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En-P4 GBM2
En-P4 GBM2
AD 1
Définition
AD
Un système est dit «séquentiel», lorsque son évolution ne dépend pas uniquement
des informations données par ses variables d’entrée, mais aussi de l’état antérieur
de chacune de ses sorties.
Une fonction de logique séquentielle a la capacité de se « souvenir » des états
Electronique Numérique
Elément de
mémorisation
2
Fonctionnements asynchrone et synchrone
AD L’évolution d’un système respectant la logique séquentielle peut s’effectuer de deux manières
: Fonctionnement asynchrone : la sortie peut changer d'état quand une ou plusieurs entrées
changent.
fonctionnement synchrone : le changement d'état de la sortie est commandé par un signal
Electronique Numérique
H H
H active quand H active quand
t H=1 t H=0
H H
H active quand H H active quand H
t passe de 0 à 1 t passe de 1 à 0 3
Front montant Front descendant
Bascules
AD
Une bascule est un circuit logique bistable pouvant prendre deux états logiques "0" ou "1".
Une bascule est capable, dans certaines circonstances, de maintenir les valeurs de ses sorties
malgré les changements de valeurs d'entrées (contrairement aux circuits logiques
Electronique Numérique
Il existe deux types de bascules : les bascules asynchrones (latch) et les bascules synchrones (flip
flop), possédant une entrée d'horloge de synchronisation.
Elle comprend :
Deux sorties complémentaires 𝑄𝑄 et 𝑄𝑄�
Electronique Numérique
Une entrée de donnée, qui, une fois activée met la sortie 𝑄𝑄 = 1 et elle est étiquetée par
S (SET).
Une entrée de donnée, qui, une fois activée met la sortie 𝑄𝑄 = 0 et elle est étiquetée par
R (RESET).
𝑆𝑆 𝑄𝑄
𝑅𝑅 𝑄𝑄�
5
Bascule RS-NOR asynchrone
AD Table de transition
Entrées Sorties
Etat Description Fonction de sortie
Q Q+
R S Etat
Circuit Etat
Electronique Numérique
présen
suivant
t
6
Bascule RS-NOR asynchrone
AD Etat
Entrées Sorties
Description Fonction de sortie
Table de vérité simplifiée R S Q Q+
0 0 0 0 Mémorisation Maintient à 0 (𝛍𝛍𝟎𝟎 )
Etat R S Q+ Mémoire
0 0 1 1 Mémorisation Maintient à 1 (𝛍𝛍𝟏𝟏 )
0 1 0 1 Mise à 1
Mémoire 0 0 Q Enclenchement (𝛆𝛆)
Electronique Numérique
Set
0 1 1 1 Mise à 1 Maintient à 1 (𝛍𝛍𝟏𝟏 )
Set 0 1 1
1 0 0 0 Mise à 0 Maintient à 0 (𝛍𝛍𝟎𝟎 )
Reset 1 0 0 Reset
1 0 1 0 Mise à 0 Déclenchement (𝛅𝛅)
Non valide 1 1 X 1 1 0 X Condition -
Non indéterminée
valide 1 1 1 X Condition -
indéterminée
Table de vérité symbolique
Etat R S 𝑹𝑹 𝐒𝐒
0 1
Maintient à 1 (𝛍𝛍𝟏𝟏 ) 0 X
𝛆𝛆
Enclenchement (𝛆𝛆) 0 1 𝑹𝑹 𝐒𝐒 𝑹𝑹 𝐒𝐒
0 0 𝛍𝛍𝟎𝟎 0 1 𝛍𝛍𝟏𝟏
0 0
Déclenchement (𝛅𝛅) 1 0
Maintient à 0 (𝛍𝛍𝟎𝟎 ) X 0 1 0 𝛅𝛅 0 1
X 0 𝑹𝑹 𝐒𝐒 0 X
7
Diagramme à deux états 1 0
Bascule RS-NOR asynchrone
AD
Table de vérité simplifiée S
Etat R S Q+ t
Mémoire 0 0 Q
Electronique Numérique
Set 0 1 1
R
Reset 1 0 0
Non valide 1 1 X t
𝛆𝛆 𝛍𝛍𝟏𝟏 𝛅𝛅 𝛍𝛍𝟎𝟎 𝐗𝐗 ?
