiques. Il peut quelques fois laisser certaines actions
maintenues ou en enclencher d’autres suivant le sens de la sécurité.
L’arrêt d’urgence peut aussi effectuer la remise à zéro du ou des cycles, c’est à dire la
désactivation de toutes les étapes actives ou réinitialiser le cycle si cette opération ne
s’avère pas dangereuse pour la partie opérative.
La machine doit donc dans certains cas être ramenée à sa position initiale ou d’origine,
manuellement ou, à partir d’une séquence particulière de dégagement.
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IV.
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Les éléments de mémoires :
IV.1 Concept de mémorisation :
Pour certains opérateurs, l’état de la sortie dépend non seulement de la combinaison
appliquée à l’entrée (logique combinatoire) mais aussi de l’état précédent des sorties du
circuit : ils sont dits séquentiels et ont un effet « mémoire ».
Il est possible de modéliser un système combinatoire de la manière suivante :
Les relations entre les variables d’entrée et les variables de sortie pour un tel système
suivent les règles suivantes :
1 - À des signaux d’entrée E correspond un unique signal de sortie S.
2 - À un signal de sortie S correspond un ou plusieurs signaux d’entrée E.
Un circuit séquentiel respecte la règle 2, mais la règle 1 doit être remplacée par :
3 - À des signaux d’entrée E correspond un ou plusieurs signaux de sortie S.
Considérons par exemple, le vérin pneumatique (A), piloté par un distributeur 4/2, dont le
chronogramme est défini ci-après :
Figure 1
On remarque sur cet exemple que : E = (a0,a1) et S = (A) sont tels que :
- si a0 = 1 et a1 = 0 alors A est à 1,
- si a0 = 0 et a1 = 1 alors A est à 0,
- si a0 = a1 = 0 alors A vaut soit 0, soit 1.
On s’aperçoit ainsi que, pour E = (0,0), on a : S = (0) ou S = (1)
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Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Ce système n’est donc pas combinatoire, il ne respecte pas la règle 1 précédente, il
est séquentiel : son évolution est fonction des variables d’entrée et des séquences
précédentes.
Un système dont l’évolution dépend à la fois des variables d’entrée et du temps est
un système séquentiel. L’information sur le passé du système est donné par des
variables internes au système séquentiel.
Schéma général d’un système séquentiel
Figure 2 – Schéma général d’un circuit séquentiel
Exemple :
On prend l’exemple d’un poste marche-arrêt qui commande le fonctionnement d’un
moteur. Une action momentanée sur le bouton « marche » met le moteur en fonction
aussi longtemps que le bouton-poussoir « arrêt » n’est pas actionné. Dans le tableau
suivant, on remarque que les variables d’entrée des étapes 1 et 3 ont la même valeur,
mais que l’état de la sortie est différent ; un dispositif de mémoire a maintenu le moteur en
marche. Il devient donc impossible de construire une table de Karnaugh comme en
logique combinatoire et de réaliser le circuit à l’aide de simples portes logiques.
étape
1
2
3
4
5
Bouton-poussoir <<marche>>
0
1
0
0
0
Bouton-poussoir <<arrêt>>
0
0
0
1
0
Moteur
0
1
1
0
0
Figure 2. Poste marche-arrêt
On peut dire que le concept de mémorisation est l’élément fondamental de la logique
séquentielle.
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Résumé de Théorie et
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
IV.2 Les bascules
La réalisation de la fonction « mémoire » en technologie électronique implique un élément
nommé mémoire à deux états stables ou bistables ou encore bascule. Les trois types
de bascules les plus utilisées sont les bascules RS, D et JK. Pour la logique séquentielle
c’est la bascule RS qui est la plus courante et que nous allons présenter ici.
IV.2.1 Bascules R S
Une bascule est un composant électronique de mémorisation. Une bascule RS possède
deux entrées :
• Une entrée de mémorisation (S → SET), entrée de mise à 1 de Q
• Une entrée d’effacement de la mémoire (R → RESET), entrée de mise à 0 de Q
Elle possède également deux sorties complémentaires Q et Q
Figure 3 - Symbole d’une bascule RS
2.1.2 – Table de vérité
Nous donnons ci-après la table de vérité traduisant le fonctionnement de la bascule
RS ainsi que le tableau de Karnaugh de Q+.
a) Bascule RS à opérateurs NON-OU :
S
≥1
Q
≥1
Q
&
R
Figure 4 – Bascule RS à opérateurs NON-OU
Figure 5 - Table de vérité
b) Bascule RS à opérateurs NON-ET :
S
&
&
Q
&
Q
R
Figure 6. - Bascule RS à opérateurs NON-ET
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Figure 7. - Table de vérité
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
L’intérêt d’une bascule RS réside dans le fait qu’elle joue le rôle d’une mémoire
élémentaire. En effet, lorsqu’on applique une commande sur R ou S, la sortie Q change
de valeur et y reste ultérieurement lorsque la commande n’est plus appliquée.
