La figure 25 illustre schématiquement l'évolution du registre à décalage durant les différentes étapes de l'expérience. Chaque carré symbolise une bascule.

Les quatre flèches orientées vers le bas représentent les quatre sorties L0, L1, L2 et L3.

La lettre L dans un carré symbolise un niveau logique bas sur la sortie de la bascule correspondante, la lettre H dans un carré symbolise un niveau logique haut. La flèche située à gauche des quatre carrés représente l'entrée série 1D. Le passage d'un état à l'autre du registre intervient à chaque impulsion d'horloge sur l'entrée CLOCK.

Dans cette figure 25, les étapes d à j montrent le décalage d'une donnée logique au niveau H.

De l'étape k à l'étape n, vous assistez au chargement total du registre avec une donnée logique au niveau H.

De l'étape o à l'étape q, il s'agit du décalage d'une donnée logique au niveau L.

En conclusion, le fonctionnement d'un registre à décalage de type série-parallèle peut être résumé ainsi :

      à chaque front actif de l'horloge, la donnée présente en 1D est transférée dans le premier étage du registre.

      simultanément chaque bit d'information transite d'un étage au suivant. Le bit d'information de la dernière bascule est perdu.

      Chaque étage du registre possède une sortie. Souvenez-vous également qu'il existe des registres de type série-série. Ceux-ci ne possèdent qu'une seule sortie série. C'est celle qui correspond à la sortie du dernier étage du montage examiné.

Ces registres série-série sont utilisés quand les sorties intermédiaires de chaque étage ne sont pas nécessaires ou bien quand le registre est constitué d'un nombre d'étages trop élevé.

6. - DEUXIÈME EXPÉRIENCE : EXAMEN DU CIRCUIT INTÉGRÉ MM 74C164

Le MM 74C164 est un registre à décalage série-parallèle à huit étages.

Dans cette manipulation, vous allez vérifier ses caractéristiques de fonctionnement afin de pouvoir l'utiliser ultérieurement dans les prochaines expériences.

La figure 26 montre le schéma logique de ce circuit.

Il est formé de huit bascules de type D reliées en cascade. La sortie de chaque bascule est reliée à l'entrée  de la bascule suivante.

L'entrée CLEAR est commune à toutes les bascules. Elle est active au niveau L et force les sorties Q des bascules à l'état logique 0.

L'entrée CLOCK est également commune à toutes les bascules. Elle est active sur le front montant de l'horloge.

Il y a deux entrées série A et B. Le fonctionnement de celles-ci est défini par la table de fonctionnement situé à la figure 27.

L'instant tn est l'instant qui précède le front d'horloge actif. L'instant tn + 1 est celui qui suit le front d'horloge actif.

Il apparaît que si A et B sont au niveau H à l'instant tn, la sortie QA sera au niveau H à l'instant tn + 1.

Dans tous les autres cas, il suffit qu'une seule entrée soit au niveau logique L pour que la sortie QA passe au niveau L au front d'horloge actif.

Cette table de fonctionnement est donc analogue à celle d'un circuit ET.

Dans la figure 28, vous remarquez que la sortie QA passe au niveau H simultanément au front actif de l'horloge puisque les deux entrées A et B sont portées antérieurement au niveau H.

Le circuit intégré MM 74C164 fonctionne de la même façon que le montage de la première expérience.

C'est-à-dire qu'à chaque impulsion d'horloge la donnée présente en QA est décalée en QB, celle de QB en QC, etc...

La donnée présente en QH est perdue à chaque impulsion nouvelle.

La figure 29 vous présente le schéma électrique et le brochage du circuit intégré MM 74C164.

6. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT

a) Enlevez de la matrice les liaisons relatives à l'expérience précédente, ainsi que le circuit intégré MM 74C175.

b) Insérez le circuit intégré MM 74C164 sur la matrice et effectuez les liaisons indiquées à la figure 30-a.

La figure 30-b représente le schéma électrique du circuit réalisé. Le circuit intégré est représenté par le rectangle.

