Codes Numériques et Examen du Code utilisé par un Compteur :
Dans cette pratique, nous allons
traiter de trois sujets étroitement liés : les codes, les décodeurs et
les afficheurs.
Les codes sont des systèmes
permettant la représentation d'informations sous forme de signaux électriques.
Les décodeurs sont des circuits qui
convertissent une information codée pour le rendre plus explicite.
Les afficheurs sont des dispositifs
permettant de visualiser des informations logiques.
1. - LES CODES
1. 1. - INTRODUCTION
"L'agent secret ouvrit la lettre,
la déchiffra puis la détruisit. Les instructions avaient été très
clairement...".
Que de fois avez-vous lu ce genre de
phrases ou vu une scène de film reproduisant ce fait !
L'agent secret réussit à déchiffrer
le message parce qu'il connaissait le code avec lequel il a été rédigé.
En effet, tout langage est un code.
Par exemple, une conversation qui se déroule entre deux Russes est incompréhensible
à la majeure partie des Français, bien que les deux interlocuteurs se
comprennent puisqu'ils parlent la même langue.
A partir de ces exemples, il est
possible de déduire la règle suivante :
un code, pour être valable, doit être connu aussi
bien de celui qui l'émet que de celui qui le reçoit.
Dans les circuits numériques également,
les signaux électriques représentant l'information à traiter sont codifiés.
Il est donc très important de connaître
le code utilisé puisque ce "langage" permet la communication entre circuits
numériques.
Les codes sont nombreux, mais ils
reposent tous sur le fait qu'un signal électrique en électronique numérique
ne peut posséder que deux niveaux logiques seulement ; à savoir un
niveau L ou un niveau
H.
L'ensemble des codes utilise donc
les chiffres 0 et
1
qui correspondent aux deux niveaux logiques L
et H.
Dans cette pratique, vous allez
examiner les codes numériques, c'est-à-dire ceux qui servent à représenter
les nombres.
Ceux relatifs à la transmission de
lettres ou de messages du type utilisé par le télégraphe ne se seront pas traités.
Prélevez les composants suivants
dans l'ensemble du matériel, en votre possession.
deux résistances de 220 W
- tolérance 5 %
deux résistances de 4700 W
- tolérance 5 %
une résistance de 1 MW
- tolérance 5%
un condensateur électrolytique
au tantale de 1 µF - 10 V
une diode 1N 4148
deux transistors BC 238 (ou type
équivalent)
deux afficheurs TIL 311
un circuit intégré MM 74C00
un circuit intégré MM 74C02
un circuit intégré MM 74C08
un circuit intégré MM 74C42
un circuit intégré MM 74C154
un circuit intégré MM 74C163
un circuit intégré MM 74C193
3. - PREMIÈRE EXPÉRIENCE : EXAMEN DU CODE
UTILISÉ PAR UN COMPTEUR
Dans la
pratique 9, vous avez examiné différents types de compteurs. A chaque
combinaison des niveaux des sorties, correspond un état déterminé du
compteur. Cet état vous permet de connaître le nombre d'événements totalisés
par le compteur.
Les nombres assignés à ces différents
états pourraient résulter d'un choix tout à fait arbitraire ; en fait,
il n'en est rien car ces nombres sont relatifs à un code bien défini.
Pour vérifier ce fait, vous allez
utiliser le compteur synchrone modulo 16 de
type MM 74C163.
3. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT
a) Enlevez de la matrice et
du groupe de connecteurs toutes les liaisons et les composants relatifs à la
dernière expérience.
b) Mettez l'interrupteur du
digilab sur la position "OFF" et branchez
la fiche dans la prise secteur.
c) Introduisez le circuit intégré
MM 74C163
dans la matrice et effectuez les
raccordements comme indiqué à la figure 1-a.
Le schéma électrique du montage
effectué est indiqué à la figure 1-b.
Le compteur est câblé de la façon
suivante :
Les entrées CET
et CEP sont au niveau
H,
le compteur est ainsi validé.
L'entrée LOAD
est au niveau H, donc inactive ;
les entrées IN1, IN2, IN3
et
IN4 ne peuvent jouer aucun rôle.
L'horloge est reliée au contact
P0; chaque impulsion sur le bouton P0
fera donc avancer l'état du compteur.
L'entrée CLEAR est reliée au
contact P1
; au repos, l'entrée CLEAR sera
inactive. En appuyant sur P1
puis sur P0
(l'entrée CLEAR est synchrone), le
compteur sera mis à zéro.
