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Chargé par : Dr LATI Abdelhai Module : Système à microprocesseur 1 Année Univer

Chargé par : Dr LATI Abdelhai Module : Système à microprocesseur 1 Année Universitaire : 2020/2021 Chapitre I : Les Circuits Séquentiels PARTIE 1 : Les BASCULES 1. Introduction Dans un circuit combinatoire, les sorties ne dépendent que de l’état des entrées à un instant donné. Les circuits séquentiels permettent la mise au point de systèmes dont le fonctionnement dépend non plus seulement des entrées reçues, mais également des informations traitées précédemment dans le cours de leur fonctionnement. On comprend alors qu’une forme de mémoire est mise en œuvre. La fonction mémorisation permet aux systèmes numériques de disposer pour leur fonctionnement d’un grand nombre de données et d’informations numériques. Une bascule est une mémoire élémentaire qui ne peut mémoriser qu’un seul bit. Figure 1- Schéma générique d’un circuit séquentiel. Les systèmes séquentiels sont classes en 2 catégories : i. Circuits séquentiels asynchrones Dans les circuits séquentiels asynchrones, les sorties changent d’états dès qu’Il y a changements des états des entrées. ii. Circuits séquentiels synchrones Dans ce type de circuits les sorties changent d’états après avoir eu une autorisation d’un signal de synchronisation appelé souvent signal « Horloge » noté H ou CLK. Synchronisation sur front Une variable logique S peut avoir deux niveaux : le niveau haut (Vrai) ou le niveau logique bas (Faux). Quand elle passe du niveau bas vers le niveau haut, elle définit le front montant. Dans le cas contraire, elle définit le front descendant. Figure 2 - Schéma de Synchronisation sur front. Chargé par : Dr LATI Abdelhai Module : Système à microprocesseur 2 Année Universitaire : 2020/2021 Exemple d’utilisation : ♦ Appel d’un ascenseur ; on appuie sur le bouton, l’appel est enregistré et le voyant s’allume. Si on relâche le bouton, le voyant reste allumé, il y a donc mémorisation. ♦ La commande « coupure du son » du téléviseur, etc. Problèmes posés et nécessité de la bascule : ♦ Une calculatrice avec les 2 boutons ON et OFF : le bouton ON met la calculatrice en marche et le bouton OFF arrête la calculatrice. Si on appuie sur ON alors que la calculatrice est déjà en marche, elle reste en marche, et si on appuie sur OFF alors qu’elle est arrêtée, elle reste arrêtée. Il y a ici mémorisation par une bascule RS. ♦ Une alarme de voiture : le voleur ouvre la porte, l’alarme se met à sonner. Même si le voleur referme la porte, l’alarme doit continuer à sonner, il y a donc mémorisation. Seul le propriétaire de la voiture pourra arrêter l’alarme en appuyant sur un bouton spécial. La bascule utilisée ici est une bascule RS. 2. Les Bascules (Flip-Flops) La bascule est le circuit de mémorisation le plus répandu. Elle a aussi pour rôle d’élaborer un diviseur de fréquence par deux. Elle est un système séquentiel constitué par une ou deux entrées et deux sorties complémentaires. On l’appelle ainsi « bascule bistable » car elle possède deux états stables. On distingue 4 types de bascules : RS, D, JK, et T. 2.1. Bascule RS La bascule RS est une bascule asynchrone (sans entrée d’horloge). C’est la bascule élémentaire, qui constitue la base de tous les autres types de bascules. La bascule RS peut être réalisée avec des portes OU-NON ou avec des portes ET-NON. Fonctionnement de bascule RS : ♦ Dans le cas où R=S=0, les sorties ne sont pas fixées à une valeur, mais conservent leur valeur précédente : il s’agit de la fonction mémorisation. ♦ Dans le cas où R=S=1, les sorties sont forcées toutes les deux à 0, elle ne sont donc plus complémentaires : il s’agit de la combinaison interdite. Chargé par : Dr LATI Abdelhai Module : Système à microprocesseur 3 Année Universitaire : 2020/2021 ♦ Si R=1 et S=0, c’est la mise à 0 de la bascule (Q est forcé à 0). ♦ Si R=0 et S=1, c’est la mise à 1 de la bascule (Q est forcé à 1). ♦ Les entrées de la bascule RS à portes OU-NON sont actives au niveau haut (1 logique). Table de vérité de Bascule RS : S R ̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅ 0 0 ̅ 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 X X Remarque : L’état R=S=1 est un état interdit puisqu’il nous donne le deux sorties complémentaires Q et Q au même état ce qui n’est pas logique. 