t
8
Bascule RS-NAND asynchrone
AD Table de transition
Entrées Sorties
Etat Description Fonction de sortie
Q Q+
�
R S� Etat
Circuit Etat
Electronique Numérique
présen
suivant
t
9
Bascule RS-NAND asynchrone
AD Etat
Entrées Sorties
Description Fonction de sortie
Table de vérité simplifiée �
𝐑𝐑 𝐒𝐒� Q Q+
1 1 0 0 Mémorisation Maintient à 0 (𝛍𝛍𝟎𝟎 )
Mémoire
Etat �
𝐑𝐑 𝐒𝐒� Q+ 1 1 1 1 Mémorisation Maintient à 1 (𝛍𝛍𝟏𝟏 )
1 0 0 1 Mise à 1 Enclenchement (𝛆𝛆)
Mémoire 1 1 Q Set
Electronique Numérique
Non valide 0 0 X 0 0 0 X
Condition
indéterminée
-
Non
valide Condition -
0 0 1 X
indéterminée
Table de vérité symbolique
Etat �
𝐑𝐑 𝐒𝐒� � 𝐒𝐒�
𝐑𝐑
1 0
Maintient à 1 (𝛍𝛍𝟏𝟏 ) 1 X
𝛆𝛆
Enclenchement (𝛆𝛆) 1 0 � 𝐒𝐒�
𝐑𝐑 � 𝐒𝐒�
𝐑𝐑
1 1 𝛍𝛍𝟎𝟎 0 1 𝛍𝛍𝟏𝟏
1 1
Déclenchement (𝛅𝛅) 0 1
Maintient à 0 (𝛍𝛍𝟎𝟎 ) X 1 0 1 𝛅𝛅 1 0
� 𝐒𝐒�
𝐑𝐑
X 1 10
1 X
Diagramme à deux états 0 1
Bascule RS-NAND asynchrone
AD
Table de vérité simplifiée S
Etat �
𝐑𝐑 𝐒𝐒� Q+ t
Mémoire 1 1 Q
Electronique Numérique
Set 1 0 1
R
Reset 0 1 0
Non valide 0 0 X t
𝛆𝛆 𝛍𝛍𝟏𝟏 𝛅𝛅 𝛍𝛍𝟎𝟎 𝐗𝐗 ?
t
11
Bascule RS synchrone
AD
Une bascule synchrone RSH est une bascule RS dont l’enclenchement et le déclenchement
ne sont autorisés qu’à la présence d’un signal de synchronisation appelé signal d’horloge.
Electronique Numérique
S
Q
C
𝑅𝑅 𝑄𝑄
Q
R
𝐶𝐶
𝑆𝑆 𝑄𝑄� S
Q
Q
R
13
Bascule RS synchrone
AD Diagramme à deux états Table de transition
𝑪𝑪 𝑹𝑹 𝑺𝑺 Entrées Sorties
1 X 0 0 0 0 0 0
𝑪𝑪 𝑹𝑹 𝑺𝑺 0 0 0 1 1
1 1 0 0 0 1 0 0
0 0 1 1 1
Mémoire Mémorisation (Q+=Q)
0 1 0 0 0
0 1 0 1 1
0 1 1 0 0
𝑪𝑪 𝑹𝑹 𝑺𝑺 0 1 1 1 1
1 0 1 1 0 0 0 0
Mémoire Mémorisation (Q+=Q)
1 0 0 1 1
1 0 1 0 1
Set Mise à 1 (Q+=1)
𝑪𝑪 𝑹𝑹 𝑺𝑺 1 1 0 1 1 1
1 1 0 0 0
1 0 0 Reset Mise à 0 (Q+=0)
1 1 0 1 0
1 0 1 1 1 1 0 X
Non valide Condition indéterminée 14
1 0 X 1 1 1 1 X
Chronogramme de la bascule RS synchrone
AD
C
Electronique Numérique
15
Bascule D synchrone
AD
Une bascule synchrone D est réalisée à partir d'une bascule RSH où le complément de S est
relié à R Le cas indéterminé est résolu.
