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REPUBLIQUE TUNISIENNE
MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR, DE LA
RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET DE LA TECHNOLOGIE
DIRECTION GENERALE DES ETUDES
TECHNOLOGIQUES
INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES
DE RADES
Département Génie Electrique
Laboratoire
Systèmes Logiques
TP6 :
Les Compteurs-
Décompteurs
-Elaboré par : Jebali Hatem
Dhrifi Zeineb
-Encadré par : Mr Azzouni Mourad
-Année Universitaire 2015/2016-
Sommaire
Rappel de cours ......................................................................................1
Manipulation ............................................................................................4
Compteur Asynchrone modulo 16 a base des bascules JK :.4
Décompteur asynchrone modulo 16 a base des bascules
JK : ............................................................................................................5
Compteur/Décompteur asynchrone modulo 16 : .....................6
Recherche..................................................................................................8
I. Objectif
L’étudiant devra être capable de réaliser des circuits
compteurs et décompteurs.
II. Equipements
 Maquette de simulation (module KL-31001)
 Module KL-33009 et module KL-33010
 Fils de connexion.
III. Connaissances nouvelles
 Compteur et décompteur à 4 bits
 Compteur décimal asynchrone
 Compteur asynchrone modulo N
Page | 1
Rappel de cours
LA FONCTION COMPTAGE/DECOMPTAGE
1- Définition
Le compteur est une microstructure (logique binaire)
séquentielle qui permet de dénombrer, dans la limite des
bascules qui la constitue (capacité du compteur), les
impulsions appliquées en entrée.
2- Types de compteurs
Un compteur peut être :
- BINAIRE : un compteur binaire à n bascules possède 2n
états distincts. Le comptage est employé lorsqu’on désire
utiliser au maximum les combinaisons offertes.
- DECIMAL : un compteur décimal possède 10 états distincts.
Il s’agit d’un compteur binaire à 4 bascules dont 6 états sont
inutilisés.
- MODULO N : un compteur modulo N permet de compter
jusqu’à des valeurs différentes de la puissance de 2 ou de 10.
3- Exemples d'utilisations de compteurs en électronique
Page | 1
- Compter des événements : par exemple, compter le
nombre de flacons de parfums passant sur une chaîne
d’embouteillage. Un capteur enverra une impulsion lors de
chaque passage de pièce.
Passage
de pièces
Impulsion
électrique
CAPTEUR COMPTEUR
Nombre
de pièces
- Diviser la fréquence d’un signal logique : la division de
fréquence s’apparente au comptage : il s’agit d’obtenir une
impulsion en sortie pour n impulsions d’entrée.
Page | 2
COMPTEUR
Signal périodique
De fréquence F
Signal périodique
De fréquence F/2
n
4- Les compteurs binaires
L’élément de base du compteur est la bascule, qui peut être
de type D ou JK. Un compteur dit «4 bits» possède donc 4
bascules.
4-1 : Compteur binaire asynchrone
 Structure :
Dans la structure asynchrone on applique l’impulsion de
progression du compteur (H) sur l’entrée d’horloge du
premier étage, les entrées des autres bascules reçoivent la
sortie de l’étage précédent (voir les exercices du cours sur les
bascules D et JK).
 Fonctionnement réel :
Une bascule présente un temps de propagation (20 ns pour
une bascule rapide), c’est à dire que la donnée n’apparaît en
sortie de la bascule qu’un instant après l’application d’un
front actif sur son horloge. Ainsi apparaissent des états
parasites comme par exemple lors du passage du chiffre trois
Page | 3
au chiffre quatre. Les compteurs asynchrones sont donc
caractérisés par :
- La lenteur du comptage due aux retards des bascules ;
- Le décodage délicat lors de la création d’un compteur
modulo N.
4-2 : Compteur binaire synchrone
 Principe :
Les inconvénients du comptage asynchrone disparaissent
avec le compteur synchrone car ici le basculement de tous
les étages se fait au même instant, d’où le nom synchrone.
Dans un compteur synchrone, l’horloge est la même pour
tous les étages. Une logique de commande fournit aux
entrées des bascules les niveaux correspondant aux états
qu’elles doivent prendre après la transition d’horloge, en
fonction de leurs états précédents.
 Structure :
CLK
Q
Q
J
CLK
Q
Q
J
Q0 Q1
CLK
Q
Q
J
Q2
H
K K K
+Vcc
&
Page | 3
- Pour les chronogrammes, ils sont identiques à ceux du
compteur asynchrone.
 Limites du comptage synchrone :
Tout comme le compteur asynchrone, il faut tenir compte du
temps de propagation des bascules ; mais ce temps est
extrêmement court (20 ns). De plus les bascules n’ayant pas
tout à fait le même temps de propagation, quelques états
parasites peuvent survenir.
