Examen du Compteur Intégré MM 74C163 et Comme Compteur Modulo 10 :
6. - CINQUIÈME
EXPÉRIENCE : EXAMEN DU COMPTEUR INTÉGRÉ MM 74C163
Avec l'expérience précédente,
vous avez examiné un circuit compteur synchrone assez complexe. En effet, ce
dernier était constitué de plusieurs bascules et portes logiques.
Ces compteur synchrones ou
asynchrones existent sous forme de circuits intégrés.
Dans cette expérience, vous allez
examiner l'un de ces circuits intégrés. C'est le compteur synchrone modulo
16 MM 74C163.
C'est un compteur quatre bits
pouvant avoir seize combinaisons différentes
sur ses 4 sorties.
Le circuit MM
74C163 présente l'avantage d'être prépositionnable sur n'importe
quelle combinaison du compteur.
La figure 13 présente le schéma
logique de ce circuit et la figure 14, le schéma de brochage de ce même circuit.
Ce circuit est constitué de
quatre
bascules D et d'un réseau combinatoire
permettant un mode de fonctionnement synchrone.
Vous découvrez sur la figure 13 une
nouvelle symbolisation de porte logique. Celle-ci est représentée à la figure
15. Il s'agit de la fonction OU - Exclusif
(EX
- OR) et de la fonction NOR - Exclusif
(EX - NOR).
Vous remarquez que ce compteur est
plus évolué et plus complexe que celui examiné précédemment.
Il possède en effet trois entrées
supplémentaires et une nouvelle sortie.
Les entrées ENABLE
P et ENABLE T (notées également
CEP et
CET)
sont des entrées de validation du compteur. Elles doivent être au niveau H
pour que le circuit fonctionne en mode comptage.
Elles sont utilisées quand
plusieurs compteurs sont reliés en cascade.
Pour prépositionner le compteur,
trois conditions sont requises.
Tout d'abord, il faut appliquer les
niveaux logiques souhaités sur les quatre entrées IN1,
IN2, IN3 et IN4.
Il faut également que l'entrée
LOAD
soit au niveau L.
Le transfert sur les quatre sorties
s'effectuera au front actif de l'horloge.
L'entrée CLEAR
est l'entrée de remise à zéro. Elle est active au niveau
L et permet de mettre au niveau
L
les quatre sorties.
Cependant, comme l'entrée
LOAD,
elle est synchrone ; c'est-à-dire qu'il faut une impulsion d'horloge
active pour qu'elle soit prise en compte.
Il existe aussi le circuit intégré
MM 74C161 qui possède les mêmes caractéristiques.
Cependant, son entrée CLEAR est asynchrone,
agissant dès qu'elle est portée au niveau
L.
La sortie CARRY
est généralement utilisée quand plusieurs compteurs sont reliés en cascade.
En effet, elle passe au niveau
H
quand les quatre sorties passent ensemble au niveau
H.
6. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT
a) Enlevez l'ensemble des
liaisons relatives au montage précédent, ainsi que les circuits intégrés
situés sur la matrice.
b) Insérez le circuit intégré
MM 74C163 sur la matrice et effectuez les
raccordements indiqués à la figure 16-a.
Le schéma électrique du circuit réalisé
est indiqué à la figure 16-b.
6. 2. - ESSAIS DE FONCTIONNEMENT
a) Mettez le digilab sous
tension. La combinaison formée par les quatre LED
est
aléatoire. Elle dépend des caractéristiques physiques du circuit intégré.
b) Déplacez la liaison située
entre la broche 1 (CLEAR)
et la tension positive et reliez cette broche à la tension négative (masse).
Ceci est illustré à la figure 17.
Vous constatez que l'état des
LED
n'a pas changé car l'entrée CLEAR est
synchrone.
c) Appuyez sur
P0.
Les quatre LED s'éteignent, donc la mise à
zéro est effectuée.
Vous avez ainsi constaté le
fonctionnement synchrone de la remise à zéro.
Ultérieurement, vous constaterez
qu'il en est de même pour toutes les opérations que réalise ce compteur.
d) Rétablissez la liaison de
l'entrée CLEAR
comme
illustrée à la figure 16-a. Cette entrée revient
donc au niveau H
et ainsi la phase de
comptage peut commencer.
e) Appuyez à quatorze
reprises sur le bouton P0. A chaque
impulsion, le compteur passe d'un état au suivant.
f) Appuyez une dernière fois
sur P0. C'est la quinzième impulsion
d'horloge. Les quatre LED sont allumées. La
LED L7
s'allume également.
Le compteur est arrivé au maximum
de sa capacité, donc la sortie CARRY est
passée au niveau H.
g) Appuyez sur
P0
pour la seizième fois. Les quatre LED s'éteignent,
ainsi que la LED L7.
Le compteur est revenu à sa
position de départ, c'est-à-dire à zéro. Une nouvelle phase de comptage peut
commencer.
h) Mettez les quatre
interrupteurs sur les positions suivantes :
SW0 sur la position
0
SW1 sur la position
1
SW2 sur la position
0
SW3 sur la position
1
i) Appuyez sur le bouton
P1.
L'entrée LOAD se trouve ainsi au niveau
L.
Néanmoins, les LED restent éteintes, car
cette entrée est synchrone, tout comme l'entrée CLEAR.