Exemple de réalisation
Un chariot, entraîné par un moteur à deux sens de marche se déplace entre deux
positions A et B (voir figure). Sa position de repos est en A. Lorsqu’on appuie sur un
bouton poussoir départ cycle (dcy), le chariot part pour un aller retour. Une fois revenu en
A, le chariot s’arrête si dcy est relâché, ou redémarre vers B si dcy est maintenu.
La réalisation technologique est effectuée à l’aide de 3 bascules RS asynchrones.
Le fonctionnement du système est représenté par les grandeurs logiques suivantes :
Variables de sorties : G = 0, D = 1 déplacement de A vers B
G = 1, D = 0 déplacement de B vers A
G = 0, D = 0 arrêt du chariot
G = 1, D = 1 combinaison interdite
Variables d’entrée : a = 1 chariot en A
b = 1 chariot en B
dcy = 1 bouton poussoir appuyé
Équations des entrées R et S pour trois bascules :
Logigramme
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
IV.2.2 Bascule R S H ( Bascule synchrone )
Nécessité d’un synchronisme
Les circuits précédents sont dits asynchrones car ils ne permettent pas de contrôler les
instants de commutation des entrées et des sorties.
La synchronisation s’effectue à l’aide d’un signal impulsionnel de fréquence fixe
nommé signal d’horloge.
Figure 7. – Signal d’horloge
Figure 8 - Symbole de la bascule RSH
Figure 9.Réalisation de la bascule RSH
La bascule RSH comprend :
- Trois entrées :
• S : mise à 1 ;
• R : mise à 0 ;
• H : entrée d’horloge, active sur le front montant ou descendant du signal ;
- Deux sorties : Q et Q dont les états sont complémentaires ;
Le signal d’horloge peut être active sur le front montant ou sur le front descendent :
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Table de fonctionnement :
Mode de fonctionnement de la bascule
R
0
Sorties
Qn+1 Qn+1
Qn
Qn
1
0
1
0
Mise à 1
0
1
0
1
Mise à 0
1
1
Ambiguïté
Entrées
H
S
0
ou
ou
ou
ou
Mémorisation de l’état précédent (inchangé)
Les états de sorties sont indéterminés ne pas utiliser.
Figure 9. - Table de vérité de la bascule RSH
Exemple de bascule RSH déclenchée par front montant : voir figure 12
t
R
0
0
1
1
S
0
1
0
1
Q
x
1
0
Q
S
x
0
1
t
R
t
Interdit
Q
t
Figure 10. - Table de vérité et chronogramme de bascule RSH déclenchée par front
montant IV.2.3 Bascule J K synchrone
La bascule J K synchrone (simple étage) est obtenue à partir d'une bascule R S H dont les
sorties sont rebouclées sur les entrées. Ceci permet d'éliminer l'état indéterminé ( voir
figure 11 ).
J
&
&
&
&
Q
H
K
Q
Figure 11 – bascule JK réalisée avec les portes NAND
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Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
La bascule JK présente :
• Deux entrées J et K ;
• Une entrée d’horloge H ;
• Deux sorties Q et Q dont les états sont complémentaires ;
J
Q
H
Q
K
Figure 12 – Symbole d’une bascule JK
Fonctionnement d’une bascule J K :
Les entrées J et K de ce type de bascule ont le même rôle que les entrées S et R de la
bascule RSH à la différence que la condition J = K = 1 n’est pas une condition ambiguë
sur l’état de Q et Q .
L’état J = K = 1 provoque le changement d’état de la sortie Q ou un basculement successif
à chaque top d’horloge. Il est utilisé dans de nombreux systèmes numériques.