Page | 4
Manipulation
Compteur Asynchrone modulo 16 a base des bascules
JK :
 C’est un compteur asynchrone modulo M= 16=24
il compte de 0 jusqu’à
24
− 1=15.
 Il est composé de 4 bascules JK montées en
diviseurs par deux de fréquence.
 Le signal d’horloge est appliqué à la première
bascule de faible poids.
Page | 4
 La sortie Q de chaque bascule est appliquée à
l’entrée de signal d’horloge de l’autre bascule.
Table de comptage :
Tp n6 les compteurs
Page | 5
Décompteur asynchrone modulo 16 a base des
bascules JK :
N° Q4 Q3 Q2 Q1 Equivalent Décimal
1 0 0 0 0 0
2 0 0 0 1 1
3 0 0 1 0 2
4 0 0 1 1 3
5 0 1 0 0 4
6 0 1 0 1 5
7 0 1 1 0 6
8 0 1 1 1 7
9 1 0 0 0 8
10 1 0 0 1 9
11 1 0 1 0 10
12 1 0 1 1 11
13 1 1 0 0 12
14 1 1 0 1 13
15 1 1 1 0 14
16 1 1 1 1 15
Page | 5
 C’est un décompteur asynchrone modulo M=
16=24
il décompte de 24
− 1=15 jusqu’à 0.
 Il est composé de 4 bascules JK montées en
diviseurs par deux de fréquence.
 Le signal d’horloge est appliqué à la première
bascule de faible poids.
Page | 6
 La sortie Q̅ de chaque bascule est appliquée à
l’entrée de signal d’horloge de l’autre bascule
Table de décomptage :
N° Q4 Q3 Q2 Q1 Equivalnet Décimal
1 1 1 1 1 15
2 1 1 1 0 14
3 1 1 0 1 13
4 1 1 0 0 12
5 1 0 1 1 11
6 1 0 1 0 10
7 1 0 0 1 9
8 1 0 0 0 8
9 0 1 1 1 7
10 0 1 1 0 6
11 0 1 0 1 5
12 0 1 0 0 4
13 0 0 1 1 3
14 0 0 1 0 2
15 0 0 0 1 1
16 0 0 0 0 0
Compteur/Décompteur asynchrone modulo 16 :
Tp n6 les compteurs
Page | 7
 Si K=0 Le montage fonctionne comme un
compteur.
 Si K=1 Le montage fonctionne comme un
décompteur.
Tp n6 les compteurs
Page | 8
Recherche
Les Compteurs intégrés
Les constructeurs de Circuits Intégrés (CI) proposent
aujourd’hui un grand nombre de compteurs intégrés
binaires ou décimaux, synchrones ou asynchrones.
En plus de leur fonction comptage, ces circuits
peuvent permettent :
- La remise à zéro (entrée)
rôle : positionner les sorties du compteur à 0 ;
désignation : CLR (CLeaR) ou MR (Master
Reset) ou RAZ (Remise A Zéro) ou CT=0 ;
remarque : la remise à zéro peut être
synchrone (active seulement sur le front actif de
l’horloge) ou asynchrone (active sur niveau
logique indépendamment de l’horloge).
- L’autorisation de comptage (entrée)
rôle : permettre le comptage. Lorsque cette
entrée n’est pas activée, on «gèle» le
comptage, même si l’horloge est toujours
appliquée, sans remise à zéro ;
Page | 8
désignation : EN (ENable : validé) ou CTEN
(CompTeur ENable) ou CE (Chip Enable).
- Le préchargement du compteur (entrées)
rôle : commencer un cycle à partir d’un nombre
quelconque (qui respecte cependant la capacité
du compteur) ;
désignations :
- DA, DB, DC, DD pour les entrées de pré
chargement (Data : Donnée A, …)
Page | 9
- LOAD (charger) ou PL (Parallèle Load) pour l’entrée
qui commande le pré chargement ;
 remarque : on parle aussi de compteur pré
positionnable ou de compteur programmable.
- Le comptage ou le décomptage (entrée)
rôle : faire compter ou décompter le compteur ;
désignation : UP (comptage) ou + et DOWN
(décomptage) ou - ou U/D;
remarque : il peut exister soit deux entrées
d’horloges distinctes (une pour compter et
l’autre pour décompter) ; soit une seule entrée
d’horloge et une entrée précisant s’il faut
compter ou décompter en fonction de son
niveau logique.
- Le décodage de certaines valeurs (sortie)
rôle : indiquer que le compteur a atteint une
valeur précise de son cycle.
Page | 9
- La retenue pour la mise en cascade de plusieurs
circuits (sorties)
rôle : indiquer la fin du cycle de comptage ;
désignation : CO (Carry Output : sortie
compteur plein) ou TC (Terminal Count) ou
RCO (Ripple Carry Output);
rôle : indiqué du cycle de décomptage ;
désignation : BO (Borrow Output : sortie
compteur vide).