Table de transition
Q Q+
C D Description Etat
Electronique Numérique
D S Q Etat
présent
Etat
suivant
0 X 0 0 Mémorisation
C 𝑸𝑸 += 𝑸𝑸
0 X 1 1 Mémorisation
1 1 0 1 Mise à 1
R Q
1 1 1 1 Mise à 1
𝑸𝑸 += 𝑫𝑫
1 0 0 0 Mise à 0
1 0 1 0 Mise à 0
D Q
𝐂𝐂 𝐃𝐃
1 1
C
𝐂𝐂 𝐃𝐃 𝐂𝐂 𝐃𝐃
0 1 1 1
Q 1 0
𝐂𝐂 𝐃𝐃 16
1 0
Chronogramme de la bascule D synchrone
AD
C
Electronique Numérique
17
Bascule D synchrone à front montant
AD
D Q
t
18
Bascule D synchrone à front descendant
AD
D Q
t
19
Bascule JK synchrone
AD Bascule JK à front montant
J J Q
D Q
K C
Electronique Numérique
C
K Q
Q
J
D Q
J Q
K
C
C
Q
K Q
20
Bascule JK synchrone
AD Q Q+
Horloge Etat J K Description
Etat
présent
Etat
suivant Etat 𝐉𝐉 𝐊𝐊 Q+
Mémorisation
1 0 Mémoire X X X Q Mémoire 0 0 Q
(𝑄𝑄 += 𝑄𝑄)
Set 1 0 1
0 0 0 0
Electronique Numérique
Mémorisation
↑ ↓ Mémoire Reset 0 1 0
0 0 1 1 (𝑄𝑄 += 𝑄𝑄)
Complément 1 1 �
𝐐𝐐
1 0 0 1 Mise à 1
↑ ↓ Set
1 0 1 1 (𝑄𝑄 += 1)
0 1 0 0 Mise à 0
↑ ↓ Reset
0 1 1 0 (𝑄𝑄 += 0)
1 1 0 1 Complément
↑ ↓ Complément �
1 1 1 0 (𝑄𝑄 += 𝑄𝑄) 𝐉𝐉 𝐊𝐊
1 X
Fonction J K
Maintient à 0 (𝛍𝛍𝟎𝟎 ) 0 X 𝐉𝐉 𝐊𝐊 𝐉𝐉 𝐊𝐊
0 1 X 0
Enclenchement (𝛆𝛆) 1 X 0 X
Déclenchement (𝛅𝛅) X 1 𝐉𝐉 𝐊𝐊
Maintient à 1 (𝛍𝛍𝟏𝟏 ) X 0 X 1 21
Chronogramme de la bascule JK synchrone avec front
montant
AD J Q Etat 𝐉𝐉 𝐊𝐊 𝐐𝐐 +
Mémoire 0 0 𝐐𝐐
C
Set 1 0 1
Q Reset 0 1 0
K
Complément 1 1 �
𝐐𝐐
Electronique Numérique
t
22
Chronogramme de la bascule JK synchrone avec front
descendant
AD J Q Etat 𝐉𝐉 𝐊𝐊 𝐐𝐐 +
Mémoire 0 0 𝐐𝐐
C
Set 1 0 1
Q Reset 0 1 0
K
Complément 1 1 �
𝐐𝐐
Electronique Numérique
t
23
Bascule T synchrone
AD La bascule T (Toggle: basculer en français) est commandée uniquement par une entrée
d’horloge.
Elle change d’état à chaque front.
La bascule T n’existe pas intégrée. Elle est obtenue à l’aide des bascules JK, D ou RSH.