Les quatre sorties
Q1,
Q2, Q3 et Q4 sont reliées
respectivement aux quatre LED L0, L1, L2
et L3.
3. 2. - ESSAI DE FONCTIONNEMENT
a) Mettez sous tension le
digilab.
L'état des quatre sorties est aléatoire.
b) Appuyez sur
P1 puis sur P0 en maintenant
l'appui sur les deux boutons un court instant.
Le compteur est prépositionné à zéro.
c) Appuyez sur
P0,
la LED L0
s'allume.
d) Appuyez à plusieurs
reprises sur P0. Observez à chaque fois
l'indication des LED.
Souvenez-vous qu'une
LED
allumée correspond à un niveau
H
et qu'une LED éteinte correspond à un
niveau L.
Notez le niveau des sorties à
chaque fois. Vous obtenez la table de la figure 2.
Fig. 2. - Niveaux des tensions des
quatre sorties obtenus en appuyant sur P0.
Nombre
de pressions sur P0
Q4
Q3
Q2
Q1
0
L
L
L
L
1
L
L
L
H
2
L
L
H
L
3
L
L
H
H
4
L
H
L
L
5
L
H
L
H
6
L
H
H
L
7
L
H
H
H
8
H
L
L
L
9
H
L
L
H
10
H
L
H
L
11
H
L
H
H
12
H
H
L
L
13
H
H
L
H
14
H
H
H
L
15
H
H
H
H
e) Mettez le digilab hors
tension. Jusqu'à présent, vous n'avez rien observé de nouveau que vous n'ayez
déjà vu dans la pratique précédente.
Toutefois, vous allez mettre en évidence
le code utilisé par ce compteur.
Pour cela, vous allez remplacer le
niveau L par le chiffre 0
et le niveau H par le chiffre
1.
Vous obtenez la table de la figure 3.
Fig. 3. - Table obtenue
à partir de la table de la figure 2 en remplaçant les lettres H
et L respectivement par les chiffres
1 et 0.
Nombre
de pressions sur P0
Q4
Q3
Q2
Q1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
2
0
0
1
0
3
0
0
1
1
4
0
1
0
0
5
0
1
0
1
6
0
1
1
0
7
0
1
1
1
8
1
0
0
0
9
1
0
0
1
10
1
0
1
0
11
1
0
1
1
12
1
1
0
0
13
1
1
0
1
14
1
1
1
0
15
1
1
1
1
Observez attentivement cette table,
ligne par ligne.
Il vous apparaît que pour chaque
nombre de pressions sur P0 (qui est un
nombre décimal), est écrit en correspondance le même nombre en code binaire.
Le chiffre le plus significatif (MSB)
correspond à Q4
et celui le moins
significatif (LSB) à
Q1.
En commençant par le haut de la
table, on trouve :
00002
= 0 x 23 + 0 x 22 +
0 x 21 + 0 x 20
= 0 x 8 + 0 x 4 + 0 x 2 + 0 x 1 = 010
00012
= 0 x 23 + 0 x 22 +
0 x 21 + 1 x 20
= 0 x 8 + 0 x 4 + 0 x 2 + 1 x 1 = 110
00102
= 0 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20
= 0 x 8 + 0 x 4 + 1 x 2 + 0 x 1 = 210
et ainsi de suite jusqu'au nombre
1111
de la dernière ligne.
Rappelez-vous que la conversion d'un
nombre décimal en un nombre binaire s'effectue par divisions successives.
Par exemple, pour convertir le
nombre décimal 12
en
nombre binaire, on procède de la façon suivante :
Le nombre binaire est obtenu en
lisant les restes du bas vers le haut, dans le cas présent :
1210
= 11002.
En conclusion, il apparaît que ce
compteur utilise le code binaire.
Avec cette expérience, il suffit
d'observer l'état des LED (allumée ou éteinte)
pour connaître la représentation en code binaire du nombre d'impulsions
parvenues au compteur.
Dans la figure 4, les
16
combinaisons possibles de ce compteur sont représentées par l'état
correspondant des LED et le nombre décimal
associé à cet état.
Codes Numériques
un code, pour être valable, doit être connu aussi
bien de celui qui l'émet que de celui qui le reçoit.
.gif)
; chaque impulsion sur le bouton P0
fera donc avancer l'état du compteur.
; au repos, l'entrée CLEAR sera
inactive. En appuyant sur P1
puis sur P0
(l'entrée CLEAR est synchrone), le
compteur sera mis à zéro.
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