Remarques : Tous les compteurs ne disposent pas
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  • 1. REPUBLIQUE TUNISIENNE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR, DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET DE LA TECHNOLOGIE DIRECTION GENERALE DES ETUDES TECHNOLOGIQUES INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES DE RADES Département Génie Electrique Laboratoire Systèmes Logiques TP6 : Les Compteurs- Décompteurs -Elaboré par : Jebali Hatem Dhrifi Zeineb -Encadré par : Mr Azzouni Mourad
  • 2. -Année Universitaire 2015/2016- Sommaire Rappel de cours ......................................................................................1 Manipulation ............................................................................................4 Compteur Asynchrone modulo 16 a base des bascules JK :.4 Décompteur asynchrone modulo 16 a base des bascules JK : ............................................................................................................5 Compteur/Décompteur asynchrone modulo 16 : .....................6 Recherche..................................................................................................8
  • 3. I. Objectif L’étudiant devra être capable de réaliser des circuits compteurs et décompteurs. II. Equipements  Maquette de simulation (module KL-31001)  Module KL-33009 et module KL-33010  Fils de connexion. III. Connaissances nouvelles  Compteur et décompteur à 4 bits  Compteur décimal asynchrone  Compteur asynchrone modulo N
  • 4. Page | 1 Rappel de cours LA FONCTION COMPTAGE/DECOMPTAGE 1- Définition Le compteur est une microstructure (logique binaire) séquentielle qui permet de dénombrer, dans la limite des bascules qui la constitue (capacité du compteur), les impulsions appliquées en entrée. 2- Types de compteurs Un compteur peut être : - BINAIRE : un compteur binaire à n bascules possède 2n états distincts. Le comptage est employé lorsqu’on désire utiliser au maximum les combinaisons offertes. - DECIMAL : un compteur décimal possède 10 états distincts. Il s’agit d’un compteur binaire à 4 bascules dont 6 états sont inutilisés. - MODULO N : un compteur modulo N permet de compter jusqu’à des valeurs différentes de la puissance de 2 ou de 10. 3- Exemples d'utilisations de compteurs en électronique
  • 5. Page | 1 - Compter des événements : par exemple, compter le nombre de flacons de parfums passant sur une chaîne d’embouteillage. Un capteur enverra une impulsion lors de chaque passage de pièce. Passage de pièces Impulsion électrique CAPTEUR COMPTEUR Nombre de pièces - Diviser la fréquence d’un signal logique : la division de fréquence s’apparente au comptage : il s’agit d’obtenir une impulsion en sortie pour n impulsions d’entrée.
  • 6. Page | 2 COMPTEUR Signal périodique De fréquence F Signal périodique De fréquence F/2 n 4- Les compteurs binaires L’élément de base du compteur est la bascule, qui peut être de type D ou JK. Un compteur dit «4 bits» possède donc 4 bascules. 4-1 : Compteur binaire asynchrone  Structure : Dans la structure asynchrone on applique l’impulsion de progression du compteur (H) sur l’entrée d’horloge du premier étage, les entrées des autres bascules reçoivent la sortie de l’étage précédent (voir les exercices du cours sur les bascules D et JK).  Fonctionnement réel : Une bascule présente un temps de propagation (20 ns pour une bascule rapide), c’est à dire que la donnée n’apparaît en sortie de la bascule qu’un instant après l’application d’un front actif sur son horloge. Ainsi apparaissent des états parasites comme par exemple lors du passage du chiffre trois
  • 7. Page | 3 au chiffre quatre. Les compteurs asynchrones sont donc caractérisés par : - La lenteur du comptage due aux retards des bascules ; - Le décodage délicat lors de la création d’un compteur modulo N. 4-2 : Compteur binaire synchrone  Principe : Les inconvénients du comptage asynchrone disparaissent avec le compteur synchrone car ici le basculement de tous les étages se fait au même instant, d’où le nom synchrone. Dans un compteur synchrone, l’horloge est la même pour tous les étages. Une logique de commande fournit aux entrées des bascules les niveaux correspondant aux états qu’elles doivent prendre après la transition d’horloge, en fonction de leurs états précédents.  Structure : CLK Q Q J CLK Q Q J Q0 Q1 CLK Q Q J Q2 H K K K +Vcc &
  • 8. Page | 3 - Pour les chronogrammes, ils sont identiques à ceux du compteur asynchrone.  Limites du comptage synchrone : Tout comme le compteur asynchrone, il faut tenir compte du temps de propagation des bascules ; mais ce temps est extrêmement court (20 ns). De plus les bascules n’ayant pas tout à fait le même temps de propagation, quelques états parasites peuvent survenir.