Exemple de bascule J K déclenchée par front montant : voir figure 13
h
K
0
0
1
1
J
0
1
0
1
Q
x
1
0
x
Q
x
0
1
x
t
J
t
K
t
Q
t
Figure 13 - Table de vérité et chronogramme de bascule JK déclenchée par front montant
IV.2.4 Bascule D synchrone
Une bascule D est réalisée à partir d'une bascule R S ou J K dont les entrées sont reliées
par un inverseur. Ceci impose donc que les entrées prennent des états complémentaires.
Réalisation:
Figure 14 – Réalisation de la bascule D
OFPPT/DRIF/CDC_GE
25
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Exemple de bascule D déclenchée par front montant : voir figure 15
D
0
1
h
Q
0
1
t
D
t
Q
t
Figure 15 - Table de vérité et chronogramme de bascule D déclenchée par front montant
La table de vérité met bien en évidence que la sortie Q recopie l’état de l’entrée D sur le
front actif du signal d’horloge, ici le front montant. Ce type de bascule, à déclenchement
sur front actif du signal d’horloge, est très utilisé : Compteurs, mémoire tampon,...
IV.2.5 Bascule maître - esclave
Les bascules synchrones nécessitent des états stables sur leurs entrées au moment de la
transition du signal d'horloge, cela n'est pas toujours possible lorsque plusieurs bascules
sont câblées entre elles (exemple: en comptage) et l'on a des aléas de fonctionnement
(voir figure 16).
Q
J
Q
J
A
K
H
Q
B
K
Figure 16 – Association de bascules synchrones
Pour résoudre ce problème ont été réalisées des bascules à 2 étages qui évoluent en 2
temps.
1er temps:
Verrouillage du 2ème étage
Prise en compte des entrées par le 1er étage
2ème temps
Verrouillage du 1er étage
Prise en compte des données par le 2ème étage
OFPPT/DRIF/CDC_GE
26
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Exemple : bascule J K Maître-Esclave : (voir figure 17)
&
J
&
&
&
&
&
&
&
&
&
Q
&
Q
H
K
&
1
Figure 17 - bascule J K Maître-Esclave :
IV.2.6 Bascule T
Pour une bascule J-K, nous constatons que si J = K = 1, l'état de la sortie est inversé à
chaque cycle d'horloge. Une bascule T (Trigger) est obtenue à partir d'une bascule J-K en
injectant le même état dans les entrées J et K.
Sa table de vérité est :
Tn
Qn+1
1
Qn
0
Qn
Sa représentation symbolique est
Figure 18 – Symbole d’une bascule T
OFPPT/DRIF/CDC_GE
27
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
IV.2.7 Initialisation des bascules
Les bascules RSH, J K et D ont un fonctionnement synchrone par rapport à un signal
d’horloge. Leurs entrées de commande R, S, J, K et D sont des entrées synchrones.
Pour le fonctionnement d’un système, il est souvent nécessaire que les bascules soient
initialisées, c’est à dire que leur sortie Q soit à 1 ou à 0 et ce indépendamment du signal
d’horloge. D’où, deux entrées supplémentaires asynchrones, présentes sur pratiquement
tous les circuits intégrés :
Preset : mise à 1 de la sortie Q
Clear : mise à 0 de la sortie Q.
Ces deux entrées asynchrones sont désignées entrées d’initialisation ou de forçage.
Exemple pour la bascule JK :Voir figure 19
Figure 19 - la bascule JK avec les entées de forçage
Remarque : La négation logique sur les deux entrées asynchrones PRESET et CLEAR
indique qu’elles sont actives sur le niveau bas du signal qui leur est appliqué.
Table de vérité (voir figure 20 ).
Preset
0
0
1
1
OFPPT/DRIF/CDC_GE
Clear
0
1
0
1
H
X
X
X
Q
A ne pas utiliser
1
0
Fonctionnement synchrone de la
bascule
28
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
V.
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Les registres
Les registres permettent de stocker temporairement des données ;
La bascule D est le registre le plus simple. Il stocke 1 bit ;
En assemblant n bascules D on obtient un registre à n bits ;
Figure 1.Registre écriture parallèle et à lecture parallèle
En décalant tous les bits d'un nombre binaire vers la droite ou vers la gauche, on divise ou
on multiplie le nombre par 2. Un registre PIPO (écriture parallèle et à lecture parallèle)
peut donc être utilisé pour effectuer des calculs (multiplication ou division par une
puissance de 2). Il suffit d'opérer le nombre adéquat de décalages vers la gauche ou la
droite entre le moment où l'on introduit les bits dans le registre et le moment où on les
récupère.