Electronique Numérique
+VCC
Q J Q D Q R Q
T C T C T C T C
Q K Q Q S Q
t 24
Bascule synchrone avec entrées de forçage
AD Bascule D synchrone
Pr Pr
D Q D Q
Electronique Numérique
C C
Q Q
Clr Clr
Fonction Clr Pr
Mode synchrone 1 1
Forçage à 0 0 1
Bascule JK synchrone Forçage à 1 1 0
Non défini 0 0
Pr Pr
J Q J Q
C C
K Q K Q
Clr Clr
25
Bascule D en circuit intégré 74LS74
AD
Electronique Numérique
26
Bascule JK en circuit intégré 74LS112
AD
Electronique Numérique
27
Registres
AD
Les registres sont un ensemble de bascules qui réagissent à une horloge commune et
qui servent à enregistrer ou à modifier des combinaisons binaires appelées mots
binaires.
On distingue 2 types de registres :
Electronique Numérique
• Registre de mémorisation
• Registre de décalage
D Q
D Q J Q
C C C
Q
Q K Q
28
Registre de mémorisation
AD E3 E2 E1 E0
D Q D Q D Q D Q
C C C C
Electronique Numérique
Q Q Q Q
Clr Clr Clr Clr
RAZ
Q3 Q2 Q1 Q0
Entrées Sorties
RAZ H Q3 Q2 Q1 Q0
PIPO (Parallel In - Parallel Out) : Les données sont
chargées simultanément dans le registre, et
0 X 0 0 0 0
transférées ensemble à leurs sorties respectives
1 0 ou 1 Pas de changement
par la même impulsion d'horloge.
1 ↑ E3 E2 E1 E0
29
Registre de décalage
AD Q0 Q1 Q2 Q3
E
D Q D Q D Q D Q
C C C C
Electronique Numérique
Q Q Q Q
Clr Clr Clr Clr
RAZ
Ce sont des circuits qui transfèrent les données d'une bascule à une autre, bit par bit (1 bit à la
fois).
SISO (Serial In - Serial Out) : Les bits d’information sont présentés bit après bit à l’entrée de la
première bascule et se propagent à travers le registre à chaque impulsion d’horloge, pour sortir
par la dernière bascule. Entrée : E Sortie : Q3
SIPO (Serial In - Parallel Out) : La récupération des données peut se faire d’une façon parallèle, il
suffit pour cela que les sorties des différentes bascules du registre soient accessibles. La lecture
du contenu du registre se fait d’une façon simultanée.
30
Entrée : E Sorties : Q0, Q1, Q2, Q3
Registre de décalage
AD E
D Q
Q0
E
H C t
Q H
Electronique Numérique
Q1
1 2 3 4 5 t
D Q
C Q0
Q t
Q2 Q1
D Q
C t
Q Q2
Q3 t
D Q
C
Q3
Q t 31
Registre de décalage à gauche
AD
Un décalage à gauche peut être obtenu en changeant la connexion des entrées et des
sorties des bascules
Electronique Numérique
Q3 Q2 Q1 E Q0
D Q D Q D Q D Q
C C C C
Q Q Q Q
Clr Clr Clr Clr
RAZ
32
Registre universel en C.I 74LS194
AD
Electronique Numérique
33
Compteurs binaires
AD
Une bascule peut avoir 2 états différents à sa sortie (0 et 1) et peut donc permettre
de compter de 0 à 1.
Avec 2 bascules on peut avoir jusqu’à 4 états différents : 00, 01, 10 et 11, ce qui
Electronique Numérique
34
Classification des compteurs
AD
Les compteurs peuvent être décris en citant 5 caractéristiques
1. Sens de comptage :
Evolution croissante de la valeur de sortie : compteurs
Evolution décroissante de la valeur de sortie : décompteurs
Electronique Numérique
2. Code dans lequel est exprimé la valeur sortie : binaire naturel, BCD , code Gray Etc…
3. Type de basculement du compteur : compteurs asynchrones, compteurs synchrones
2𝑛𝑛
4. Nombre de bits en sortie : l’ensemble des valeurs que peut prendre les sorties du
compteur (Ex. compteur 4 bits, décompteur de 7 à 0)
5. Le mode de comptage : Compteurs à cycle complet et compteurs à cycle incomplet
Définition : Le modulo d’un compteur le nombre d’états différents que peut prendre la
valeur de sortie sur l’ensemble du cycle de comptage.
