TRAITEMENT NUMERIQUE DE L`INFORMATION NUMERIQUE

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PARTIE II
Ce cours se propose d’aborder le fonctionnement de certains de ces circuits logiques numériques.
I) Décodeur et Démultiplexeur :
Un décodeur établit pour une combinaison d’entrées, en binaire sur N bits, la mise à un d’une seule sortie
correspondant au code désigné par les entrées.
Pour un décodeur binaire - décimal, on dispose de N entrées, soit 2
N
combinaisons d’entrées. Ce qui fixe le
nombre de sorties à 2
N
sorties numérotées de 0 à 2
N
- 1.
On parle alors de décodeur 1 parmi 2
N
sorties.
Exemple : Le circuit intégré 4028 est un décodeur Binaire – Décimal (1 parmi 10).
• Identifier les entrées et les sorties du décodeur.
• Compléter la table de vérité.
Binaire Décimal
A3 A2 A1 A0 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
Pour les combinaisons d'entrées suivantes les sorties sont toutes à zéro
On trouve également des décodeurs Gray - Décimal.
Un autre domaine d’application considérable des décodeurs est celui de la conversion de données binaires en
une forme se prêtant à un affichage numérique.
Dans de nombreux affichages numériques, les dix chiffres 0 à 9 sont obtenus au moyen d’un afficheur 7
segments.
Principe : Chaque segment est constitué de diodes électroluminescentes (DEL) qui émettent de la lumière
quand elles sont traversées par un courant.
Certains afficheurs utilisent également des filaments incandescents comme segment.
TRAITEMENT NUMERIQUE DE L'INFORMATION NUMERIQUE
Q
0
Q
1
Q
2
Q
3
Q
4
Q
5
Q
6
Q
7
A0
A1
A2
A3
D
E
C
O
D
E
U
R
Q
9
Q
8

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La figure ci-dessous montre comment sont disposés les segments pour afficher les différents
chiffres.
• Indiquer les segments à commander pour afficher le chiffre 6.
Caractéristiques électriques : Généralement un segment à DEL ou LED en anglais (diode
électroluminescente) donne une luminosité normale quand il est traversé par 10mA sous 2,7V
(point de fonctionnement nominal).
Si le circuit qui pilote l'afficheur est alimenté en Vcc=5 Volts, les sorties fourniront une tension 0
ou 5 V (> 2,7 V). Dans ce cas pour que la DEL fonctionne à son point nominal, on associe une
résistance en série de 220 Ω avec chaque segment.
Le schéma ci-dessous représente l’association d’un décodeur et d’un afficheur 7 segments.
• Pour l’afficheur dessiné, indiquer s’il s’agit d’un afficheur à anode ou cathode commune.
• Identifier les entrées et les sorties du décodeur BCD - 7 segments.
Dans le cas d’un afficheur 7 segments à anode commune, quel devra être le niveau des sorties du
décodeur pour allumer les segments ?
Représenter l’association du décodeur et de l’afficheur pour 3 segments (a, b et f).
i =10 mA
V = 2,7 V
Présentation d'une DEL
cathode anode
0 V
R
R
R
R
R
R
R
A
B
C
D
a
f
b
g
e
c
d
0 V
+ Vcc
Décodeur
DCB - 7 segments
Afficheur 7 segments à DEL

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Exemple le circuit 4511 est un décodeur BCD - 7 segments :
• Compléter la table de vérité :
Entrées Sorties Affichage
EL BI LT D
D
D
C
D
B
D
A
O
A
O
B
O
C
O
D
O
E
O
F
O
G
X X L X X X X H H H H H H H 8 test lampes
X L H X X X X L L L L L L L blanc
L H H L L L L H H H H H H L 0
L H H L L L H L H H L L L L 1
L H H L L H L H H L H H L H 2
L H H L L H H H H H H L L H 3
L H H L H L L L H H L L H H 4
L H H L H L H H L H H L H H 5
L H H L H H L L L H H H H H 6
L H H L H H H H H H L L L L 7
L H H H L L L H H H H H H H 8
L H H H L L H H H H L L H H 9
L H H de HLHL à HHHH L L L L L L L blanc
H H H X X X X La dernière valeur affichée est bloqué (verrouillage),
même si les entrées de données changent
Le courant de sortie maximum délivré par le décodeur 4511 vaut 25 mA.
Beaucoup d'applications utilisent également des afficheurs à cristaux liquides (ACL). Un ACL n’émet pas de
lumière mais utilise la réflexion de la lumière extérieure. De ce fait il consomme moins de courant que les
afficheurs à DEL.

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Principe de fonctionnement d’un ACL :
Les cristaux liquides sont constitués d’une multitude de micro-trous traversés par la lumière ambiante. Si la
plaque sous les cristaux liquides est un miroir, elle réfléchit alors la lumière ambiante et rend la couleur de
l’afficheur uniforme (gris clair).
Si on applique une tension sur une zone de cristaux liquides, les trous appartenant à cette zone se ferment et
la lumière ambiante ne peut plus être réfléchie par la plaque arrière. Ceci se traduit pour cette zone par un
trait noir.
Théoriquement les ACL fonctionnent sous basse tension (typiquement 3 à 15 V efficace), à basse fréquence
(25 à 60 Hz). Souvent, ces afficheurs possèdent 7 segments. La tension alternative nécessaire pour rendre un
segment noir (non réflexion de la lumière => donc allumé) est appliquée entre ce dernier et la plaque arrière,
commune à tous les segments. Le segment est dit éteint (réflexion de la lumière (gris clair)) quand il n’y a
pas de tension entre lui et la plaque.
Plutôt que d’utiliser un signal alternatif, on génère une tension carrée en inversion de phase entre le segment
et la plaque arrière.
Présentation d’un ACL et schéma de commande d’un ACL.
Etude du montage de commande de l’ACL.
- Si la tension aux bornes du segment à cristaux liquides est : V
ACL
= Vs-Va.
• Compléter les chronogrammes suivants.
• Préciser l'état de la commande pour allumer et éteindre le segment.
s
a
V
ACL

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Réalisation de la gestion d’un afficheur à ACL à partir d’un décodeur 7 segments 4511.
Compléter le schéma :
Le démultiplexeur fonctionne sur le même principe que le décodeur mais ne possède qu'une seule entrée de
données dirigée vers une sortie en fonction du code appliqué sur les entrées de contrôle. Ce circuit
fonctionne comme un aiguilleur.
Signal 40 Hz = Va
0
5V
t
Signal de
commande
0
5V
t
Signal Vs
0
5V
t
V
ACL
0
5V
t
Plaque arrière
E
Q
0
Q1
Q2
Q
3
A0 A1
Entrée de données
Entrées de contrôle