Exemple : registre à décalage à 3 bits :
Figure 2.Registre écriture série et à lecture série
L'information que l'on veut introduire dans le registre est présentée à l'entrée de la
première bascule. Lors d'une impulsion d'horloge, le bit d'information est introduit dans le
registre, et tous les autres bits sont décalés. Le bit qui était mémorisé dans la dernière
bascule est perdu s'il n'est pas stocké ou réinséré dans la structure d'une manière
quelconque. Les registres SISO (écriture série et à lecture série) sont utilisés pour
réaliser des lignes à retard numériques. Le délai entre l'entrée de l'information dans le
registre et sa sortie dépend du nombre de bascules et de la fréquence d'horloge
OFPPT/DRIF/CDC_GE
29
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
V.1
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Registres à décalage
Les bascules D sont couramment utilisées pour réaliser des registres à décalage
à
Figure 3 - Écriture parallèle et à lecture parallèle
Figure 4 - Registre à décalage à trois bits réalisé avec quatre bascules D
Ce type de registre est utilisé en cryptographie pour les implantations matérielles de
certains algorithmes de chiffrement de flot. On les retrouve aussi dans certains
microprocesseurs dédiés au traitement de signal, en particulier pour le filtrage. Ce type de
circuit est aussi utilisé lors de la phase de test des circuits intégrés en permettant la
génération automatique d'entrées (vecteurs de tests).
OFPPT/DRIF/CDC_GE
30
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
VI.
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Les compteurs
VI.1 Identification de la fonction
La fonction comptage existe dans de nombreux systèmes dans lesquels le résultat d’un
calcul effectué :
- sur une série d’objets,
- ou sur la répétition d’un événement
déclenche :
• une décision prise par l’utilisateur,
• Ou une action gérée automatiquement par le système.
Compteur : ensemble de n bascules connectées par des portes logiques,
Exemples :
Le comptage d'objets (figure 1), par exemple, compter le nombre de flacons de parfums
passant sur une chaîne d’embouteillage.
Un capteur enverra une impulsion lors de chaque passage de pièce.
OFPPT/DRIF/CDC_GE
31
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Diviser la fréquence d’un signal logique : la division de fréquence s’apparente au
comptage : il s’agit d’obtenir une impulsion en sortie pour n impulsions d’entrée.
Caractéristiques des compteurs
La caractéristique principale d’un compteur est sa capacité de comptage. Cette capacité
de comptage détermine le nombre de bits du mot binaire de sortie.
Un compteur peut être :
•
BINAIRE : un compteur binaire à n bascules possède 2n états distincts. Le
comptage est employé lorsqu’on désire utiliser au maximum les combinaisons
offertes.
•
DECIMAL : un compteur décimal possède 10 états distincts. Il s’agit d’un compteur
binaire à 4 bascules dont 6 états sont inutilisés.
VI.2 Compteur asynchrone
Les compteurs binaires asynchrones utilisent le code binaire pour compter (ou
décompter).
Ces compteurs sont asynchrones, car seule la première bascule reçoit le signal
d'horloge.
Toutes les bascules qui suivent celle-ci sont commandées par la bascule précédente
comme indiqué à la figure 2.
Figure 2 – Principe de fonctionnement d’un compteur asynchrone
Dans la structure synchrone, l’horloge est la même pour tous les étages : le basculement
de toutes les bascules se fait en même temps.
V.3.1 Compteur asynchrone modulo 2
Les compteurs asynchrones sont les plus simples à concevoir.
Le montage situé à la figure 3 est le compteur le plus simple puisqu'il utilise qu'une
bascule de type D et qu'il n'est capable de compter qu'un seul événement.
OFPPT/DRIF/CDC_GE
32
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Figure 3 – Compteur modulo 2 (diviseur par 2)
Le chronogramme de la figure 4 permet de suivre l'évolution des signaux d'horloge et des
sorties Q et Q .
Figure 4- Chronogramme d’un compteur modulo 2
V.3.2 Compteur asynchrone modulo 4
Si on utilise 2 bascules on obtient un compteur de 2 bits qui peut compter jusqu’à 4
impulsions.
