3. Compteur synchrone -2011--2012
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Lycée.Feriana // Labo : GE 4éme Sc.T Prof : Mr Raouafi Abdallah
Document élèves ----------------------------- 2012 – 2013 ---------------------- Page 1/8
I. MISE EN SITUATION
Présentation du système technique : Horloge numérique Une des applications les plus courantes des compteurs est l’horloge numérique, c'est-à-dire une
horloge où l’heure du jour est indiquée au moyen de chiffres : deux chiffres pour les heures, deux
chiffres pour les minutes et deux chiffres pour les secondes.
II. RAPPEL
1- Définition d’un compteur :
C’est un dispositif électronique qui résulte de l’assemblage d’un ensemble combinatoire
(………………………….) et séquentiel (…………………..) cadencé par un signal d’horloge H
(information à compter). Le cycle de fonctionnement progresse dans un sens ou dans l’autre :
Sens croissant : ---- ……………..…….
Sens décroissant : ---- ……………..….
Il est possible d’avoir un dispositif qui réalise les deux fonctions.
On rencontre deux types de compteur :
- Compteur …………………………………. (Vu en 3ème Sc.T)
- Compteur …………………………………. (L’objectif de cette leçon)
2- Modulo d’un compteur :
Aussi appelée capacité du compteur, c’est le nombre d’états de sortie du compteur. Pour un
compteur régulier (partant de 0 et avec un pas unitaire : 0, 1, 2, 3 …..), on peut exploiter le
modulo N pour déterminer le nombre de bascules n et on a :
….. < N ≤ …..
Exemple 1: Compteur modulo 7 : …………………………..………………………………………..
Exemple 2: Décompteur modulo10 : …………….…………………………………………………..
On peut déterminer le nombre de bascules autrement : il suffit de convertir en binaire le plus
grand nombre figurant dans le cycle de comptage ; le nombre de bits de ce dernier est égale au
nombre de bascules.
3- Compteur asynchrone :
C’est une mise en cascade de bascules T. Le signal d’horloge est appliqué seulement sur
l’entrée H de la première bascule (sortie de poids le plus faible LSB). Pour les autres bascules,
CHAP : A.3
Leçon : A.3.1
LOGIQUE SEQUENTIELLE « LES COMPTEURS »
Partie : Automatique
Durée : 8 heures
Carte réelle d’une horloge numérique
Remarque : Dans le cas des horloges numériques à pile, le signal d’horloge est fourni généralement par un oscillateur à quartz.
Schéma synoptique d’une horloge numérique
Décodeur
Décodeur
Décodeur
Décodeur
Décodeur
Décodeur
Compteur
Modulo…..
Section des secondes
Horloge
1Hz Compteur
modulo…..
Section des heures
Compteur
modulo…..
Section des minutes
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l’entrée d’horloge de chacune est reliée à la sortie normale ou complémentée de la bascule
précédente et on a :
Remarque : Une bascule T peut être réalisée à base de bascule RS, JK ou D.
4- Tables des transitions des différentes bascules :
Transitions Bascule RS Bascule JK Bascule D
ε : ………………. R = … S = … J = … K = … D = …
δ : ………...……. R = … S = … J = … K = … D = …
μ0 : ……………. R = … S = … J = … K = … D = …
μ1 : ……………. R = … S = … J = … K = … D = …
III. COMPTEUR / DECOMPTEUR SYNCHRONE:
1- Signal d’horloge :
Le signal d’horloge est appliqué simultanément sur
toutes les entrées d’horloge des différentes bascules.
2- Synthèse d’un compteur synchrone :
La méthode de résolution d’un tel problème consiste à :
- Déterminer le nombre nécessaire de bascules à utiliser.
- Etablir la table de comptage et transitions.
- Choisir le type de la bascule et mettre en équations les entrées de commande des
différentes bascules.
- Tracer le logigramme.