Les huit sorties sont reliées aux huit LED. Les entrées A et B sont câblées sur les interrupteurs SW0 et SW1. L'entrée CLEAR est commandée par l'interrupteur SW2. Le signal d'horloge est fourni par P0 .

6. 2. - ESSAI DE FONCTIONNEMENT

a) Branchez la fiche secteur. Placez SW2 sur la position 0. Puis mettez le montage sous tension. Toutes les LED sont éteintes.

b) Mettez SW2 sur la position 1. Le registre est prêt à fonctionner.

Vérifiez le fonctionnement du circuit en essayant toutes les combinaisons possibles sur les entrées A et B.

c) Mettez tout d'abord SW0 et SW1 sur la position 1 et appuyez sur P0 : la LED L0 s'allume.

d) Mettez SW1 sur la position 0 et appuyez sur P0 : la LED L0 s'éteint et L1 s'allume.

e) Appuyez à plusieurs reprises sur P0. Vous observez que la LED allumée se décale à chaque fois d'un étage. En appuyant une dernière fois quand la LED L7 est allumée, vous retrouvez la position initiale, c'est-à-dire les huit LED éteintes.

f) Commutez sur SW0 sur la position 0, ou bien sur la position 1 et appuyez à chaque fois sur P0. Les LED restent éteintes.

Vous avez vérifié que si l'entrée B est au niveau L, le registre est invalide et ne peut prendre en compte la donnée logique présente sur l'entrée A. Cette entrée B peut donc être utilisée comme entrée de validation.

g) Remettez SW0 et SW1 sur la position 1. Appuyez à plusieurs reprises sur P0. A chaque front d'horloge actif, vous allumez une LED de plus. Chaque bit d'information transite d'un étage au suivant.

h) Mettez SW0 sur la position 0. Refaites la même expérience qu'en f). Vous inversez le rôle de SW0 et SW1. Cette fois-ci c'est l'entrée A qui invalide le registre. A est devenue une entrée de commande.

Ainsi, vous pouvez utiliser comme entrée de validation, l'entrée de votre choix.

Cet essai étant terminé, placez l'interrupteur du digilab sur "OFF" et débranchez la fiche secteur.

7. - TROISIÈME EXPÉRIENCE : ESSAI DE FONCTIONNEMENT DU CIRCUIT INTÉGRÉ MM 74C165

Dans les deux expériences précédentes, vous avez examiné le fonctionnement de registres à décalage de type série-parallèle, possédant une entrée série et des sorties parallèles. Comme vous avez pu le constater, les données logiques étaient appliquées l'une à la suite de l'autre à l'entrée série (c'est la raison pour laquelle le registre fonctionne en mode série) et se présentaient ensuite simultanément sur les sorties (mode parallèle).

Inversement, il existe un autre type de registre à décalage que vous allez examiner. Dans ce dernier, il est possible de faire entrer les données simultanément dans l'ensemble des étages du registre, puis de décaler vers une sortie unique les données ainsi enregistrées. Ce mode de fonctionnement est dit "à entrée parallèle et sortie série".

Comme vous l'avez vu dans la théorie N° 8, c'est un moyen qui permet de transmettre sur un seul conducteur des informations l'une à la suite de l'autre.

Dans la figure 31 est représenté le schéma synoptique du circuit intégré MM 74C165 (registre à décalage à huit étages) que vous utiliserez dans cette manipulation.

Les huit étages, constitués par huit bascules, sont reliés les uns à la suite des autres, comme dans le registre à décalage examiné précédemment.

Remarquez toutefois la présence de huit entrées notées de A à H, chacune d'entre elles est reliée à une bascule. Ces entrées sont des entrées parallèles.

La première bascule FF1 dispose, en outre, d'une entrée appelée entrée série, analogue à celle des registres examinés dans les deux expériences précédentes.

Donc ce registre peut fonctionner soit avec une entrée série, c'est-à-dire de la façon que vous connaissez déjà, soit avec des entrées parallèles, comme vous allez le vérifier dans cette expérience.

