Un exemple d'application est la détermination du nombre de personnes dans une pièce.

Pour cela, il suffit d'utiliser deux cellules photo-électriques détectant le sens de franchissement de la porte.

Quand une personne entre, le compteur est incrémenté d'une unité, c'est-à-dire qu'il passe immédiatement au nombre supérieur.

Quand une personne sort, le compteur est décrémenté d'une unité.

Le compteur passe au nombre immédiatement inférieur. Donc, il est possible de savoir à tout moment le nombre exact de personnes se trouvant dans la pièce.

Avec cette nouvelle expérience, vous allez vérifier le fonctionnement d'un nouveau circuit intégré, le MM 74C193.

C'est un compteur-décompteur synchrone à quatre étages. Celui-ci est assez semblable au MM 74C163.

Il possède, en effet, une entrée LOAD et quatre entrées IN1, IN2, IN3 et IN4 permettant le prépositionnement.

La figure 23 illustre le schéma logique de ce circuit et la figure 24 son brochage.

Comme vous le voyez sur la figure 23, ce compteur est constitué de quatre bascules de type D montées en diviseur par 2 (l'entrée T = Toggle est l'entrée d'horloge), c'est-à-dire qu'elles changent d'état logique à chaque impulsion d'horloge arrivant sur l'entrée T.

Il s'agit du montage proposé dans la première expérience où une bascule de type D est montée en diviseur par 2.

Les quatre sorties sont toujours indiquées Q1, Q2, Q3 et Q4.

L'entrée CLEAR permet de forcer le compteur à zéro. Elle est active au niveau H.

L'entrée LOAD est active au niveau L. Ces deux entrées sont asynchrones, donc actives indépendamment de l'horloge.

Ce circuit possède, en outre, deux entrées appelées COUNT UP et COUNT DOWN.

Ce sont elles qui permettent d'utiliser le circuit intégré en mode comptage ou bien en mode décomptage.

En mode comptage, l'horloge est appliquée sur l'entrée COUNT UP et l'entrée COUNT DOWN est câblée au niveau logique H.

Quand le compteur est à 15 et l'entrée COUNT UP au niveau L, la sortie CARRY passe au niveau L.

En mode décomptage, c'est l'entrée COUNT DOWN qui reçoit le signal d'horloge, alors que l'entrée COUNT UP est câblée au niveau logique H.

Quand le compteur est à 0 et l'entrée COUNT DOWN au niveau L, la sortie BORROW (retenue) passe au niveau L.

Cette sortie est utilisée quand plusieurs compteurs sont montés en cascade.

9. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT

a) Enlevez les liaisons relatives à l'expérience précédente ainsi que les circuits intégrés montés sur la matrice.

b) Insérez le circuit intégré MM 74C193 sur la matrice et effectuez les raccordements indiqués à la figure 25-a.

Le schéma électrique du circuit réalisé est donné à la figure 25-b.

9. 2. - ESSAI DE FONCTIONNEMENT

a) Mettez SW0 sur la position 0 et SW1 sur la position 1.

b) Mettez le digilab sous tension.

Les LED L6 et L7 sont allumées.

c) Mettez SW0 sur la position 1.

Les LED L0, L1, L2 et L3 sont éteintes. Les LED L7 et L6 restent allumées. Le compteur est à 0.

d) Mettez SW0 sur la position 0.

L'entrée CLEAR est donc inactive. Mettez momentanément SW1 sur la position 0 puis revenez sur la position 1. Ainsi, vous activez l'entrée LOAD. Les LED L0, L2 et L3 sont allumées, tandis que L1 reste éteinte.

Les entrées IN1, IN2, IN3 et IN4 sont à des états logiques correspondant à l'état 13.

• IN1 est à l'état haut  (1)

• IN2 est à l'état bas   (0)

• IN3 est à l'état haut  (1)

• IN4 est à l'état haut  (1).

Tant que vous n'appuyez pas sur les boutons P0 et P1, les entrées COUNT UP et COUNT DOWN sont au niveau H.

Il suffira donc d'appuyer sur P1 ou P0 suivant le mode (comptage ou décomptage) souhaité.

Le front actif aura lieu quand vous relâcherez le bouton choisi.

e) Appuyez sur P1 puis relâchez ce bouton. Le compteur est passé à l'état 14.

f) Appuyez à nouveau sur P1 et relâchez-le. Le compteur passe à l'état 15 ; les quatre LED L0, L1, L2 et L3 s'allument.

g) Appuyez sur P1 et maintenez-le dans cette position. La LED L6 qui correspond à la sortie CARRY s'éteint. Ceci confirme que le compteur a atteint sa capacité maximale.

h) Relâchez le bouton P1. Le compteur passe à l'état 0. Les LED L0, L1, L2 et L3 sont éteintes. La LED L6 se rallume.

i) Appuyez à nouveau deux fois sur P1. Le compteur passe à l'état 2 (L0 éteinte, L1 allumée, L2 éteinte, L3 éteinte).

j) Appuyez une fois sur P0 et relâchez-le. Le compteur passe à l'état 1. Appuyez encore une fois sur P0 et relâchez-le. Le compteur passe à l'état 0.

k) Appuyez sur P0 et maintenez-le ainsi. La LED L7 s'éteint. Ceci confirme que le compteur a atteint l'état 0.

l) Relâchez P0. Le compteur passe à l'état 15 et la LED L7 se rallume. Si vous continuez d'appuyer sur P0, le compteur est décrémenté d'une unité à chaque impulsion.

Vous pouvez alternativement appuyer à plusieurs reprises sur P0 ou sur P1.

Dans un cas, vous décrémentez le compteur, dans l'autre cas, vous l'incrémentez.

