Disposition des segments

Chaque segment est constitué d’une Led qui émet de la lumière lorsqu’elle est traversée par un courant.

En plus des sept (7) segments, l’afficheur peut contenir un ou deux points décimaux.

         Afficheur « anode commune »

         Afficheur « cathode commune »

         Décodeur DCB-7 segments :  un décodeur DCB-7 segments accepte en entrée les 4 bits DCB (décimal codé binaire) et rend actives les sorties qui vont permettre de faire passer un courant dans les segments qui forment le chiffre décimal correspondant.

Principe du décodage binaire-décimal pour afficher les chiffres 0, 1, 2 et 3 sur un afficheur sept segments :

0) les segments a, b, c, d, e et f doivent s’allumer

1) les segments b et c doivent s’allumer

2) les segments a, b, d, e et g doivent s’allumer

3) les segments a, b, c, d et g doivent s’allumer

Table de vérité :

Diagramme de Karnaugh

Décodeur DCB-7 segments intégré (7447) : ce décodeur pilote un afficheur à Leds à 7 segments. Les anodes des diodes « Leds » de l’afficheur sont toutes réunies à + Vcc (+ 5V). Leurs cathodes sont connectées au travers de résistances limitatrices de courant aux sorties appropriées du décodeur. Celui-ci à des sorties qui sont vraies au niveau bas. Les afficheurs sept segments à leds peuvent nécessiter entre 10 mA et 40 mA par segment, selon leur type et leur taille.

Le décodeur DCB-7 segments intégré (7447) possède en plus trois entrées de contrôle :

        LT (Lamp Test) qui force à « ZÉRO » toutes les sorties lorsqu’elle est au niveau bas (tous les segments de l’afficheur sont alors allumés).

        RBI (Ripple Blanking Input) qui efface l’afficheur lorsqu’elle est au niveau bas et que le chiffre zéro se présente à l’entrée DCBA (zéro n’est pas affiché).

        BI/RBO (Banking Intput/Ripple Blanking Output) qui forcent à « UN » toutes les sorties lorsqu’elle est au niveau bas (tous les segments de l’afficheur sont alors éteints).

Les compteurs asynchrones sont simples à réaliser mais ils causent des retards de propagation.

Dans les compteurs synchrones, toutes les bascules sont déclenchées simultanément (en parallèle) par les impulsions d’horloge d’entrée.

Étant donné que les impulsions d’horloge sont appliquées à toutes les bascules, il doit y avoir un certain mécanisme qui indique quand une impulsion d’horloge doit faire commuter une bascule ou la laisser dans le même état. On réalise un tel mécanisme en utilisant les entrées J et K.

La bascule A doit changer d’état à chaque front descendant (FD). C’est pour cette raison que ses entrées J et K sont gardées à 1.

La bascule B doit changer d’état à chacun des FD survenant quand A = 1.

La bascule C doit changer d’état à chacun des FD survenant lorsque A = 1 et B = 1.

La bascule D doit changer d’état à chacun des FD survenant lorsque A = 1 et B = 1 et C = 1.

Si on compare ce montage avec son équivalent asynchrone, on peut relever les différences suivantes :

         Les entrées CLK de toutes les bascules sont raccordées ensemble afin que le signal d’horloge arrive simultanément sur toutes les bascules.

         Seule la bascule A a ses entrées J et K en permanence à 1. Les entrées J et K des autres bascules sont commandées par une certaine combinaison de bascules.

         Le compteur synchrone nécessite plus d’éléments que le compteur asynchrone.

Chronogramme :

Plusieurs compteurs réalisés en circuits intégrés sont pré-réglables ; on veut dire par-là qu’il est possible d’installer dans le compteur en tout temps, un nombre de départ.

 Procédure :

         Appliquez la valeur du nombre recherché aux entrées de données parallèles P3, P2, P1 et P0.

         Amenez momentanément à 0 la borne chargement parallèle

Cette procédure réalisera le transfert parallèle des niveaux sur P3, P2, P1 et P0 respectivement dans les bascules D, C, B et A indépendamment des entrées J, K et Clk.

Ce type de réglage est dit asynchrone.

Exemple de compteur pré-réglable : 74160 (compteur à décade) qui compte de 3 à 8

Carry output est une impulsion produite lorsque le compteur passe à 9

Exercice : Construisez un compteur modulo-8 synchrone (compte de 0 à 7)

Exemple : Compteur de 0 à 59 avec le 74160

C’est comme éléments de mémorisation de données ou d’informations que les bascules sont les plus utilisées. Le stockage de données a généralement lieu dans des groupes de bascules appelés “registres”.