Puisque ces deux modes de fonctionnement s'excluent mutuellement, il existe une entrée de commande appelée SHIFT / LOAD qui permet de passer de l'un à l'autre.

Quand l'entrée SHIFT / LOAD est au niveau L, le registre se charge avec les entrées parallèles (mode LOAD) ; quand elle est au niveau H, le circuit fonctionne comme un registre à entrée série. La donnée présente sur cette entrée série est transférée à la sortie de la première bascule à la première impulsion d'horloge. Elle se décale dans le registre à chacune des impulsions suivantes d'horloge (mode SHIFT).

Finalement, les données présentes sur l'entrée série se retrouvent l'une à la suite de l'autre sur la sortie unique QH.

Observez également que le circuit possède deux entrées CLOCK différentes : l'une appelée précisément CLOCK est celle qui habituellement est utilisée comme entrée d'horloge ; l'autre appelée CLOCK INHIBIT (c'est-à-dire inhibition de l'horloge) fonctionne comme entrée de commande. Si elle est au niveau H, l'entrée CLOCK est invalidée ou inhibée ce qui veut dire que cette dernière n'est plus active.

Notez toutefois que les entrées CLOCK et CLOCK INHIBIT aboutissent à la même porte NOR (broche 2 et broche 15 de la figure 31). Ainsi, leurs rôles peuvent être interchangés. Donc, il est possible d'utiliser la borne 2 comme entrée de commande (inhibition d'horloge) et la borne 15 comme entrée du signal d'horloge.

Le réseau de portes NAND, NOR et INVERSEURS représenté en haut de la figure 31 sert à fournir, à partir des deux entrées CLOCK et de l'entrée SHIFT / LOAD, les signaux de commande pour les huit bascules.

La figure 32 montre le brochage du circuit intégré examiné.

7. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT

a) Enlevez toutes les liaisons relatives à l'expérience précédente et retirez le circuit intégré MM 74C164 de la matrice.

b) Introduisez le circuit intégré MM 74C165 sur la matrice et effectuez les liaisons indiquées à la figure 33-a.

La figure 33-b représente le schéma électrique du circuit que vous avez réalisé ; le registre y est représenté schématiquement par un rectangle d'où partent les bornes relatives aux entrées et aux sorties du circuit.

Comme vous pouvez le voir, les entrées parallèles sont reliées alternativement à la tension positive et à la masse. L'entrée série est, par contre, reliée à l'inverseur SW2 et peut ainsi être portée au niveau L ou H.

Sur l'entrée CLOCK est appliqué le signal du contact P0.

L'entrée CLOCK INHIBIT est commandée par SW0, l'entrée SHIFT / LOAD par SW1.

L'état de la sortie QH est visualisé par la LED L0.

7. 2. - ESSAI DE FONCTIONNEMENT

a) Placez SW0 sur la position 1, SW1 et SW2 sur la position 0. Introduisez ensuite la fiche dans la prise de courant et mettez sous tension le digilab, vous observez que la LED L0 est éteinte.

En effet, l'entrée SHIFT / LOAD étant au niveau L, le circuit intégré fonctionne en mode LOAD et chaque bascule se porte au niveau logique présent sur son entrée parallèle. Or, l'entrée H est niveau L, donc la sortie QH est aussi au niveau L et la LED L0 se trouve éteinte.

L'état des autres bascules ne peut être connu car leurs sorties n'aboutissent à aucune broche du circuit intégré. Néanmoins, il sera possible de connaître ces états de façon indirecte.

b) Enlevez la liaison entre la broche 6 du circuit intégré et la masse (en pointillé sur la figure 34) et mettez-la entre la broche 6 et la ligne positive d'alimentation, comme indiqué sur cette même figure 34.

Vous observez que L0 s'allume. En effet, avec cette nouvelle liaison, l'entrée de la huitième bascule (broche 6) se trouve au niveau H. Donc la sortie de cette même bascule se porte à ce même niveau H.

c) Rétablissez la liaison précédente (entre broche 6 et masse) : la LED L0 s'éteint à nouveau.