3- Exemples d’applications :
Exemple N°1 : Compteur synchrone modulo 6
o Nombre de bascules :
Méthode N°1 : ……………………………………………………….………………………………
Méthode N°2 : …………………………………………………………….…………………………
o Table de comptage et transitions :
Fonction Horloge à FD Horloge à FM
Comptage
Décomptage
Etat actuel Etat futur Transitions
(B)10 Q2n Q1
n Q0 n (B)10 Q2
n+1 Q1 n+1 Q0
n+1 T2 T1 T0
0 0 0 0
1 0 1
2 0
3
4
5
Q B0
Q
H Q B1
Q
Q B2
Q
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o Equations et schéma de câblage :
Choisissons des bascules D:
Logigramme:
Exemple N°2 : Décompteur synchrone dont le cycle pair (6 → 4 → 2 → 0)
o Nombre de bascules : ………………………………………………………………………………
o Table de comptage et transitions :
o Equations et schéma de câblage :
Choisissons des bascules JK:
Etat actuel (Q n) Etat futur (Q n+1) Transitions
(B)10 Q2n Q1
n Q0 n (B)10 Q2
n+1 Q1 n+1 Q0
n+1 T2 T1 T0
0
2
4
6
Q1 Q0
Q2 00 01 11 10
0 … … … …
1 … … … …
D0 = …………………………
Q1 Q0
Q2 00 01 11 10
0 … … … …
1 … … … …
D1 = …………………………
Q1 Q0
Q2 00 01 11 10
0 … … … …
1 … … … …
D2 = …………………………
Q1 Q2
Q0 00 01 11 10
0 … … … …
1 … … … …
J0 = …………………………
Q1 Q2
Q0 00 01 11 10
0 … … … …
1 … … … …
J1 = …………………………
Q1 Q2
Q0 00 01 11 10
0 … … … …
1 … … … …
J2 = …………………………
Q1 Q2
Q0 00 01 11 10
0 … … … …
1 … … … …
K0 = …………………………
Q1 Q2
Q0 00 01 11 10
0 … … … …
1 … … … …
K1 = …………………………
Q1 Q2
Q0 00 01 11 10
0 … … … …
1 … … … …
K2 = …………………………
D0
CLK
Q0 H0
Q0
Q0
S
R
D1
CLK
Q1 H1
Q1
Q1
S
R
D2
CLK
Q2 H2
Q2
Q2
S
R
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Logigramme:
*Autre exemple: Voir Manuel de cours pages 61 et 64.
Activité 1 page 47 (M.A.)
IV. COMPTEUR / DECOMPTEUR synchrone & asynchrone à base de Circuit Intégré:
IV.1- Présentation: La plupart des compteurs intégrés, qu’ils soient synchrone (la plupart des cas)
ou asynchrone présentent des fonctionnalités puissantes telles que :
- la remise à zéro et la remise à pleine capacité ;
- le pré-chargement parallèle ;
- le choix entre le mode compteur ou décompteur ; etc…..
N.B : il est primordial de lire la documentation technique et surtout aux tables de fonctionnement, tables de vérité et aux chronogrammes donnés par le constructeur.
Exemples des compteurs à base des Circuits Intégrés:
Exemple de désignation des broches de CI : 74192
14 : Entrée d’effacement (RAZ). 2, 3, 6 et 7 : sorties de comptage ou de décomptage.
11 : Entrée de chargement parallèle.
1, 9, 10 et 15 : entrées de programmation.
4 : horloge en mode décompteur. 12 : fin de comptage.
5 : horloge en mode compteur. 13 : fin de décomptage.
J0
CLK
Q0 H0
Q0
Q0
K0
S
R
J1
CLK
Q1 H1
Q1
Q1
K1
S
R
J2
CLK
Q2 H2
Q2
Q2
K2
S
R
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IV.2- Exercices d’applications :
Exercice N°1 :
1. Le C.I 74LS293 c’est un compteur binaire asynchrone contenant…...bascules donc à…...bits.
2. Pour obtenir le cycle le plus long l’entrée ………..... doit être connectée à la sortie .……………..
3. Effectuer le câblage suivant de manière à réaliser un compteur asynchrone modulo 12.
4. Pour un compteur binaire asynchrone modulo 42:
a- Déterminer le nombre des bascules à utiliser:………………………………………………………...
b- Justifier le nombre de circuit intégré à utiliser:…...…………………………...…….…………………
c- Déterminer l’équation de RAZ:…………………….………………………….…………………………
Exercice N°2: On donne le CI suivant :
74 HC193 : Compteur / décompteur binaire synchrone.
Travail demandé :
1. Déduire le modulo maximal de ce circuit :…………………....………..…………………………
2. Pour un compteur modulo 27, justifier le nombre de circuit intégré à utiliser :
…………………………………………………………………………………………………………
J
K
CKA Clock
Q
R
QA 9
J
K
K
Clock
Q
R
QB
5
J
K
K
Clock
Q
R
QC
4
J
K
K
Clock
Q
R
QD
8
MR 1 12
CKB MR 2
11
10
12 13
J=K=1
Etat des entrées Données parallèles
Sorties cascade
MR UP DN PL D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 TCU TCD
1 X X X X X X X 0 0 0 0 1 1
0 X X 1 X X X X D0 D1 D2 D3 1 1
0 FM 1 0 X X X X Comptage X X
0 1 FM 0 X X X X Décomptage X X
- FM : front montant du signal d’horloge.