1.      Registre à décalage : un registre à décalage consiste en un assemblage de bascules commandées par une horloge commune. L’information est décalée en série d’une extrémité à l’autre du registre. De ce fait, le registre à décalage comprend généralement une seule entrée de données et une seule sortie en plus de l’entrée d’horloge comme le montre la figure suivante.

2.      Transfert de l’information : la manipulation qu’on fait subir aux données conservées dans des bascules ou des registres est le transfert. Par transfert, on entend l’échange de données d’un registre à l’autre. Il existe quatre façons de transférer de l’information pour l’écriture et la lecture dans un registre :

         Écriture série, lecture série : système lent si on désire charger ou lire le contenu d’un registre de plusieurs bits.

         Écriture série, lecture parallèle : l’information est chargée un bit à la fois, ce qui correspond à une interface lente pour un équipement rapide (ligne de communication-ordinateur).

         Écriture parallèle, lecture série : l’information est lue un bit à la fois, ce qui correspond à une interface rapide pour un équipement lent (ordinateur-ligne de communication).

         Écriture parallèle, lecture parallèle : méthode plus rapide, car l’information peut être transférée en une seule impulsion d’horloge.

3.      Rotation : dans un registre à décalage, le bit présent à la sortie n’est plus mémorisé et cela devient parfois un inconvénient. Dans certaines situations, on veut lire le contenu du registre tout en le préservant. Il devient possible de le faire à l’aide d’une contre réaction en renvoyant la sortie d’un registre à décalage vers l’entrée. Cette option demande cependant l’ajout d’une entrée “MODE” pour commander soit la rotation, soit l’enregistrement des données en série.

5.      Horloge manuelle : pour vérifier le fonctionnement des registres en laboratoire, on a besoin d’une horloge manuelle c’est-à-dire des impulsions générées à partir d’un bouton poussoir.

6.      Registre à décalage universel (7495) : il consiste en bascules RS dont les entrées sont sollicitées par des portes qui réalisent une fonction logique dépendante du raccordement externe. Il devient essentiel d’analyser la table de vérité pour connaître les conditions de mise en marche en série ou en parallèle.

Remarquer la présence de deux entrées d’horloge reliées avec la borne “MODE CONTROL” qui permettent de sélectionner un fonctionnement en série ou en parallèle.

Le 7495 offre la possibilité d’utiliser une fréquence d’horloge plus élevée pour le mode parallèle “Clock 2” et une fréquence d’horloge plus faible pour le mode série “Clock 1”. Le signal d’horloge peut aussi être branché en commun avec les entrées pour osciller à la même fréquence indépendamment du mode de fonctionnement. 

Voici l’essentiel de l’analyse de la table de vérité de la page suivante:

         Si l’entrée “mode control” = 0

       L’entrée série devient active, permettant à un bit d’être chargé

       L’horloge 1 commande les bascules

       Le registre réalise l’opération de décalage à droite

       La sortie D fait office de sortie série

         Si l’entrée “mode control” = 1

       Les entrées parallèles deviennent actives, permettant à un mot de 4 bits d’être chargé

       L’horloge 2 commande les bascules

       Le registre mémorise le mot et le rend disponible sur les sorties parallèles

       Le décalage à gauche s’effectue seulement si l’on connecte QB à A, QC à B et QD à C, l’entrée série devient alors l’entrée D.

1.      Multiplexeur ou sélecteur de données : c’est un circuit logique ayant plusieurs entrées de données mais une seule sortie qui communique ces données. L’aiguillage de l’entrée de données qui nous intéresse vers la sortie est commandé par une entrée de sélection “select” appelée parfois “entrée d’adresse”.

1.1.   Conception d’un circuit logique ayant deux signaux d’entrée A et B et une entrée de commande S et dont le fonctionnement respecte les exigences exprimées dans la table de vérité suivante.

1.2.   Application : système d’alarme

1.3.   Multiplexeur intégré à 8 entrées (74151)

Un code 000 raccorde l’entrée D0 à la sortie Y

Un code 001 raccorde l’entrée D1 à la sortie Y

Un code 111 raccorde l’entrée D7 à la sortie Y

Table de vérité

 2.      Démultiplexeur : un multiplexeur est sollicité par plusieurs entrées, mais ne transmet qu’une de ces dernières à la sortie. Un démultiplexeur effectue l’opération inverse : il n’a qu’une seule entrée qu’il dirige vers une sortie parmi plusieurs. 

2.1.   Démulltiplexeur intégré à 8 voies de sortie (74138)

Lorsqu’une sortie est sélectionnée, il y transfert de la donnée d’entrée qui est ici un niveau logique 0.

2.2.   Table de vérité 

Un code 000 raccorde l’entrée (niveau logique 0) à la sortie Y0

Un code 001 raccorde l’entrée (niveau logique 0) à la sortie Y1

Un code 111 raccorde l’entrée (niveau logique 0) à la sortie Y7

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