École des Hautes Études Industrielles - Département Automatique Cours...
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École des Hautes Études Industrielles - Département Automatique Cours dautomatique Logique séquentielle Plan Les bascules Les compteurs Les registres Les
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Logique squentielle Plan Les bascules Les compteurs Les registres Les mmoires Systme combinatoire EiEi SjSj Sj-Sj- + Systme squentiel
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Introduction Systmes asynchrones Les sorties voluent la suite dun changement de combinaison des entres, ce qui provoque des tats transitoires, des retards de dures diffrentes et des risques dinstabilit. S+S+ Z S-S-
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Introduction Systmes synchrones Lvolution des sorties est synchronise par une commande externe appele horloge afin dviter les multiples tats transitoires notamment lorsque des entres changent dtat simultanment. S+S+ Z S-S- H
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules La bascule RS asynchrone La bascule RS asynchrone possde une entre R (Reset) de mise zro, une entre S (Set) de mise 1 et une sortie Q. Ltat R=S=0 (mode mmoire) maintient ltat de la sortie. Ltat R=S=1 (mode interdit) est interdit car il conduit mettre simultanment la sortie 1 et 0. table de fonctionnement : Q+Q+ RS Q-Q- 01 10 11 1 0 symbole : 00Mmoire Mise 1 Mise 0 Interdit R S Q
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules Ralisation (1) RSQ-Q- Q+Q+ 000 001 010 011 100 101 110 111 0 1 1 1 0 0 table de vrit : Interdit Mmoire Mise 1 Mise 0 tableau de Karnaugh : Q-Q- RS 0 00 01 1 11 10 1 00 0 11 quation logique : Q + S Q - R
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules Q + S Q - R logigramme : & 1 & 1 Q S R S R Q Cette bascule RS est prioritaire au 1 car, pour la combinaison R=S=1, la sortie Q est mise 1 (les ayant t fixs 1 pour la simplification de Q). Remarque : le logigramme fait apparatre une sortie supplmentaire gale au complment de la sortie Q uniquement si la combinaison R=S=1 napparat pas. Q + S Q - R
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules Ralisation (2) table de vrit :tableau de Karnaugh : Q-Q- RS 0 00 01 1 11 10 1 00 0 11 quation logique : Q + R Q - S Interdit Mmoire Mise 1 Mise 0 RSQ-Q- Q+Q+ 000 001 010 011 100 101 110 111 0 1 1 1 0 0
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules Q + R Q - S logigramme : Q + R Q - S Q R S Q 1 1 Cette bascule RS est prioritaire au 0 car, pour la combinaison R=S=1, la sortie Q est mise 0 (les ayant t fixs 0 pour la simplification de Q). Remarque : le logigramme fait apparatre une sortie supplmentaire gale au complment de la sortie Q uniquement si la combinaison R=S=1 napparat pas.
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules Cas des tats interdits Afin de conserver une sortie complmentaire quelque soit la combinaison dentre, il convient de remplacer la combinaison R=S=1 par une autre combinaison en utilisant un circuit combinatoire selon le principe suivant : R S QR S R S Systme combi- natoire
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules Cas R=S=1 ramen au cas R=0 et S=1 (mise 1) table de vrit : RRS 01 10 11 00 S 0 0 1 0 1 0 01 quations logiques : S R R S R S logigramme : 1& & & Q Q 1 1 S R S R
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules Cas R=S=1 ramen au cas R=1 et S=0 (mise 0) table de vrit : RRS 01 10 11 00 S 0 0 1 0 1 0 10 quations logiques : R S R S R S logigramme : Q R S Q 1 1 1 1 R S
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules La bascule RS synchrone (RST ou RSH) La bascule RS synchrone possde une entre R (Reset) de mise zro, une entre S (Set) de mise 1, une entre dhorloge H et une sortie Q. La bascule RS synchrone fonctionne selon ltat de lhorloge : si lhorloge est 1 (niveau haut) si lhorloge est 0 (niveau bas) si il y a un front montant sur lhorloge si il y a un front descendant sur lhorloge si il y a une impulsion sur lhorloge
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules Modes de synchronisation des bascules RST t H 0 1 sur front descendant R S Q Q H sur front montant R S Q Q H sur niveau bas R S Q Q H sur niveau haut R S Q Q H
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules La bascule RST synchronise par le niveau haut de lhorloge : table de fonctionnement : HRSQ+Q+ 0 00 01 10 1 1 1 1 11 Q-Q- Q-Q- 1 0 Interdit Mmoire Mise 1 Mise 0 Exercice : partir de la table de vrit de cette bascule, dterminer lquation de sa sortie et raliser le logigramme avec des portes NAND uniquement.
cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique t Q t R t H t S Les bascules Chronogramme :
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules La bascule RST synchronise par le front montant de lhorloge : table de fonctionnement : HRSQ+Q+ 0 1 Q-Q- Q-Q- 011 100 11Interdit Mmoire Mise 1 Mise 0 Ralisation : la dtection du front seffectue par le jeu de 3 mmoires interne la bascule ou par un circuit de drivation du signal dhorloge. 00Q-Q-
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique t Q Les bascules Chronogramme : t H t S t R
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules La bascule D La bascule D est une bascule synchrone qui possde une entre de donne D (Data), une entre dhorloge H, une sortie Q et une sortie complment de Q. Le signal de synchronisation est actif : soit sur un niveau (haut ou bas) de lhorloge (bascule D latch) soit sur un front (montant ou descendant) de lhorloge (bascule D edge triggered) sur front descendant DQ QH sur front montant DQ QH sur niveau bas DQ QH sur niveau haut DQ QH
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules La bascule D latch : la sortie recopie lentre sur un niveau dhorloge. Sur lautre niveau, la sortie est mmorise. Bascule D latch synchronise par le niveau haut : table de fonctionnement : Q+Q+ HD Q-Q- 01 10 11 Q-Q- 0 1 00 Recopie Mmoire
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique t Q t D Les bascules Chronogramme : t H
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules La bascule D edge triggered : la sortie recopie lentre sur un front dhorloge sinon elle ne change pas dtat (maintien de ltat, mmorisation). Bascule D synchronise par le front montant (positive edge triggered): table de fonctionnement : Q+Q+ HD Q-Q- 1 0 1 Q-Q- 0 1 0 Recopie Mmoire
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique t Q Les bascules Chronogramme : t H t D
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules La bascule JK La bascule JK est une bascule synchrone (le plus souvent sur front) qui possde une entre J de mise 1, une entre K de mise 0, une entre dhorloge H, une sortie Q et une sortie complment de Q. Son fonctionnement diffre de celui dune bascule RST pour la situation ambigu R=S=1. Dans le cas J=K=1, la sortie est inverse. bascule JK dclenchement sur front montant JQ Q H K bascule JK dclenchement sur front descendant JQ Q H K
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules Bascule JK dclenchement sur front montant : table de fonctionnement : HJKQ+Q+ 0 1 Q-Q- Q-Q- 010 101 Inversion Mmoire Mise 0 Mise 1 00Q-Q- 11Q-Q-
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique t Q Les bascules Chronogramme : t H t J t K
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules Entres asynchrones : toutes les bascules synchrones commercialises possdent des entres asynchrones de forage de mise 0 (R ou Clear) et de mise 1 (S ou Preset) prioritaires sur toutes autres entres. Bascule JK dclenchement sur front montant avec entres de forage non complmentes : table de fonctionnement :symbole : HJKQ+Q+ RS 01 10 01 10 00 11 11 00 00 00 00 Q-Q- Mmoire 0Mise 0 1Mise 1 Interdit 0Forage 0 1Forage 1 InversionQ-Q- JQ Q H K S R Preset Clear
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cole des Hautes tudes Industrielles - Dpartement Automatique Cours dautomatique Les bascules La bascule T
