CHAPITRE II : SYSTEMES SEQUENTIELS : LES BASCULES

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1 CAPITE II : YTEME EUENTIEL : LE BACULE I. Foncion mémoire élémenaire. Inroducion Un inerrupeur, qui commande l allumage e l exincion d une lampe élecrique es une mémoire mécanique. L informaion es conservée après la dispariion de la pression du doig. On peu remplacer la pression du doig par l appariion d une ension aux bornes d une bobine qui agira sur un conac à accrochage. es composans saiques, son uilisés pour mémoriser des informaions en echnologie élecronique. uelle que soi la echnologie uilisée élecrique, pneumaique ou élecronique la foncion mémoire es maérialisée par une ou deux enrées complémenaires e par une ou deux sories complémenaires. E E E E E E 2 emarques : Toues les foncions logiques créen un reard qui es généralemen faible. 2. Mémoire monosable a. éfiniion Une mémoire monosable es une mémoire qui possède un seul éa sable. a. Exemples Elecrique: (Minuerie à balancier) Une impulsion sur un bouon poussoir excie une bobine qui aire un balancier, celui-ci ferme un conac qui s ouvre à la fin des oscillaions. OUEGUEMMI.N. IANI.W

2 Conac rearder Figure: Exemple élecrique Elecronique : (Minuerie élecronique) Une impulsion sur un bouon poussoir acive un circui inégré qui se désacive de luimême après un cerain emps préréglé par l uilisaeur. Exemple pneumaique : (Commande d un vérin simple effe) La sorie de la ige d un vérin simple effe se produi à la suie d une impulsion sur un bouon poussoir ; le reour s effecue après relâchemen. 3. Mémoire bisable Figure2: Exemple pneumaique La mémoire bisable es une mémoire qui présene deux éas sables, elle peu êre : Elecrique el que la foncion mémoire (marche - arrê) commandée par une bobine. Pneumaique el que le disribueur 5/2 qui commande un vérin à double effe. Elecronique el que la bascule avec : - enrées d enclenchemen (e) ou mise à. - enrées de déclenchemen (ese) ou mise à 0. Cee mémoire possède deux sories complémenaires e. Exemple d'uilisaion: OUEGUEMMI.N. IANI.W 2

3 i nous désirons commander un sysème logique à l'aide d'un inerrupeur, un défau imporan apparaî: Le rebond. Pour supprimer ce défau (rebond), on réalise le monage suivan à l'aide de bascule à arrê prioriaire. II. éfiniion Un sysème es di séqueniel si son comporemen dépend non pas simplemen de la combinaison appliqué au niveau de ses enrées mais aussi de son éa anérieur. Un sysème es un sysème doué de mémoire. a concepion demande la connaissance, en plus des variables primaires d'enrée (donné par le cahier des charges), d'aures variables dies secondaires e qui son responsable de rappeler le sysème de son éa présen. III. Bascules asynchrones. éfiniion Les bascules son des mémoires bisables (deux éas logiques). Le passage d un éa à un aure es ordonné par un ou deux signaux de commande. Les bascules son aussi des mémoires élémenaires. Une bascule possède deux éas de foncionnemen : = 0 = e = = 0. On di qu une bascule es au niveau au (éa noé ou ) ou au niveau bas (Éa 0 noé L ou 0). E E 2 Enrées ories Par convenion on uilise souven une logique die "posiive" où l'on es considère que la bascule es à l'éa quand es elle-même dans ce éape. emarque: uand on parle de la sorie, sans préciser de laquelle il s'agi, c'es la sorie qu'il convien de considérer On disingue 4 grands ypes de bascules:,, T e K. 2. Bascules OUEGUEMMI.N. IANI.W 3

4 Le erme de bascule vien des leres employées pour désigner les deux enrées de la bascule, ces leres correspondan aux abréviaions respecives de ese e e qui signifie mere la sorie à 0 e à. Une elle bascule es égalemen qualifiée de bisable car elle présene deux éas sables. En résume (e en logique posiive): si= e =0 alors = si=0 e = alors =0 a. Logigramme Figure3.a: à l'aide des pores NAN b. Table de vérié Figure3.b: à l'aide des pores NO Figure3.c: ymbole bascule n n+ n+ escripion Ea précèden Ea précèden Enclenchemen 0 0 Mainien à Mainien à éclenchemen 0 φ φ Indéerminé φ φ Indéerminé c. Equaion n n+ = n + d. Applicaion des bascules (ysème ani-rebond) OUEGUEMMI.N. IANI.W 4