2.2.Bascule D C'est une bascule RS qui a été modifiée pour faire en sorte que les deux entrées R et S soient toujours complémentaires. Elle supprime la combinaison interdite de la bascule RS, en ne gardant que les deux fonctions utiles : ♦ la mise à 0 ♦ la mise à 1 2.3.Bascule JK Contrairement à la bascule RS, la condition J=K=1, ne donne pas lieu à une condition indéterminée, mais par contre la bascule passe à l’état opposé. D ̅ 0 0 1 1 1 0 Chargé par : Dr LATI Abdelhai Module : Système à microprocesseur 4 Année Universitaire : 2020/2021 Remarque : La bascule J-K offre les fonctions mémorisation, mise à 0, mise à 1 et assurant en plus la fonction basculement. 2.4.Bascule T La bascule T est obtenue en reliant les entrées J et K d’une bascule JK. Remarque : Cette bascule change systématiquement l’état de sa sortie, quel que soit l’état précèdent de la bascule. Si l’entrée T égal` a 0, la sortie garde son état. 2.5.Forçage des bascules Certaines bascules sont équipées des entrées particulières : Entrée de remise à 1 : PRESET (RA1), Entrée de remise à 0 : RESET (RA0), On applique le même résonnement pour les bascules D, T et JK. J K ̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅ 0 0 ̅ 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 ̅ T ̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅ 0 ̅ 1 ̅ Chargé par : Dr LATI Abdelhai Module : Système à microprocesseur 5 Année Universitaire : 2020/2021 2.5.1. Table de vérité 3. Les Bascules Synchrones Une bascule est synchrone quand ses sorties ne changent d’état que si un signal supplémentaire est appliquée sur une entrée, dite entrée d’horloge (notée H ou CLK). Symboles des bascules synchrones : 3.1. Synchronisation sur niveau bas Dans le niveau bas, c’est l’inverse qui se manifeste :  Si H=1 : Q garde l’état précèdent.  Si H=0 : Fonctionnement normal de la bascule. Même chose pour les autres bascules. Chargé par : Dr LATI Abdelhai Module : Système à microprocesseur 6 Année Universitaire : 2020/2021 PARTIE 2 : Les REGISTRES 1. Introduction Un registre est une microstructure logique séquentielle qui permet d’enregistrer, de conserver, puis de restituer une information binaire. On l’utilise le plus souvent pour stocker temporairement des informations. On obtient un registre de n bits en associant n structures de mémorisation unitaire (bascules) synchronisées par la même horloge. 2. Caractéristiques d’un registre Chaque registre est défini par sa capacité en bits qui dépend du nombre de bascules qu’il intègre (nombre de bits du mot binaire qu’il peut mémoriser) et son mode de chargement (écriture) et récupération (lecture) des données. 1) Mode d’écriture ou de chargement: dépend du nombre d’entrées : •En parallèle : génération globale du mot binaire de n bits, avec transmission par rn fils. •En série : génération bit par bit, avec transmission par un seul fil. Figure 3 - Mode d’écriture ou de chargement. 2) Mode de lecture : Deux modes de lecture (sortie) sont possibles •En parallèle: Une exploitation globale du mot binaire impose une lecture parallèle (n sorties). •En série : Une exploitation bit` a bit du mot binaire impose une lecture série (une sortie). Figure 4 - Mode de lecture. Chargé par : Dr LATI Abdelhai Module : Système à microprocesseur 7 Année Universitaire : 2020/2021 Remarque : Une opération sur le registre est dite parallèle si tous les bits sont traités en même temps, sur le même front d’horloge. Le temps d’opération est faible, mais on a plus de connexions. Une opération est dite en série, si les bits sont traités un à un, sur des fronts d’horloge successifs. On a alors un temps d’opération relativement long. 3. Types de registres Il existe plusieurs types de registres suivant leurs fonctionnements qui sont chacun adaptées pour un certain type d’application. Selon les cas, on utilise un mode d’écriture ou de lecture diffèrent. Les bascules de type D sont les plus utilisées pour construire des registres de différents types (elles demandent moins de connexions) mais un registre peut également être réalisé` à partir de bascules JK, RS ou T. La classification des modes de fonctionnement est la suivante : 1) Des registres à entrées parallèles et sorties parallèles : PIPO (Parallel IN Parallel OUT). 2) Des registres à entrées parallèles et sorties séries : PISO (Parallel IN-Serial OUT). 3) Des registres à entrées séries et sorties parallèles : SIPO (Serial IN- Parallel OUT). 4) Des registres à entrées séries et sorties séries : SISO (Serial IN- Serial OUT). 3.1. Registre De Mémorisation (Registre parallèle ‘PIPO’) Un registre de mémorisation (ou registre de données) est un registre dans uploads/Litterature/ chapitre1-systeme-a-microprocesseur.pdf