Emploi
du Circuit Intégré MM 74C221 dans un circuit Contrôleur de RéflexesEmploi du Circuit Intégré MM 74C221 dans un Circuit Contrôleur de Réflexes :
5. - QUATRIÈME EXPÉRIENCE : EXAMEN DU CIRCUIT INTÉGRÉ MM 74C221 (Retour 6ème pratique)
Le vrai monostable étudié dans l'expérience précédente a été réalisé avec une bascule D. Il existe toutefois des circuits intégrés conçus spécialement pour fonctionner comme monostables dans des conditions optimales. Vous utilisez ici le MM 74C221. Ce circuit intégré contient deux monostables indépendants. La représentation est donnée à la figure 6-a.
Il est nécessaire d'ajouter une résistance et un condensateur externes au circuit intégré pour faire fonctionner le monostable.
Les broches auxquelles sont reliés ces deux composants sont repérées par R / C ext et C ext indiquées à la figure 6.
Les monostables étant au nombre de deux, les broches du premier portent l'indice 1, celles du deuxième l'indice 2.
Les bornes C ext et R / C ext relatives au premier monostable sont repérées par 1 C ext et 1 R / C ext ; celles relatives au deuxième par 2 C ext et 2 R / C ext.
La durée T de l'impulsion de sortie du monostable, mesurée en secondes est égale au produit de Rext, exprimé en mégohm et Cext exprimé en microfarad.
En reliant une résistance de
1
MW
et un condensateur de 1
µF, l'impulsion aura donc une durée de
1
seconde. Le monostable possède deux entrées principales
A
et B, une entrée
CLR
(abréviation de CLEAR) ;
et deux sorties Q
et 
.
5. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT
a) Débranchez l'alimentation et enlevez tous les composants et les liaisons effectuées au cours de l'expérience précédente.
b) Réalisez le montage indiqué à la figure 7-a en respectant l'orientation du circuit intégré et les polarités du condensateur au tantale.
c) Conservez le circuit intégré MM 74C00 en position IC1 (anti-rebond).
Le schéma électrique du circuit est représenté à la figure 7-b. Vous remarquez que le deuxième monostable n'est pas utilisé.
L'entrée 1A
est reliée au contact P0 
,
l'entrée 1B à l'interrupteur
SW0
et l'entrée CLR à l'interrupteur SW1.
La sortie 1Q commande la LED L0.
5. 2. - ESSAI DE FONCTIONNEMENT
a) Branchez l'alimentation, la LED L0 est éteinte. Elle peut s'allumer un court instant initial. En effet, le monostable se trouve dans un état stable qui correspond à un niveau L pour la sortie Q.
b) Appuyez et relâchez le bouton P0. La LED L0 s'allume durant 1 seconde.
c) Maintenant, appuyez sur P0 et maintenez-le dans cette position : L0 reste éteinte.
d) Relâchez P0 : L0 s'allume pendant 1 seconde. Vous constatez donc que c'est en relâchant le bouton P0 que le monostable se déclenche et délivre une impulsion en sortie. Ce monostable est déclenché par un front descendant appliqué sur l'entrée A.
e) Mettez maintenant SW0 sur la position 0. L'entrée B est à un niveau L.
f) Appuyez et relâchez P0. La LED L0 ne s'allume pas. L'entrée B est donc une entrée de validation. Le monostable peut être déclenché uniquement si cette entrée B est à un niveau H.
g) Maintenant, interchangez
les liaisons relatives aux deux entrées A
et B. L'entrée
A
est reliée à SW0, l'entrée
B
à P0
.
h) Avec SW0 sur la position 0, vous imposez l'état L sur l'entrée A.
i) Appuyez et relâchez le bouton P0 : La LED L0 s'allume 1 seconde.
j) Mettez SW0 sur la position 1, l'entrée A est à l'état H. Actionnez P0. La LED L0 reste éteinte.
Les fonctions des entrées A et B sont maintenant inversées : L'entrée A est devenue l'entrée de validation et l'entrée B commande le monostable.
Vous pouvez maintenant vérifier s'il faut un front montant ou un front descendant appliqué sur l'entrée B pour commander le monostable.
k) Pour cela, appuyez sur P0 et maintenez-le un certain temps dans cette position, puis relâchez-le. Vous observez si la LED L0 s'allume en appuyant ou en relâchant P0. Reportez-vous à la table de fonctionnement de la figure 8. C'est bien un front montant appliqué en B qui déclenche le monostable.
Il reste à examiner le fonctionnement de l'entrée CLR.
l) Appuyez sur P0, la LED L0 s'allume, mettez immédiatement l'interrupteur SW1 sur 0 et ramenez-le sur 1.
Vous appliquez ainsi pendant un bref instant un niveau L à l'entrée CLR.
Vous constatez que La LED L0 s'éteint avant que la durée d'impulsion de 1 seconde ne se soit écoulée.