Un compteur modulo 𝑁𝑁 comporte 𝑁𝑁 combinaisons de 0 à 𝑁𝑁 − 1 et utilise 𝑛𝑛 bascules
tel que 2𝑛𝑛−1 < 𝑁𝑁 ≤ 2𝑛𝑛 .
Exemple : Un compteur modulo 8 est un compteur qui peut générer 8 états de
comptage de 0 à 7 et utilise 3 bascules (22 < 8 ≤ 23 ). 35
Principe des compteurs asynchrones
AD
La conception des compteurs asynchrones repose sur les principes sur les suivantes.
Les bascules doivent être montées en Toggle (pour basculer à chaque front du signal
d'horloge) +VCC
Electronique Numérique
Q J Q D Q R Q
T C T C T C T C
Q K Q Q S Q
Q Q Q Q
Electronique Numérique
H C C C C
Q Q Q Q
Q Q Q Q
H C C C C
Q Q Q Q
37
Compteur asynchrone modulo 8 avec bascules JK à
front descendant
AD
Sorties
2
2 <8≤2 3
3 bascules JK à front descendant Etats
Q2 Q1 Q0
0 0 0 0
0
1 0 0 1
7 1
Electronique Numérique
2 0 1 0
3 0 1 1
6 2 Cycle de comptage 4 1 0 0
5 1 0 1
5 3 6 1 1 0
4 7 1 1 1
Q0 Q1 Q2
+VCC +VCC +VCC
J Q J Q J Q
H C C C
K Q K Q K Q
38
Compteur asynchrone modulo 8 avec bascules JK à
front descendant
AD
H
Electronique Numérique
Q0
Q1
Q2
2 0 1 0
les sorties des
3 bascules D à 3 3 0 1 1
bascules à 0 lorsque
front montant Cycle de comptage
4 1 0 0
𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄 = 110
5 1 0 1
Valeur de forçage 6 1 1 0 Moyen : Utilisation de
7 1 1 1 l’entrée de forçage 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐
des bascules quand la
+VCC
Q0 Q1 Q2 sortie vaut 6
Pr Pr Pr
sorties 𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄
D Q D Q D Q
De 0 à 5 Inactive
H C C C
6 𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄 Active
Q Q Q
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 = 𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄=𝑄𝑄2 + 𝑄𝑄1 + 𝑄𝑄0 = 𝑄𝑄𝑄 + 𝑄𝑄𝑄 = 𝑄𝑄𝑄. 𝑄𝑄𝑄
Clr Clr Clr
Q0
0 1 0 1 0 1 0 1 0
Electronique Numérique
Q0
Q1
0 0 1 1 0 0 0 0 1 t
Q1
𝑸𝑸𝑸𝑸 ↑ 𝑸𝑸𝑸𝑸 = 𝟏𝟏 ↑ 𝟏𝟏 = 𝟎𝟎
t
Q2
0 0 0 0 1 1 0 0 0 t
0 1 2 3 4 5 0 1 2
41
Montage des décompteurs asynchrones
AD
Réalisation avec bascules à front descendant
Q0 Q1 Q2 Qn-1
Q Q Q Q
Electronique Numérique
H C C C C
Q Q Q Q
Q Q Q Q
H C C C C
Q Q Q Q
42
Décompteur asynchrone modulo 8 avec bascules JK à
front descendant
AD
Sorties
2
2 <8≤2 3
3 bascules JK à front descendant Etats
Q2 Q1 Q0
7 1 1 1
0 6 1 1 0
Electronique Numérique
7 1 5 1 0 1
4 1 0 0
6 2 Cycle de comptage 3 0 1 1
2 0 1 0
5 3 1 0 0 1
4 0 0 0 0
Q0 Q1 Q2
+VCC +VCC +VCC