  • 9. Page | 4 Manipulation Compteur Asynchrone modulo 16 a base des bascules JK :  C’est un compteur asynchrone modulo M= 16=24 il compte de 0 jusqu’à 24 − 1=15.  Il est composé de 4 bascules JK montées en diviseurs par deux de fréquence.  Le signal d’horloge est appliqué à la première bascule de faible poids.
  • 10. Page | 4  La sortie Q de chaque bascule est appliquée à l’entrée de signal d’horloge de l’autre bascule. Table de comptage :
  • 12. Page | 5 Décompteur asynchrone modulo 16 a base des bascules JK : N° Q4 Q3 Q2 Q1 Equivalent Décimal 1 0 0 0 0 0 2 0 0 0 1 1 3 0 0 1 0 2 4 0 0 1 1 3 5 0 1 0 0 4 6 0 1 0 1 5 7 0 1 1 0 6 8 0 1 1 1 7 9 1 0 0 0 8 10 1 0 0 1 9 11 1 0 1 0 10 12 1 0 1 1 11 13 1 1 0 0 12 14 1 1 0 1 13 15 1 1 1 0 14 16 1 1 1 1 15
  • 13. Page | 5  C’est un décompteur asynchrone modulo M= 16=24 il décompte de 24 − 1=15 jusqu’à 0.  Il est composé de 4 bascules JK montées en diviseurs par deux de fréquence.  Le signal d’horloge est appliqué à la première bascule de faible poids.
  • 14. Page | 6  La sortie Q̅ de chaque bascule est appliquée à l’entrée de signal d’horloge de l’autre bascule Table de décomptage : N° Q4 Q3 Q2 Q1 Equivalnet Décimal 1 1 1 1 1 15 2 1 1 1 0 14 3 1 1 0 1 13 4 1 1 0 0 12 5 1 0 1 1 11 6 1 0 1 0 10 7 1 0 0 1 9 8 1 0 0 0 8 9 0 1 1 1 7 10 0 1 1 0 6 11 0 1 0 1 5 12 0 1 0 0 4 13 0 0 1 1 3 14 0 0 1 0 2 15 0 0 0 1 1 16 0 0 0 0 0 Compteur/Décompteur asynchrone modulo 16 :
  • 16. Page | 7  Si K=0 Le montage fonctionne comme un compteur.  Si K=1 Le montage fonctionne comme un décompteur.
  • 18. Page | 8 Recherche Les Compteurs intégrés Les constructeurs de Circuits Intégrés (CI) proposent aujourd’hui un grand nombre de compteurs intégrés binaires ou décimaux, synchrones ou asynchrones. En plus de leur fonction comptage, ces circuits peuvent permettent : - La remise à zéro (entrée) rôle : positionner les sorties du compteur à 0 ; désignation : CLR (CLeaR) ou MR (Master Reset) ou RAZ (Remise A Zéro) ou CT=0 ; remarque : la remise à zéro peut être synchrone (active seulement sur le front actif de l’horloge) ou asynchrone (active sur niveau logique indépendamment de l’horloge). - L’autorisation de comptage (entrée) rôle : permettre le comptage. Lorsque cette entrée n’est pas activée, on «gèle» le comptage, même si l’horloge est toujours appliquée, sans remise à zéro ;
  • 19. Page | 8 désignation : EN (ENable : validé) ou CTEN (CompTeur ENable) ou CE (Chip Enable). - Le préchargement du compteur (entrées) rôle : commencer un cycle à partir d’un nombre quelconque (qui respecte cependant la capacité du compteur) ; désignations : - DA, DB, DC, DD pour les entrées de pré chargement (Data : Donnée A, …)
  • 20. Page | 9 - LOAD (charger) ou PL (Parallèle Load) pour l’entrée qui commande le pré chargement ;  remarque : on parle aussi de compteur pré positionnable ou de compteur programmable. - Le comptage ou le décomptage (entrée) rôle : faire compter ou décompter le compteur ; désignation : UP (comptage) ou + et DOWN (décomptage) ou - ou U/D; remarque : il peut exister soit deux entrées d’horloges distinctes (une pour compter et l’autre pour décompter) ; soit une seule entrée d’horloge et une entrée précisant s’il faut compter ou décompter en fonction de son niveau logique. - Le décodage de certaines valeurs (sortie) rôle : indiquer que le compteur a atteint une valeur précise de son cycle.
  • 21. Page | 9 - La retenue pour la mise en cascade de plusieurs circuits (sorties) rôle : indiquer la fin du cycle de comptage ; désignation : CO (Carry Output : sortie compteur plein) ou TC (Terminal Count) ou RCO (Ripple Carry Output); rôle : indiqué du cycle de décomptage ; désignation : BO (Borrow Output : sortie compteur vide). Remarques : Tous les compteurs ne disposent pas forcément de toutes les possibilités citées ci- dessus. On choisira l’un ou l’autre en fonction de la fonction à réaliser.