Pour conclure, il est possible de donner les caractéristiques essentielles de ce circuit MM 74C193 :

      l'entrée CLEAR est active au niveau H et a la priorité sur toutes les autres entrées.

      quand on applique un niveau L sur l'entrée LOAD, le compteur passe à l'état correspondant aux entrées IN1, IN2, IN3 et IN4 si l'entrée CLEAR est au niveau L.

      les entrées CLEAR et LOAD sont asynchrones.

      une transition de L à H sur l'entrée COUNT UP détermine une incrémentation du compteur.

      une transition de L à H sur l'entrée COUNT DOWN détermine une décrémentation du compteur.

      la sortie CARRY passe au niveau L au moment où l'entrée COUNT UP revient au niveau L et que le compteur se trouve à l'état 15.

A la transition suivante de L à H de l'entrée COUNT UP, la sortie CARRY repasse au niveau H, générant ainsi une impulsion de report pour l'éventuel compteur suivant.

      la sortie BORROW passe au niveau L au moment où l'entrée COUNT DOWN revient au niveau L et que le compteur se trouve à l'état 0.

A la transition suivante de L à H de l'entrée COUNT DOWN. La sortie BORROW repasse au niveau H, générant ainsi une impulsion qui permet de décrémenter d'une unité le compteur suivant.

Il est possible de monter plusieurs compteurs en cascade.

Il suffit de relier les entrées COUNT UP et COUNT DOWN de chaque compteur aux sorties CARRY et BORROW du compteur précédent. Ceci est présenté à la figure 26.

10. - NEUVIÈME EXPÉRIENCE : JEU ÉLECTRONIQUE RÉALISÉ AVEC UN COMPTEUR

Dans le but de vous familiariser avec l'usage des compteurs, vous allez à présent réaliser un montage qui simule un jeu de dés. Le but de ce jeu est de deviner l'état sur lequel s'arrête un compteur.

10. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT

a) Enlevez les liaisons relatives à l'expérience précédente et laissez en place le circuit intégré MM 74C193.

b) Insérez les circuits intégrés MM 74C85, MM 74C08 et MM 74C32 sur la matrice, comme indiqué à la figure 27-a et effectuez les liaisons illustrées par cette même figure.

Vérifiez que le câblage effectué correspond bien au schéma électrique de la figure 27-b.

c) Disposez le premier générateur d'horloge sur la fréquence de 1 Hz et le deuxième générateur d'horloge sur la fréquence de 1 kHz.

10. 2. - ESSAIS DE FONCTIONNEMENT

a) Mettez sous tension le digilab.

b) Appuyez sur le bouton P0 pendant un certain temps : le signal d'horloge de 1 kHz incrémente le compteur.

Celui-ci change donc d'état mille fois par seconde. Relâchez ensuite P0. Ainsi, le compteur s'arrête de façon aléatoire sur l'un de ses 16 états possibles.

c) Positionnez les quatre interrupteurs dans l'état où vous supposez que le compteur se soit arrêté.

Par exemple, si vous pensez que le compteur s'est arrêté sur l'état 10, mettez SW0 sur la position 0, SW1 sur 1, SW2 sur 0 et SW3 sur 1 (voir le tableau de la figure 11).

d) Appuyez sur P1 : si la combinaison formée par les quatre interrupteurs représente un nombre inférieur à celui qui est déterminé par l'état du compteur, la LED L0 s'allumera.

Ceci se produit par exemple si le compteur s'est arrêté à l'état représentatif du nombre 10 et que vous ayez composé un des nombres compris entre 0 et 9.

Si par contre, le nombre que vous avez composé est supérieur à celui donné par le compteur, la LED L4 s'allumera.

Ceci se produit par exemple si le compteur s'est arrêté à l'état représentant 10 et que vous ayez choisi une combinaison comprise entre 11 et 15.

Si enfin l'état choisi est égal à celui du compteur, les deux LED L0 et L4 clignoteront à la fréquence de 1 Hz.

Vous pouvez poursuivre l'expérience plusieurs fois de suite.

e) Mettez hors tension le digilab.

Le montage expérimenté fonctionne de la façon suivante :

En appuyant sur P0, on débloque la porte OU (repérée par la lettre "a" sur la figure 27-b). Ainsi, le signal d'horloge de fréquence 1 kHz incrémente le compteur. Celui-ci compte donc les impulsions et s'arrête lorsque P0 est relâché. La fréquence de comptage étant élevée, on ne peut prévoir l'état où s'arrêtera le compteur.

Le circuit MM 74C85 compare l'état du compteur avec l'état composé sur les quatre interrupteurs.

En appuyant sur P1, on débloque les trois premières portes ET. Ainsi, la sortie de chacune de ces portes recopie le niveau présent sur les sorties du comparateur.

Si la sortie A > B est au niveau H, elle force la porte OU repérée par la lettre "b" au niveau H et la LED L0 s'allume.

Si la sortie A < B est au niveau H, elle force la porte OU repérée par la lettre "c" au niveau H et la LED L4 s'allume.

Si par contre, la sortie A = B est au niveau H, la porte ET repérée par la lettre "d" valide le signal de fréquence 1 Hz. Les deux portes OU "b" et "c" n'étant pas forcées au niveau logique H, le signal de fréquence 1 Hz se retrouve par conséquent à la sortie de ces portes.

Les deux LED L0 et L4 clignotent donc à la même fréquence de 1 Hz.

Ainsi se termine cette pratique dans laquelle vous avez expérimenté le fonctionnement des compteurs asynchrones et synchrones. Ceux-ci ont leurs sorties codées en binaire pur.

Dans la prochaine pratique, vous allez voir comment on traduit ce code binaire en code décimal.  

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