De la même façon, même s'il n'est pas possible de le vérifier, le niveau logique des sorties des autres bascules est le même que celui présent sur les entrées.

d) Mettez SW1 sur la position 1 : de cette façon, le fonctionnement du circuit intégré passe du mode LOAD au mode SHIFT. Le registre conserve alors les huit états logiques présents sur les huit entrées parallèles. Si les données logiques présentes sur ces huit entrées changent, elles ne seront pas prises en compte par le registre qui est maintenant passé en mode série-série.

e) Vérifiez ce fait en répétant l'essai précédent. Pour cela, déconnectez provisoirement la broche 6 de la masse et reliez-la à la ligne de tension positive. Vous constatez que L0 reste éteinte.

Pour vérifier le bon chargement du registre avec les huit données logiques, vous allez effectuer un décalage de type série-série. Ainsi, vous recueillerez en sortie QH ces huit états logiques l'un après l'autre.

f) Mettez SW0 sur la position 0. Vous validez ainsi l'entrée d'horloge. A l'aide de P0, envoyez une impulsion positive : vous constatez que L0 s'allume. En effet, lors du front montant appliqué à l'entrée CLOCK, le contenu de la septième bascule (niveau logique H) a été transféré à la huitième bascule, donc à sa sortie QH.

g) Si vous continuez à envoyer des impulsions à l'aide de P0, vous constatez que L0 s'allume et s'éteint alternativement, puisque le registre a été chargé, en ordre alterné, par un niveau H et un niveau L.

Après les huit premières impulsions, il n'apparaît plus que des niveaux logiques L en sortie QH. En effet, SW2 est sur la position 0 et dès la première impulsion, c'est un niveau L qui est chargé dans le premier étage. A chaque impulsion suivante, on assiste au décalage de ce niveau L.

Si l'entrée série avait été au niveau H, après huit impulsions d'horloge, on aurait constaté que le registre est entièrement chargé de niveaux H.

h) Poursuivez l'essai en mettant l'interrupteur SW2 sur la position 1. Vous constatez qu'il faut huit impulsions d'horloge, c'est-à-dire huit pressions successives sur P0, pour que le niveau logique appliqué à l'entrée série par SW2 soit transféré en sortie QH.

i) Placez maintenant l'interrupteur SW0 sur la position 1 et appuyez sur P0 : la sortie du registre ne change pas d'état et la LED L0 reste allumée ou éteinte selon l'état où elle se trouvait précédemment.

Dans ces conditions, l'entrée d'inhibition de l'horloge est active et le signal d'horloge ne peut donc faire changer d'état les différentes sorties.

j) Mettez le digilab hors tension et enlevez la fiche de la prise de courant.

Comme vous l'avez constaté, le circuit intégré MM 74C165 examiné possède deux modes de fonctionnement. Selon le niveau logique présent sur l'entrée de commande SHIFT / LOAD, il peut fonctionner en registre à décalage de type parallèle-série ou bien de type série-série.

En résumé, ses caractéristiques sont les suivantes :

• Quand l'entrée SHIFT / LOAD est au niveau L, le circuit fonctionne en mode parallèle-série et le contenu du registre reflète les états logiques présents sur les entrées parallèles, comme cela est représenté schématiquement par la figure 35-a. L'entrée série n'a pas d'influence sur le contenu du registre.

• Quand l'entrée SHIFT / LOAD est au niveau H, le circuit fonctionne comme registre de type série-série (figure 35-b) et chaque impulsion d'horloge décale d'une position le contenu du registre. Les entrées parallèles n'ont aucune influence sur le fonctionnement du circuit et l'information présente sur l'entrée série se décale au fur et à mesure dans le registre (figure 35-c, figure 35-d et figure 35-e).

• Si l'entrée CLOCK INHIBIT est portée au niveau H, l'entrée CLOCK n'est plus active.

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