Figure 5 – Compteurs 2 bits et son chronogramme
OFPPT/DRIF/CDC_GE
33
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Sur la figure 6 sont donnés un compteur modulo 4 réalisé avec des bascules JK et son
chronogramme.
Figure 6 – Compteur modulo 4 et son chronogramme
On réalise ce compteur en branchant en cascade deux bascules JK. La sortie de la
première bascule devient l’entrée d’horloge de la deuxième bascule.
V.3.3 Compteur asynchrone modulo 8
En reliant trois bascules D comme indiqué à la figure 7, on obtient un compteur modulo 8.
Figure 7 – Compteur modulo 8
Le chronogramme de la figure 8 permet de comprendre le fonctionnement de ce
compteur. Le principe de fonctionnement est toujours le même.
Figure 9 – Chronogramme du compteur module 8
OFPPT/DRIF/CDC_GE
34
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Chaque étage permet de diviser par 2 le signal appliqué sur son entrée d'horloge. Sur la
sortie Q3, le signal que l'on peut prélever est donc à une fréquence 8 fois plus petite que
le signal d'horloge.
D'une façon générale, il est donc possible d'augmenter le module d'un compteur
asynchrone en augmentant le nombre de bascules. Avec une nouvelle bascule, le
module double.
Exemple :
1. Compteur modulo 8 avec des bascules JK
On réalise ce compteur en branchant en cascade trois bascules JK. La sortie de la
première bascule devient l’entrée d’horloge de la deuxième bascule, la sortie de la
deuxième bascule devient l’horloge de la troisième bascule ( voir figure 1).
«1»
H
Qb
Qa
J
K
Q
J
Q
K
Qc
J
Q
K
RaZ
Figure 1 - Compteur modulo 8 asynchrone
Table de vérité et chronogramme du Compteur modulo 8 asynchrone voir figure .2.
Figure.2 - Table de vérité et chronogramme du compteur modulo 8 asynchrone
2. Décompteur modulo 8 avec des bascules JK
Pour obtenir un décompteur, il faut regarder les sorties Qi ou brancher les sorties Qi de
chaque bascule sur l’horloge de la bascule suivante et regarder l’évolution des sorties Qi,
voir figure 5
OFPPT/DRIF/CDC_GE
35
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Qa
«1»
h
J
Q
K
Qc
Qb
J
Q
K
J
Q
K
RaZ
Figure 5 - Décompteur modulo 8 asynchrone
Table de vérité et chronogramme du décompteur modulo 8 asynchrone voir figure 6.
Figure 6 - Table de vérité et chronogramme du décompteur modulo 8 asynchrone
VI.3 Compteurs synchrones
Ce sont des compteurs (décompteurs) dont tous les étages (bascules) sont commandés
par le même signal d'horloge.
Ce mode de fonctionnement permet de limiter la durée des périodes d'instabilité et par
conséquent autorise des vitesses de fonctionnement plus élevées qu'en mode
asynchrone.
V.4.1 Compteur synchrone modulo 4
Ce compteur réalisé avec deux bascules D est représenté à la figure 21.
Fig.1 – Compteur synchrone modulo 4
OFPPT/DRIF/CDC_GE
36
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Figure 2 – Table de vérité du compteur
V.4.2 Compteur synchrone modulo 8
Qa
Qb
Qc
«1»
&
J
Q
a
J
K
Q
b
J
K
c
Q
K
h
Figure 3 - Compteur modulo 8 synchrone
V.4.3 Décompteur synchrone modulo 8
Qa
Qb
Qc
«1»
&
J
Q
J
a
K
Q
J
b
K
Q
c
K
H
Figure 4 - Décompteur modulo 8 synchrone
OFPPT/DRIF/CDC_GE
37
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
VI.4 Les compteurs intégrés.
On trouve sous forme de circuits intégrés, des compteurs et décompteurs asynchrones et
synchrones. Leur séquence peut être soit binaire soit BCD. Certains offrent même des
posibilités de prépositionnement à un nombre quelconque (chargement).
Exemple : compteur intégré modulo 10
Mise en cascade de compteurs.
a) Cascade asynchrone. Il suffit de remarquer que le compteur de poids supérieur doit
être incrémenté sur les fronts descendants du bit de poids fort du compteur précédent.