5 Les bascules peuven servir à des nombreuses applicaions nécessian la mémorisaion d un bi (regisres.) ; à ire d exemples on peu décrire son uilisaion comme disposiif ani-rebond. +5 V E +0 V E 2 V E2 +5 V uand on ouvre ou on ferme un inerrupeur, ses conacs rebondissen, provoquan une série d ouverures/fermeures rès approchées avan que le fermeure ou l ouverure ne soi définiivemen éablie. a b V a V b upposons que nous soyons, au emps 0, dans la siuaion ou l inerrupeur I es en posiion a ; soi (e)= e =0 donc =. A l insan on acionne l inerrupeur e passe alors de l éa à l éa 0 andis que (ese) passe de 0 à donc =0. A l insan 2 le conac rebondi e se siue enre a e b, nous passons alors à la siuaion ou =0,=0 e donc n+ = n ; c es la posiion mémoire de la bascule. A l insan 3 le conac es à nouveau en b e déermine donc =0,= e donc =0 ec A l insan 4, on ferme l inerrupeur I, là aussi les rebonds sur le conac son sans effe selon les principes déerminés précédemmen. 3. Bascule OUEGUEMMI.N. IANI.W 5

6 La bascule es à une seule enrée decommande noée. la sorie recopian avec un cerain reard (elay) la donnée (aa) d enrée. a. Logigramme Figure4.a: à l'aide des pores NAN Figure4.b: à l'aide des pores NO b. Table de vérié n n+ n+ escripion Mainien à éclenchemen 0 0 Enclenchemen 0 Mainien à 0 La bascule élimine la mémorisaion e les cas indéerminés de la bascule c. Equaion n n+ = 4. ynhèse de marche /Arrée a. Logigramme En appliquan des impulsions d un niveau hau () aux bornes des enrées, la bascule en NON-ET sera représené par le schéma suivan: OUEGUEMMI.N. IANI.W 6

7 b. Table de ransiion de la bascule Transiion n+ escripion Noaion n Mémorisaion μ 0 Enclenchemen ε éclanchemen δ emarque : La condiion = = 0 es équivalene à vouloir mere la bascule à la fois à e à 0 ; Ce qui provoque des résulas imprévisible indéerminé. Elle ne doi jamais servir. c. Tableau de Karnaugh d. Marche prioriaire Equaion: n+ = +. n e. Arrê prioriaire Equaion: n+ = ( + n ) CI conenan des bascules : Le CI74L279 es un bisable quadruple. CI conenan des bascules LATC: CI74L75 es un bisable LATC quadruple. CI conenan des bascules : CI74AC74 conien deux bascules à fron monan e son munies d'enrées asynchrones de niveau valide bas. CI conenan des bascules K: CI74AC2 conien deux bascules K à fron descendan munies d'enrées asynchrones de niveau valide bas. Applicaion eux formes d onde son appliquées aux enrées d une bascule en NON-ET. oi au dépar n = 0. Trouver la forme d onde de la sorie n+. OUEGUEMMI.N. IANI.W 7

8 5. Bascules ynchrones a. Présenaion La bascule ne perme pas de conrôler les insans de commuaion des sories e. Cela peu êre un inconvénien dans le cas d'une cascade de bascule où ceraines informaions risquen d'êre perdues à cause des emps de propagaions e des emps de moné des signaux. Au conraire une bascule synchrone sera piloée par un signal exerne appelé orloge e qui lui délivre des impulsions périodiques. On di qu'il y a synchronisaion des basculemens sur les impulsions d'horloge. : horloge agissan pendan oue la durée du niveau hau. : horloge agissan pendan oue la durée du niveau bas. : horloge agissan pendan oue le fron descendan. : horloge agissan pendan oue le fron monan. e e e 2 Bascule déclenchée au fron descendan e 2 Bascule déclenchée au fron monan IV. Bascules synchrones. Bascules synchrones() La bascule synchrone possède deux enrées de données [ (se) e ( rese ) ] e une enrée de synchronisaion. L éa de sorie es déerminée par les enrées e n apparaî qu au momen où se produi la ransiion dans le signal d horloge ymbole - es son des enrées asynchrones de forçages. - e son des enrées synchrones qui dépenden de. OUEGUEMMI.N. IANI.W 8