Tout en maintenant le bouton
P1
dans cette position, appuyez également sur P0.
Vous observez que :
L0 est éteinte
L1 est allumée
L2 est éteinte
L3 est allumée
Cela indique que les états logiques
sur les quatre entrées IN1, IN2, IN3 et
IN4
ont été transférés sur les quatre sorties des bascules.
Le compteur est donc prépositionné
à l'état 10, soit
1010
en code binaire.
Antérieurement, vous avez constaté
qu'il était possible de prépositionner le compteur à zéro en utilisant
l'entrée CLEAR.
Dans ce dernier cas, la combinaison
présente sur les quatre entrées IN1, IN2, IN3
et IN4 n'a aucune influence.
j) Vous pouvez relâcher les
deux boutons P1 et
P0.
Le compteur peut débuter une phase
de comptage à partir de 10.
k) Appuyez à plusieurs
reprises sur P0. A la cinquième impulsion,
la LED L7 s'allume.
En effet, le compteur est passé à
15
et la sortie CARRY
est passée à l'état
haut.
Avec la sixième impulsion le
compteur repassera à zéro.
l) Mettez le digilab hors
tension.
Le compteur examiné dans cette expérience
est l'un des plus complets.
En effet, il possède certaines entrées
et sorties qui le rendent très souple d'emploi.
Tout d'abord, l'entrée
LOAD
associée aux quatre entrées IN1, IN2, IN3
et IN4
permet de prépositionner le compteur
sur une combinaison donnée.
Ensuite la sortie
CARRY
signale que le compteur est arrivé à quinze.
Elle permet avec les entrées CEP
et CET de relier plusieurs compteurs afin
d'augmenter la capacité globale.
Enfin, c'est un compteur synchrone
et à ce titre, il autorise précisément ces montages en cascade utilisant les
bornes CARRY, CEP et
CET.
Ainsi que vous l'avez appris dans la
théorie 9 digitale et vérifié dans cette
pratique, un compteur possède une capacité déterminé.
C'est le nombre total de
combinaisons que peuvent prendre les sorties.
Dans l'expérience précédente, ce
nombre de combinaisons était de seize.
Si vous étiez parti d'une
combinaison donnée (un nombre donné), au bout de seize impulsions, vous auriez
retrouvé le compteur dans l'état initial.
Ceci est schématisé à la figure
18.
Les flèches indiquent le passage
d'une combinaison (un nombre) à la suivante.
De même, le diagramme est un cercle
refermé sur lui-même, donc il indique bien qu'après seize impulsions
d'horloge, l'état du compteur est le même que l'état initial.
Avec un compteur modulo
16, il est possible de réaliser un compteur de module compris entre
2
et 16.
Dans cette expérience, vous allez
utiliser le circuit MM 74C163 pour réaliser
un compteur modulo 10.
Vous obtiendrez en sortie les
combinaisons de 0 à
9.
Bien qu'il puisse paraître
paradoxal de limiter la capacité d'un compteur, vous verrez que ce principe est
retenu pour obtenir un diviseur.
7. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT
a) Insérez sur la matrice le
circuit intégré MM 74C00 comme illustré
à la figure 19-a.
b) Supprimez la liaison entre
la broche 1 du circuit intégré
MM
74C163 et la tension positive.
Effectuez les liaisons indiquées en
noires à la figure 19-a.
Le circuit électrique du montage
effectué est donné à la figure 19-b.
Si vous comparez les figures 19-b et
16-b, vous constatez qu'une porte NAND
à
deux entrées a été ajoutée dans ce dernier montage.
En effet, quand le compteur est à
9,
les sorties Q1 et
Q4
sont à l'état haut et l'entrée
CLEAR
est à l'état bas, donc se trouve active.
A l'impulsion d'horloge qui suit, le
compteur est remis à zéro.
7. 2. - ESSAIS DE FONCTIONNEMENT
a) Mettez le digilab sous
tension.
Le compteur se positionne sur un état
non prévisible.
b) Appuyez sur
P0
à plusieurs reprises jusqu'à ce que les quatre LED
soient éteintes.
Le compteur est ainsi positionné à
l'état zéro.
c) Continuez à appuyer sur P0.
A la dixième impulsion, le compteur
repasse à zéro.
Le compteur passe de l'état
0
à l'état 9
au cours des neuf premières
impulsions d'horloge et repasse à zéro à
la dixième.
Vous observez que la sortie
CARRY
reste en permanence à l'état 0. En effet, le
compteur ne passe pas par l'état 15.
d) Mettez le digilab hors
tension.
Cette expérience vous a donc montré
comment obtenir un compteur modulo 10 avec
un compteur modulo 16 en utilisant une porte
NAND.
Le diagramme des états du compteur
modulo
10 est représenté à la figure 20.
A la mise sous tension, le circuit
peut éventuellement prendre un état compris entre 10
et 15.
Dans tous les cas, après six
impulsions d'horloge au maximum, le compteur passera dans le cycle des états de
0 à
9.
A ce moment là, il ne pourra
prendre que l'un des états possibles compris entre 0
et 9.
Il est à noter que la sortie
CARRYn'est jamais à l'état haut et que ceci peut être un inconvénient.
Dans la prochaine théorie
ci-dessous, en cliquant sur le lien suivant, vous verrez comment y remédier.
Emploi du Circuit MM 74C163 comme Compteur Modulo 10
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