Vous pouvez aussi augmenter la valeur de R et de C. L'entrée CLR est l'entrée de remise à zéro prioritaire. Elle peut être activée à tout moment par un niveau L.
m) Vérifiez les variations
de
en reliant la broche 4 du circuit intégré
à la LED L1
et en répétant les essais précédents.
Tous ces résultats sont consignés dans la table de fonctionnement.
Dans cette table, la flèche 
indique une transition positive de l'état bas vers l'état haut ; la flèche
indique une transition négative. Le symbole "X"
dans
cette table indique que l'état logique peut être indifféremment 0
ou 1.
6. - CINQUIÈME EXPÉRIENCE : EMPLOI DU DOUBLE MONOSTABLE
MM 74C221
DANS UN CIRCUIT CONTRÔLEUR DE RÉFLEXES
Comme exemple d'application du circuit intégré MM 74C221, vous allez réaliser maintenant un circuit avec lequel il est possible de vérifier la rapidité des réflexes et d'avoir la notion du temps qui s'écoule.
6. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT
a) Débranchez l'alimentation et enlevez seulement les liaisons relatives au dernier circuit réalisé et laissez les composants en place.
b) Insérez un circuit intégré MM 74C74 dans le support ICX.
c) Effectuez les liaisons indiquées dans la figure 9-a illustrant également l'emplacement où doivent être insérés deux autres composants : une résistance de 1 MW et un condensateur de 1 µF formant la cellule RC pour le second monostable du MM 74C221.
En insérant le condensateur, respectez les polarités des bornes en vous référant à la figure 9-a.
d) Placez l'interrupteur SW0 sur la position 1.
Vous réalisez ainsi le circuit représenté par le schéma de la figure 9-b. Comme vous pouvez l'observer, les deux monostables sont raccordés l'un à la suite de l'autre ; le premier monostable est commandé par le bouton P1.
La bascule D a son entrée DATA reliée à la sortie Q du second monostable et reçoit sur son entrée CLOCK le signal de commande du bouton P0 ; l'interrupteur SW0, relié à l'entrée CLEAR, permet de remettre la bascule à zéro si on le positionne sur 0.
Les signaux présents aux sorties Q des deux monostables et de la bascule D sont visualisés au moyen des LED L4, L1 et L0.
6. 2. - ESSAIS DE FONCTIONNEMENT
a) Branchez l'alimentation et observez les LED L1 et L4.
Vous constatez qu'elles sont éteintes ou restent allumées pendant un bref instant, tandis que la LED L0 s'allume probablement.
Dans ce cas, remettez la bascule à zéro en mettant momentanément SW0 sur la position 0 et ramenez-le sur la position 1. A présent, le circuit est prêt à fonctionner.
b) Appuyez et relâchez le bouton-poussoir P1.
La LED L4 s'allume dès que bouton est relâché et reste allumée environ 1 seconde. Tout de suite après, dès que L4 s'éteint, L1 s'allume aussi pendant 1 seconde.
Si le circuit ne fonctionne pas comme prévu, vérifiez soigneusement les liaisons ainsi que l'insertion des circuits intégrés et des composants.
c) Actionnez à nouveau P1 et tandis que L1 est allumée, appuyez sur P0. La LED L0 s'allume et reste allumée même après l'extinction de L1.
Le but de ce montage est de vérifier la rapidité des réflexes : il s'agit d'appuyer sur P0 pendant le bref instant où L1 est allumée. Si vous appuyez pendant ce laps de temps, L0 s'allume et atteste du bon résultat de l'essai. Dans le cas contraire, elle reste éteinte.
Le premier monostable sert à faire écouler un temps suffisant entre la pression de P1 et le moment où il faut appuyer sur P0. Naturellement, avec les LED qui restent allumées pendant 1 seconde, le jeu est plutôt facile. Pour le rendre plus difficile, il suffit de réduire le temps d'éclairement de L1.
d) Pour cela, débranchez l'alimentation et enlevez la résistance R2 de valeur 1 MW connectée entre la broche 7 du MM 74C221 et la tension positive et remplacez-la par une résistance de 470 kW.
e) Branchez l'alimentation, mettez à zéro la bascule en actionnant SW0 et refaites l'expérience.
Vous observez que L1 reste allumée pendant un temps plus court : 1 / 2 seconde environ au lieu de 1 seconde ce qui rend plus difficile d'allumer L0 du premier coup.
En diminuant encore la valeur de R2, vous rendez le jeu encore plus difficile ; par exemple en prenant R2 = 330 kW, le temps utile pour appuyer sur P0 devient égal à 1 / 3 s, la valeur voisine de la limite du temps minimum de réaction humaine.
Un autre moyen de rendre le jeu plus difficile consiste à déconnecter la LED L4 de manière à ne plus avoir l'indication qui précède l'allumage de L1. On peut aussi changer la valeur R1 pour faire varier l'instant où L1 s'allume. En utilisant les résistances et les condensateurs à votre disposition, vous pouvez obtenir différentes combinaisons du retard avec lequel L1 s'allume et du temps pendant lequel elle reste allumée. Vous rendez ainsi le contrôle des réflexes très facile ou très difficile.
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