Compteur numérique - Fabrice Sincère

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M ODULE D ’ ELECTRONIQUE
C OMPTEUR NUMERIQUE V 5.0
On se propose d’étudier un système de comptage à afficheur (en logique TTL), avec :
• un bouton pour incrémenter le compteur
• un bouton de remise à zéro (RESET)
• un bouton d’activation du comptage
A- Partie théorique
A-1- Bascule RS
Etablir en la justifiant, la table de vérité de la bascule suivante :
&
&
S
R
Q
Q

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A-2- Circuit « monostable »
A-2-1- Le circuit intégré NE 555
Il s’agit d’un circuit intégré de 8 broches dont voici le schéma interne simplifié :
Les amplificateurs opérationnels fonctionnent en comparateur :
- si ε > 0 V alors la sortie est au niveau logique 1.
- si ε < 0 V alors la sortie est au niveau logique 0.
A-2-2- Circuit monostable
Le circuit intégré NE 555 est câblé en « monostable » (montage temporisateur).
Une impulsion en entrée déclenche en sortie une temporisation de durée T :
+
-
+
+
+
-
R'
R'
R'
2
6
5
7
3
+V
CC
1
8
+2V
CC
/3
+V
CC
/3
bascule RS
R
S
Q
_
Q

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Oscillogrammes
uE(t)
t
impulsion
uC(t)
Q, uS(t)
0
0
VCC
2VCC/3
VCC/3
1
t
t
T
0
1
Analyse du fonctionnement
Quand Q = 0 : le transistor est saturé et il se comporte comme un interrupteur fermé.
La broche 7 est mise à la masse et la tension aux bornes du condensateur est nulle.
Quand Q = 1 : le transistor est bloqué et il se comporte comme un interrupteur ouvert.
Le condensateur se charge à travers la résistance R
A
.
Quand la tension aux bornes du condensateur atteint 2V
cc
/3, R passe au niveau 1 et Q bascule
au niveau 0 (RESET).
Durée de la temporisation
(Cf. cours d'électrostatique : charge d’un condensateur à travers une résistance)
A l’instant où on crée l’impulsion d’entrée, Q bascule de 0 à 1.
Déterminer l’équation différentielle que vérifie u
C
(t).
Résoudre l’équation différentielle.
En déduire qu’en sortie, le niveau haut est maintenu pendant une durée T ≈
≈≈
≈ 1,1⋅
⋅⋅
⋅R
A
C
B- Etude expérimentale
B-1- Bascule RS
On dispose d’un circuit intégré 74LS00 (quadruple porte
NON ET à deux entrées) pour réaliser la bascule RS.
Un niveau logique S = 0 est obtenu en entrée quand le
bouton poussoir S est au repos.
Un niveau logique S = 1 est obtenu en entrée quand le
bouton poussoir S est appuyé.
Il en va de même pour l’entrée R :

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Si la sortie Q est au niveau logique 1, la LED est allumée.
Si la sortie Q est au niveau logique 0, la LED est éteinte.
Faire vérifier le câblage.
Etablir la table de vérité.
Ne pas décâbler !
B-2- Circuit monostable
Câbler le montage :
Le bouton poussoir sert à créer l’impulsion d’entrée (déclenchement de la temporisation).
Visualiser à l’oscilloscope (en mode ROLL) les tensions u
E
, u
H
puis u
C
(dessiner les
oscillogrammes).
Mesurer la durée de temporisation.
Comparer à la théorie.
Ne pas décâbler !
&
&
S
R
Q
220
47 k
bouton
poussoir
S
+5V
47 k
bouton
poussoir
R
+5V
1
2
3
4
5
6

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B-3- Circuit intégré 74LS90
Câbler le circuit suivant :
L’horloge H est fournie par le circuit monostable précédent (avec 2,2 µF au lieu de 22 µF).
Le monostable intercalé entre le bouton poussoir et l’entrée du 74LS90 sert de circuit « anti-
rebonds ». Pourquoi est-il indispensable ?
Dessiner en concordance de temps les chronogrammes de H, Q
A
, Q
B
, Q
C
et Q
D
.
Que fait le circuit intégré 74LS90 ?
Ne pas décâbler !