- X : état indifférent (0 ou 1).
Horloge
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3. Compléter le schéma de câblage suivant à fin de réaliser un compteur modulo 6 en utilisant
l’entrée PL puis l’entrée MR pour la remise à 0.
4. Compléter le schéma de câblage suivant à fin de réaliser un compteur modulo 20 en
utilisant l’entrée MR pour la remise à 0 et TCU pour la mise en cascade.
5. Compléter le schéma de câblage suivant à fin de réaliser un compteur modulo 36 en utilisant
l’entrée PL pour la remise à 0 et TCU pour la mise en cascade.
D0 15
Q0 3
D1 1
Q1 2
D2 10
Q2 6
D3 9
Q3 7
UP 5
TCU 12
DN 4
TCD 13
PL 11
MR 14
CI2
74HC193
D0 15
Q0 3
D1 1
Q1 2
D2 10
Q2 6
D3 9
Q3 7
UP 5
TCU 12
DN 4
TCD 13
PL 11
MR 14
CI1
74HC193
D0 15
Q0 3
D1 1
Q1 2
D2 10
Q2 6
D3 9
Q3 7
UP 5
TCU 12
DN 4
TCD 13
PL 11
MR 14
74HC193
D0 15
Q0 3
D1 1
Q1 2
D2 10
Q2 6
D3 9
Q3 7
UP 5
TCU 12
DN 4
TCD 13
PL 11
MR 14
74HC193
D0 15
Q0 3
D1 1
Q1 2
D2 10
Q2 6
D3 9
Q3 7
UP 5
TCU 12
DN 4
TCD 13
PL 11
MR 14
CI2
74HC193
D0 15
Q0 3
D1 1
Q1 2
D2 10
Q2 6
D3 9
Q3 7
UP 5
TCU 12
DN 4
TCD 13
PL 11
MR 14
CI1
74HC193
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Exercice N°3:
On donne le chronogramme de fonctionnement du compteur / décompteur en circuit intégré 4510.
I. Etude sur un seul circuit intégré 4510 :
Compléter les tableaux suivants :
II. Etude sur deux circuits intégrés 4510 liés en cascade: Compteur modulo 24.
1. Justifier le nombre de circuit intégré à utiliser :…...…………...……...……….………………………
2. Déterminer l’équation de RAZ :……………………………………………….…………………………
3. Compléter alors le schéma de câblage ci-dessous, et d’afficher le nombre 15 à chaque
impulsion sur un bouton poussoir (chargement parallèle).
4. Lors de simulation, mettre CI=0 et déduire son rôle :…………………………………...……….……
CE
PL
CP
U/D
MR
P0
P1
P2
P3
Q0
Q1
Q2
Q3
TC
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 9 6 7 0
Mot binaire
(P4P3P2P1)
Etats des
entrées
Mot binaire
(Q4Q3Q2Q1)
Mot
décimal
0 1 0 1 MR=0 et PL=1 ………………… ……………
MR=1 et PL=0 ………………… ……………
Modulo maximal Mode de fonctionnement
…………………………. ………………………………….……….
Mode compteur Mode décompteur
…………………………. ………………………………….……….
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X : Etat indifférent (0 ou 1).
H : 1 logique. L : 0 logique.
BIN : Mode binaire. DEC : Mode décimal.
+V
cc
CU : CiCrcuit Unité
CD : Circuit Dizaine
Horloge
CU CD
BON T
RAVAIL
CU: Circuit Unité
CD: Circuit Dizaine
…… ……
HORLOGE
+V
cc
Exercice N°4: Extrait de document technique de circuit intégré 4029.
1- Déduire le modulo maximal de deux circuits en cascade en mode BCD : …………..…..………….………
2- Déduire le modulo maximal de trois circuits en cascade en mode Binaire : ……….……….………
3- Justifier le nombre de CI à utiliser pour réaliser un compteur modulo 10 pour les deux modes.
**Mode binaire : …………………..…………..…… **Mode BCD : …………………………………..……
4- Compléter, les schémas de câblages suivants à fin de réaliser un compteur binaire modulo 10, un
compteur BCD modulo 5 puis un décompteur binaire modulo 8.
5- Compléter le schéma de câblage à fin de réaliser un même compteur modulo 14 en mode BCD.