Attention: pour cascader des décompteurs asynchrones il faut prendre les fronts
montants.
b) Cascade synchrone. La mise en série asynchrone est possible, mais on perd
l'avantage des compteurs synchrones. On préfère donc une association synchrone (même
horloge pour tous les compteurs
OFPPT/DRIF/CDC_GE
38
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
MODULE N° 19:
GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES
LOGIQUE SEQUENTIELLE
OFPPT/DRIF/CDC_GE
39
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Exercices :
Exercices 1 :
Compléter le tableau suivant
Symbole
D
Désignation
Q
H
Q
S
Q
R
Q
S
Q
H
Q
R
S
Q
H
Q
R
J
Q
H
Q
K
Exercice2 :
Reconnaître les composants logiques du tableau suivant d’après leur table de
fonctionnement
OFPPT/DRIF/CDC_GE
40
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Table de fonctionnement
Entrées
S
R
0
0
1
1
ou
ou
ou
ou
Sorties
Q
Q
Inchangé
0
1
1
0
Ambiguité
0
1
0
1
Entrées
H
S
Composant logique correspondant
0
0
Sorties
Q
Q
Inchangé
0
1
0
1
1
0
1
0
1
1
Ambiguité
Entrées
H
J
R
K
Sorties
Q n +1
Q n +1
0
0
Qn
Qn
0
1
0
1
1
0
1
0
1
1
Qn
Qn
Entrées
H
D
Entrées
Q n +1
Q n +1
0
0
1
1
1
0
OFPPT/DRIF/CDC_GE
41
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Exercice 3:
A l’entrée d’un collège il y a un portail automatique. Lorsque l’on appui sur le bouton
ouverture demandée le portail s’ouvre puis se referme tout seul sans qu’on ne lui en
donne l’ordre.
Compléter l’organigramme donné ci –dessous :
OFPPT/DRIF/CDC_GE
42
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
TP.1 – Essai des bascules élémentaires :
1) Objectif visé :
Vérifier le comportement
fonctionnement.
des
bascules
et
approfondir
l’analyse
de
leur
2) Durée du TP :
3 Heures.
3) Matériel requis :
-
Circuits intégrés de la famille 74 : 7400,7402,7405 et 74LS76;
-
Boutons-poussoirs N.O. (2);
-
Diodes électroluminescentes (3);
-
Résistances de 1/2 W (5) : 200 Ω (3) et 1 k Ω (2);
-
Fiches techniques des circuits intégrés.
4) Description du TP :
Dans cet exercice, vous procéderez à la vérification de la table de vérité de quelques
bascules. Vous aurez à solliciter les entrées synchrones et asynchrones et à
déterminer leur effet sur l’état de la bascule.
5) Déroulement du TP :
1. Faites d'abord la lecture complète des diverses étapes de cet exercice.
2. À l'aide des fiches techniques des composants, procédez d'abord à la
numérotation des bornes des circuits selon les composants mis à votre
disposition. Réalisez ensuite le montage du circuit de la figure suivante :
Bascule R S en porte NON - ET
OFPPT/DRIF/CDC_GE
43
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
3. À l'aide des interrupteurs logiques, simulez les entrées synchrones S et R
correspondant à chacune des étapes de la table de vérité afin de vérifier l'état de la
bascule. Inscrivez le résultat des sorties.
4. Lorsque S = R = 1 , que pouvez-vous conclure sur l’état de la bascule par rapport à
l’état précédent?
5. Modifiez votre montage afin d'obtenir le circuit de la figure suivante. Répétez l'étape
3 pour déterminer vos résultats.
Bascule R S en porte NON - OU
6. Décrivez en quelques mots la différence entre les deux montages précédents selon
leur table de vérité.
7. Réalisez le montage de la figure suivante en appliquant un signal d'horloge à
commande manuelle.
OFPPT/DRIF/CDC_GE
44
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Circuit d’une bascule J k
8. Vérifiez le fonctionnement asynchrone de la bascule (étape 1 de la table de vérité).
Sans actionner l’horloge, faites varier les entrées Jet K à votre gré. Notez vos
résultats dans la table de vérité. Est-ce que les entrées Jet K affectent le
fonctionnement asynchrone de la bascule?
9. Indiquez le résultat des étapes 2 à 5 de la table de vérité
10. Appliquez des signaux d'entrée pour faire scintiller la DEL de la sortie Q . Actionnez
le bouton-poussoir de remise à zéro et portez vos résultats à l’étape 6 de la table de
vérité.
