Cégep de Thetford RA Circuits logiques Automne 2009

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1 Voici quelques étapes à suivre pour vous aider à réaliser le projet d afficheur BCD à 7 segments. Ce projet n a rien de compliqué, mais il demande beaucoup de rigueur et une bonne méthode travail. Si vous prenez le temps de lire ce document et de suivre méticuleusement les étapes qui y sont décrites, vous êtes presque assurés de bien réussir votre projet... Bonne chance! Convention : lettres minuscules a,b,c,d,e,f = 7 segments de l afficheur. lettres majuscules A,B,C,D = 4 entrées A étant le bit de poids fort et D le bit de poids faibles. Étape 1 Écrire les équations des segments b à f (individuel) La table ci-dessous montre le cas du segment a «Sortie a». Vous remarquez qu il manque les 6 dernières lignes de la table de vérité; c est normal puisque vous devez faire le montage seulement pour les symboles 0 h à 9 h, on ne vous demande pas de faire de A h à 16 h. Décimal A B C D Sortie a En ce qui concerne le segment «a», on constate qu il y a seulement 2 combinaisons fausses (a = 0) comparé à 8 combinaisons vraies (a = 1). Il est donc beaucoup plus simple de câbler en logique inverse, soit /a, et d inverser le résultat. a = ABCD + ABCD Une fois simplifiée (et inversée) : a = AC( B " D) N.B. les entrées sont volontairement dans l ordre A B C D au lieu de D C B A. Cela est pour vous faciliter la vérification de vos équations avec un générateur de table de vérité (voir étape 3). Étape 2 Simplification des équations (individuel) Probablement l étape la plus «difficile» du projet. Il s agit de simplifier vos équations. Chaque membre de l équipe a 3 équations à faire. Comme l exemple de l étape précédente le montre, vous devez choisir si vous prenez l équation positive (a=1) ou négative (a=0). Il faut choisir l équation la plus courte... ou celle qui se simplifie le plus. Essayez les deux, vous verrez. Le but est d obtenir le circuit équivalent le plus simple possible. Les équations simplifiées sont à remettre dans le rapport. Jean-François Fortier, 29/09/09 1 de 5

2 Étape 3 Vérification des équations (individuel) Avant de commencer le montage sur breadboard, il est très judicieux de vérifier vos équations. Il existe plusieurs générateur (ou «simulateur») du genre sur Internet. Je vous propose celui-ci : es/logic.html Ce simulateur est simple à utiliser, mais il faut convertir l équation dans une syntaxe qu il reconnaît. Tout est mentionné sur cette page. Par exemple AC( B " D) s écrit (a'c'(b^d))' N.B. Le simulateur n accepte pas les lettres majuscules... une petite entorse à notre convention!!! Les équations vérifiées sont à remettre dans le rapport dans le format «texte» du simulateur. exemple : (a'c'(b^d))' (copié/coller du simulateur). Étape 4 Schémas logiques dans Eagle (individuel) Avant de monter quoi que ce soit sur le breadboard, il faut faire les schémas dans Eagle. Ça peut paraître une perte de temps, mais c est tout le contraire! Il sera beaucoup plus facile de faire le montage en partant d un schéma bien fait... De plus, il est presque impossible de débugger un montage dans schéma. Pas de schémas, pas d aide du prof pour débugger! De plus, les schémas sont à inclure dans le rapport. Astuce #1 : Voir mon wiki dans la section Eagle. Il y a une librairie «circuit logique», elle contient les portes logiques TTL nécessaires au projet. Astuce #2 : Vous aurez à transposer vos équations en schémas logiques mais vous devez le faire en respectant les portes logiques à votre dispositions... Vois énoncé du projet. 7400, 7402, 7404, 7408, 7410, 7420, 7421, 7432 et En dessinant avec Eagle, le logiciel attribue automatiquement les numéros de circuit «chip» IC1, IC2, etc et les numéros de «pin» C est donc très facile de faire le montage par le suite. Jean-François Fortier, 29/09/09 2 de 5

3 Par exemple, si on ajoute un inverseur, on obtient dans le schematic «IC1A», ce qui veut dire cellule logique (porte) A du IC (circuit intégré) #1 Les numéros 1 et 2 sont les numéros de «pin» sur le chip physique... la vraie vie! Donc IC1A est le premier inverseur du chip IC1... Les autres inverseurs dans ce chip sont IC1B à IC1F. Lorsqu on ajoute un autre inverseur, Eagle choisit automatiquement la porte logique suivante (IC1B dans ce cas). Astuce : On peut utiliser la commande INVOKE de Eagle pour «invoquer» les cellules logiques suivantes d un chip sans utiliser la commande ADD. 1. Taper invoke (+enter) dans l invite de commande de Eagle. 2. Clic sur un porte logique (l inverseur IC1A dans notre cas). 3. le menu suivant apparaît : 4. Clic sur la deuxième ligne «B 7404 Next...» pour ajouter l inverseur IC1B à votre schéma. Astuce : Servez-vous de l exemple du segment que je vous ai remis au laboratoire #1 Jean-François Fortier, 29/09/09 3 de 5

4 RA Cégep de Thetford Circuits logiques Automne 2009 Étape 5 Montage sur breadboard du segment a (en équipe) En suivant méticuleusement le schéma fourni au laboratoire #1, faites le montage du segment a et des 4 switch d entées A,B,C,D. C est la base de tout le reste du montage. Astuce : Utiliser un code couleur et respecter le. Par exemple rouge et noir pour les alimentations... Vous disposez d au moins 4 couleurs de plus (à voir). Vous pouvez donc utiliser ces couleurs pour que le montage sur le breadboard soir plus clair. Astuce : Les fils doivent circuler à angle droit entre les chips. Ainsi vous serez capable de changer un chip au besoin sans risquer de débrancher un fil par mégarde. Les fils électriques ne sont pas des spaghettis! Courts, droits et «collés» sur la plaquette. Voici un bel exemple : Jean-François Fortier, 29/09/09 4 de 5

5 Astuce : Comme vous aurez besoin partout des entrées A,A,B,B,C,C,D,D une bonne idée serait d utiliser les 8 «strips» dans le haut du breadboard pour ces signaux. A A B B C C D D Étape 6 Compléter le montage des autres segments (individuel) Même si vous travaillez à 2 sur le même breadboard, chaque membre de l équipe doit monter les circuits des 3 segments dont il est responsable. Il est fréquent dans l industrie que deux techniciens se partagent ainsi deux sous-parties d un même projet. Astuce : Vérifiez votre montage avec un multimètre au fur et à mesure que vous progressez. Par exemple, si vous venez de monter ce circuit dont l équation est AB(B " D), vous pouvez vérifier chacune des portes... La pin 3 du IC3 devrait être un ou exclusif entre B et D. On peut vérifier ça avec un multimètre... Ainsi de suite pour le NON-ET (IC1A). C est avantageux de le faire pendant le montage plutôt que d essayer de tout démêler par la suite. En TTL, les niveaux de tension sont les suivant : On peut donc vérifier avec un multimètre (en volt) le niveau logique en n importe quel point du circuit. Il faut mesurer entre la masse de l alimentation 5V (noir) et le point précis du circuit (rouge). En terminant : Ne faites la job de votre co-équipier... Cela ne lui rendra pas service à l examen (théorique et pratique) à la fin du projet. Jean-François Fortier, 29/09/09 5 de 5

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