9 Table de vérié Foncionnemen n+ emarques x x n Mémorisaion Applicaion n Mémorisaion ynchrone Mise à Mise à Ne pas employer 0 x x x Forçage à Asynchrone 0 x x x 0 Forçage à 0 x x x - Ea insable Table de vérié simplifiée n+ n 0-2. Bascules K synchrones La bascule K synchrone possède deux enrées e K [(ump, sau à un) e K (Kill, mise à 0)] e une enrée de synchronisaion. e K commande l éa de la bascule. Conrairemen à la bascule précédene, la condiion = K = ne donne pas lieu à une condiion indéerminée : mais par conre la bascule passe oujours à l éa opposé à l arrivée du fron du signal d horloge : c es le mode de basculemen. K K ymbole - es son des enrées asynchrones de forçages. - e K son des enrées synchrones K qui dépenden de. OUEGUEMMI.N. IANI.W 9

10 Table de vérié Foncionnemen K n+ emarques x x n Mémorisaion n Mémorisaion ynchrone Mise à Mise à n Ne pas employer 0 x x x Forçage à Asynchrone 0 x x x 0 Forçage à 0 x x x - Ea insable Table de vérié simplifiée Table des ransiions K n+ n 0 n K n n Applicaion K OUEGUEMMI.N. IANI.W 0

11 Tableau de Karnaugh K Equaion de n+ en foncion de,k e n n+ = n + K n 3. Bascule synchrone : La bascule synchrone es déclenchée par le signal d horloge. L unique enrée (aa) déermine l éa de la bascule. La sorie prend la même valeur que celle présene à l enrée quand le signal d horloge effecue une ransiion. On rouve dans le commerce deux ypes de bascule : - Une bascule à verrouillage (LATC ; Commande par niveau logique). - Une bascule à commande par fron ( Edgeriggered ). a. Bascule LATC Cee bascule présene deux enrées e. Le foncionnemen de cee bascule es le suivan: - i = 0 n+ = 0. - i = n+ = Cee bascule ne foncionne pas par fron mais elle foncionne selon le niveau logique de. ymbole b. Bascule à commande par fron Table de vérié Foncionnemen n+ emarque 0 X n n Mémorisaion ynchrone 0 0 Mise à 0 Mise à Table de vérié simplifiée 0 n+ 0 OUEGUEMMI.N. IANI.W

12 Table de ransiion n n Tableau de Karnaugh Applicaion N.B. : On peu réaliser une bascule synchrone à parir des bascules K ou en ajouan un inverseur sur les enrées K ou Equaion: n+ = OUEGUEMMI.N. IANI.W 2

13 4. Bascule T synchrone La bascule T synchrone es déclenchée par le signal d horloge. L unique enrée T (Trigger) commande l éa de la bascule. La sorie change d éa chaque fois que l enrée T passe à l éa logique e conserve son éa le rese du emps. ymbole Table de vérié Table de ransiion T T n+ 0 n n T n n Tableau de Karnaugh T Equaion: n+ = T n + T n n+ = T n N.B. : On peu réaliser une bascule T synchrone à parir de bascules K. Les enrées e K doiven êre au niveau logique. On di que la bascule K es une bascule universelle. OUEGUEMMI.N. IANI.W 3

14 T = K Applicaion La bascule T réalise la divisionpar 2 de la fréquence. Exercice: éaliser une bascule T à parir d'une bascule. 5. Les bascules maîre- esclave Une aure classe de bascules es celle des composanes maîre-esclave. Bien qu'on le rerouve encore dans plusieurs équipemens exisans, ce ype de bascule fai progressivemen place aux composans à déclenchemen par fron posiif ou négaifs. ans ces bascules, les données son enrées lors du fron avan du signal d'horloge, mais la sorie ne reflèe l'éa d'enrée que lors du fron arrière. Par conséquen, la bascule maîre-esclave ne perme pas le changemen des données lorsque le signal d'horloge es à l'éa valide. horloge K maîre esclave OUEGUEMMI.N. IANI.W 4

15 Table de vérié: Enrées ories Observaions K 0 0 Aucun changemen 0 0 Ea Ea Basculemen = impulsion du signal d'horloge. = niveau de sorie avan l'impulsion du signal d'horloge. ymbole logique de la bascule maîre-esclave déclenchée par impulsion. K K OUEGUEMMI.N. IANI.W 5

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