11. Appliquez des signaux d'entrée pour faire scintiller la DEL de la sortie Q. Actionnez le
bouton-poussoir de remise à un et portez vos résultats à l'étape 7 de la table de
vérité.
12. Les entrées PR et CLR sont-elles prioritaires sur celle de l 'horloge?
OFPPT/DRIF/CDC_GE
45
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
13. Réalisez le circuit de la figure suivante en appliquant un signal d’horloge de l Hz à la
première bascule Observez le comportement des DEL et complétez le
chronogramme de Q1 et de Q2.
14. À quoi sert le bouton-poussoir?
15. Faites vérifier vos résultats.
OFPPT/DRIF/CDC_GE
46
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
TP.2 – Essai des registres à décalage:
1) Objectif visé :
Vérifier le fonctionnement et les caractéristiques des circuits de registres à
décalage.
2) Durée du TP :
3 Heures.
3) Matériel requis :
-
Circuits intégrés de la famille 74 : 7404,7405, 74LS76 (2) et 7495;
Bouton-poussoir N.O.;
Diodes électroluminescentes (4);
Résistances de 1/2 W (5) : 200 Ω (4) et 1 k Ω;
Fiches techniques des circuits intégrés.
4) Description du TP :
Dans cet exercice, vous réaliserez un registre à décalage à l'aide de composants
discrets. Vous pourrez aussi vérifier Le fonctionnement des registres à décalage
universels comme le 7495.
5) Déroulement du TP :
1. Faites d'abord la lecture complète des diverses étapes de cet exercice.
2. À l'aide des fiches techniques des composants, procédez d'abord à la
numérotation des bornes des circuits selon les composants mis à votre
disposition. Réalisez ensuite le montage du circuit de la figure suivante.
Registres à décalage à composants discrets
OFPPT/DRIF/CDC_GE
47
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
3. Remettez d'abord le contenu du registre à zéro. Placez l'entrée série à l'état logique
1 et transférez les données à l'aide de quatre impulsions d'horloge. Notez le contenu
du registre.
DCBA = ………….
4. Placez l'entrée série à l'état logique 0 et transférez les données à l'aide de quatre
impulsions d'horloge. Notez le contenu du registre DCBA = ………………….
5. Manipulez l’entrée série et l’horloge de manière à charger la valeur DCBA = 1010 en
tenant compte du fait que le bit A possède le poids le moins significatif.
6. Faites vérifier vos résultats.
7. Réalisez le circuit de la figure suivante :
Registre universel 7495.
8. Placez l’entrée mode à 1 pour valider le fonctionnement en parallèle. Placez les
entrées de données parallèles à 0 et transférez l’information à l’aide d’une impulsion
d’horloge. Notez le contenu du registre DCBA = ………………..
9. Maintenez l’entrée mode à 1.Placez les entées de données parallèles à 1 et
transférez l’information à l’aide d’une impulsion d’horloge. Notez le contenu du
registre DCBA = ……..
10. Placez maintenant l’entée mode à 0 pour valider le fonctionnement en série. Donnez
quatre impulsions d’horloge et notez le contenu du registre DCBA = …………
OFPPT/DRIF/CDC_GE
48
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
TP.3 – Essai des compteurs asynchrones:
1) Objectif visé :
Vérifier le fonctionnement et les caractéristiques des circuits de comptage à 3 bits
2) Durée du TP :
3 Heures.
3) Matériel requis :
-
Circuits intégrés de la famille 74 : ,7405 et 74LS76 (2);
Diodes électroluminescentes (3);
Résistances de 200 Ω, 1/2 W (3);
Fiches techniques des circuits intégrés.
4) Description du TP :
Dans cet exercice, vous réaliserez un compteur élémentaire à 3 bits à l'aide de
composants discrets. Vous devrez modifier votre circuit pour permettre le comptage
et le décomptage des événements
5) Déroulement du TP :
1.
Faites d'abord la lecture complète des diverses étapes de cet exercice.
2.
À l'aide des fiches techniques des composants, procédez d'abord à la
numérotation des bornes des circuits selon les composants mis à votre
disposition. Réalisez ensuite le montage du circuit de la figure suivante :
Compteur binaire à trois bits
OFPPT/DRIF/CDC_GE
49
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Remarque :
Les entrées J = 1 et K = 1 peuvent être laissées flottantes, mais il est préférable de
toujours les raccorder au potentiel positif de la source. Il est toutefois essentiel de
raccorder les entrées asynchrones Preset et Clear..