J Q J Q J Q
H C C C
K Q K Q K Q
43
Décompteur asynchrone modulo 8 avec bascules JK à
front descendant
AD H
Q0
0 1 0 1 0 1 0 1 0
Electronique Numérique
Q0
Q1
0 1 1 0 0 1 1 0 0 t
Q1
Q2
0 1 1 1 1 0 0 0 0 t
0 7 6 5 4 3 2 1 0 44
Décompteur asynchrone modulo 5 avec bascules D à
front montant
AD 22 < 5 ≤ 23
4 Sorties
Etats
Q2 Q1 Q0
7 1 1 1
Non inclut
6 1 1 0
Electronique Numérique
5 1 0 1
3 bascules D à 4 1 0 0
décomptage
front montant Cycle de comptage 3 0 1 1
Cycle de
2 0 1 0
+VCC
1 0 0 1
0 0 0 0
Q0 Q1 Q2
Pr Pr Pr
D Q D Q D Q
H C C C
Q Q Q
Clr Clr Clr
45
Compteur asynchrone 74LS93
AD
Electronique Numérique
46
Principe des compteurs synchrones
AD Dans un compteur ou décompteur synchrone, l’information à compter est appliquée
simultanément à toutes les entrées d’horloges
Q0 Q1 Q2 Qn-1
Electronique Numérique
Q Q Q Q
C C C C
Q Q Q Q
0
Electronique Numérique
Cycle de comptage
Q Q+ C J K
0 0 ↓ 0 X
0 1 ↓ 1 X
1 0 ↓ X 1
1 1 ↓ X 0
48
Compteur synchrone modulo 6 avec bascules JK à front
descendant
AD
Sorties
Entrées de commande
Etats actuels Etats suivants
Electronique Numérique
0 0 0 0 0 0 1 1 0 X 0 X 1 X
1 0 0 1 0 1 0 2 0 X 1 X X 1
2 0 1 0 0 1 1 3 0 X X 0 1 X
3 0 1 1 1 0 0 4 1 X X 1 X 1
4 1 0 0 1 0 1 5 X 0 0 X 1 X
5 1 0 1 0 0 0 0 X 1 0 X X 1
49
Compteur synchrone modulo 6 avec bascules JK à front
descendant
AD
Q1Q0 Q1Q0 Q1Q0
00 01 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10
Q2 Q2 Q2
0 0 0 1 0 0 X X X X 0 0 1 X X
1 X X X X 1 0 1 X X 1 0 0 X X
Electronique Numérique
J2 K2 J1
0 X X 1 0 0 1 X X 1 0 X 1 1 X
1 X X X X 1 1 X X X 1 X 1 X X
K1 J0 K0
Q0 Q1 Q2
Electronique Numérique
+VCC
J Q J Q J Q
C C C
K Q K Q K Q
51
Compteur synchrone modulo 6 avec bascules D à front
descendant
AD
Sorties Entrées de
Etats actuels Etats suivants commande
Electronique Numérique
0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1
1 0 0 1 0 1 0 2 0 1 0
2 0 1 0 0 1 1 3 0 1 1
3 0 1 1 1 0 0 4 1 0 0
4 1 0 0 1 0 1 5 1 0 1
5 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0
52
Compteur synchrone modulo 6 avec bascules D à front
descendant
AD
Q1Q0 Q1Q0 Q1Q0
00 01 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10
Q2 Q2 Q2
0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1
1 1 0 X X 1 0 0 X X 1 1 0 X X
Electronique Numérique
D2 D1 D0
𝑫𝑫𝟐𝟐 = 𝑸𝑸𝟎𝟎. 𝑸𝑸𝟏𝟏 + 𝑸𝑸𝑸𝑸. 𝑸𝑸𝑸𝑸 𝑫𝑫𝑫𝑫 = 𝑸𝑸𝟎𝟎. 𝑸𝑸𝑸𝑸. 𝑸𝑸𝑸𝑸 + 𝑸𝑸𝑸𝑸. 𝑸𝑸𝟏𝟏 𝑫𝑫𝑫𝑫 = 𝑸𝑸𝑸𝑸
53