3. Remettez d’abord le contenu du compteur à zéro. Toutes les DEL doivent être
éteintes.
4. Raccordez l'entrée horloge du compteur à une horloge de fréquence de 1 Hz. Notez
les valeurs obtenues dans le tableau suivant. Les DEL sont montées dans un ordre
ascendant (du bit du poids le plus fort au bit du poids le plus faible)
C
B
A
0
1
2
3
4
5
6
7
tableau des résultats pour le compteur
5. Selon les résultats que vous avez notés dans le tableau quel genre de comptage ce
montage accomplit-il ?
6. Modifiez votre montage pour le rendre conforme au circuit de la figure suivante :
Décompteur binaire à trois bits
OFPPT/DRIF/CDC_GE
50
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
7. Remettez d’abord le contenu du compteur à un. Toutefois les DEL doivent être
allumées.
8. Raccordez l'entrée du compteur à une horloge de fréquence de 1Hz et notez les
valeurs obtenues dans le tableau suivant :
C
B
A
Valeur décimale
Tableau des résultats du décompteur
9. Selon les résultats que vous avez notés dans le tableau quel genre de comptage ce
montage accomplit-il?
OFPPT/DRIF/CDC_GE
51
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
TP.4 – Essai des compteurs synchrones:
1) Objectif visé :
Vérifier le comportement des compteurs synchrones et approfondir l’analyse de leur
fonctionnement
2) Durée du TP :
3 Heures.
3) Matériel requis :
-
-
Circuits intégrés de la famille 74 : 7408 et 74LS76;
Fiches techniques des circuits intégrés ;
Circuit d’affichage à sept segments ;
4) Description du TP :
Dans cet exercice, vous tracerez et monterez des circuits de comptage synchrones
afin de procéder à la vérification de leur séquence d’opérations. Vous raccorderez
vos circuits à un dispositif d’affichage à sept segments.
5) Déroulement du TP
1. Faites d'abord la lecture complète des diverses étapes de cet exercice.
2. Réalisez le montage du compteur MODULO-5 de la figure suivante en n'oubliant
pas de brancher les entrées asynchrones. Utilisez un signal d'horloge de 1 Hz.
Reliez les sorties A, B et C à votre circuit d'affichage à sept segments. Prenez
soin de forcer l'entrée D du décodeur à un niveau logique BAS pour respecter le
compte de O à 4.
3. Faites l'essai du compteur MODULO-5 synchrone. Énumérez la séquence de
nombres obtenue.
4. Débranchez l’entrée D du décodeur et laissez-la flottante. Énumérez la
séquence de nombres obtenue. Est-ce encore un compteur MODULO-5?
OFPPT/DRIF/CDC_GE
52
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Compteur MODULO-5 synchrone
OFPPT/DRIF/CDC_GE
53
Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Évaluation de fin de module :
1) Durée :3 h.
Compteur- décompteur modulo 8 :
2) Compétence visée :
Monter un circuit dont la fonction est de compter et de décompter 8 impulsions.
3) Démarches à suivre :
1. Monter le circuit de la figure suivante :
2. Vérifier le fonctionnement de votre circuit numérique en le faisant compter de 0 à 7 à
l’aide d’une horloge à basse fréquence (utiliser le générateur de fonction)
N.B : N’oublier pas de choisir les niveaux logiques convenables pour ENP, ENT,
LOAD, et CLR du compteur.
3. Ajouter des LEDs pour visualiser l’état de chaque sortie et donner la table de vérité
pour les deux fonctions.
OFPPT/DRIF/CDC_GE
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Résumé de Théorie et
Guide de travaux pratiques
Module 19 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Liste bibliographique
Liste des références bibliographiques
Ouvrage
Equipements
et
électriques
Auteur
installations G.Augereau
A.Bianciotto
P.Boyo
Schémas et études d’équipements
G.Augereau
A.Bianciotto
P.Boyo
Catalogue des principaux circuits Raymond Dreyfuss
intégrés
Philippe Tixier
Electronique numèrique
R. Mérat, R. Moreau
L. Allay, J. P. Dubos
OFPPT/DRIF/CDC_GE
Edition
Delagrave
Delagrave
Weka
NATHAN
55