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AUTOMATIQUE

Leçon : A11

Objectifs : - Mettre en œuvre un circuit intégré combinatoires.
A- Mise en situation : Système: contrôleur d’accès de parking

Pour gérer un parking public payant, on doit installer un système électronique capable de :
-

Détecter les véhicules entrants et les véhicules sortants.

-

Compter les véhicules entrants et sortants.

-

Afficher le nombre de véhicules garés.

-

Retrancher le nombre de véhicules sortants pour pouvoir afficher le nombre de places libres.

-

Comparer le nombre de véhicules entrants et sortants pour avertir les usagers lorsque les places
disponibles sont épuisées (feu vert ou feu rouge).

Le fonctionnement du système est résumé par le schéma fonctionnel suivant:

Problématique :
Quels circuits doit-on mettre en œuvre pour répondre aux besoins du cahier des charges de ce parking ?

N.L

Les circuits intégrés combinatoires

Page :

1/9

B- Les circuits intégrés combinatoires :
I- Les additionneurs binaires intégrés :
Pour gérer les informations à afficher à l’utilisateur (exemple : nombre de places disponibles), l’unité de
gestion de ce parking est appelée à faire entre autres des opérations d’arithmétique telles que l’addition et
la soustraction.
1- Références usuelles :
En technologie T.T.L

En technologie C.M.O.S

Additionneur à 2 bits

Additionneur à 4 bits

Additionneur à 4 bits

7482

7483, 74LS83, 74283, 74LS283, 74HC283

4008

2- Mise en œuvre des additionneurs intégrés :
2-1- l’additionneur 7482 :
Pour additionner 3(10) + 2(10)
Schéma du montage :

2-2- l’additionneur 7483 :
Prenons maintenant l’exemple 13(10) + 7(10)

Schéma du montage :

N.L

Les circuits intégrés combinatoires

Page :

2/9

3- Mise en cascade des additionneurs intégrés :
Pour additionner deux nombres de plus de 4 bits, il faut monter plusieurs additionneurs (à 2 ou à 4 bits) en
cascade.
3-1 - Additionneur de deux nombres à 6 bits à base du C.I 7482 :
Prenons l’exemple 14(10) + 12(10)

3-2- Additionneur de deux nombres à 8 bits à base du C.I 74283 :

Réaliser l’activité N°3 page 9
II- Additionneur BCD ou DCB :
1- Définition :
Un additionneur B.C.D est un circuit électronique permettant d’additionner deux nombres en code B.C.D.
Rappelons que dans le code B.C.D ou D.C.B chaque chiffre décimal (digit) est représenté par son
équivalent binaire codé sur quatre bits (quartet).
2- Principe :
On effectue l'addition en quartets de 4 bits. Si le résultat dépasse 9 pour l'un ou plusieurs de ces quartets,
on leur ajoute 6 pour forcer une retenue et on obtient le résultat escompté en BCD :
Exemples :
 Retenues
4

0

+

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

+
3

5

=

=
 Retenues
3

7

9

2

8

5

+

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

0

0

1

0

1

+

=

N.L

=

Les circuits intégrés combinatoires

Page :

3/9

3- Réalisation industrielle : Additionneur B.C.D à base d’additionneurs parallèles binaires

Réaliser l’activité N°4 page 10 ,11 et 12
4- Additionneur BCD intégré:
Brochage du C.I 4560

Symbolisation du C.I 4560

5- Mise en œuvre du CI 4560 :

Compléter les niveaux logiques
des entrées et des sorties du
C.I 4560 si on additionne
6(10) + 7(10)

6- Mise en cascade des circuits 4560 :
Compléter les niveaux logiques des entrées et des sorties du C.I 4560 lors de l’addition de 65(10) + 58(10)
avec A = 65(10)

N.L

et B = 58(10)

Les circuits intégrés combinatoires

Page :

4/9

III- L’addition en complément à 2 :
Le complément à 2 d’un nombre binaire signé transforme un nombre positif en un nb négatif et vice versa.
Le bit de signe intervient dans la valeur du nombre

 Bits représentant le nombre

Bit de signe :
Par convention, la valeur 0 aux nombres positifs et la valeur 1 aux nombres négatifs.
Remarque : Avec cette représentation, on obtient la valeur exacte du nombre.
1 ère Méthode :

2 ème Méthode :

- Ecrire le nombre X en base 2

Il consiste à repérer le premier 1 à partir de

- Complémenter tous les bits (les 0 à 1 et les 1 à 0)

la droite (ou le dernier 1 à partir de la gauche)

- Ajouter 1 au bit le moins significatif

et à complémenter tous les bits à gauche de

- Ecrire la représentation de -X

ce dernier. Les autres bits sont laissés intacts.

Exemples :

Intérêt : On utilise la notation en complément à 2 parce qu’elle permet de transformer l’opération de
soustraction en une simple addition à fin d’économiser le nombre de circuits dans les machines
numériques.

Réaliser l’activité N°5 page 13 et 14

Application:

IV- Le comparateur binaire ou logique :
1- Introduction : L’affichage du nombre de places disponibles dans le parking ne peut avoir lieu qu’après
comparaison du nombre de places occupées à la capacité du parking.
Comme pour les additionneurs, cette opération peut être réalisée avec des cellules logiques de base,
néanmoins dans cette section on va s’intéresser aux circuits spécialisés appelés comparateurs.
2- Exemples d’utilisation : Distributeur automatique, Ascenseur…
3- Principe : Il s’agit de comparer deux nombres binaires A et B pour indiquer en sortie si :
(A > B ; A < B ou A = B). Avec A= an an-1 ……..a2 a1 et B = bn bn-1 ……..b2 b1
La comparaison commence par les bits de poids le plus fort (M.S.B)
- Si

an > bn

on peut conclure que A > B

- Si

an < bn on peut conclure que A < B

- Si

an = bn il faut poursuivre la comparaison de la même façon avec les autres bits de poids

inferieurs de bits en bits jusqu’au bit de poids le plus faible (L.S.B) si nécessaire.

N.L

Les circuits intégrés combinatoires

Page :

5/9

4- Comparateurs intégrés :
En technologie T.T.L
Comparateurs à 4 bits
Comparateurs à 8 bits
7485, 74LS85

En technologie C.M.O.S
Comparateurs à 4 bits

74LS682, 74LS688

4063, 4585

Brochage et symbolisation de la série 74XX85 :
Brochage

symbolisation

Ce circuit compare deux mots binaires A et B de 4
bits chacun.
A3 A2 A1 A0 : les bits du mot binaire A.
B3 B2 B1 B0 : les bits du mot binaire B.
QA<B ; QA>B ; QA=B : Sorties (résultat)
A<B ; A>B ; A=B : entrées de mise en cascade pour
comparer des nombres de plus de 4 bits

L’activité N°6 page 15 et 16

met en évidence l'action des entrées A > B, A < B et A = B.

Si l'on souhaite que la sortie A = B passe à l'état 1 chaque fois que les deux nombres binaires sont égaux,
il suffit de porter l'entrée A = B à l'état 1, l'état des entrées A < B et A > B n'ayant alors pas d'importance.
5- Mise en cascade des comparateurs intégrés :
En mettant en série deux comparateurs 7485, on peut comparer deux nombres de 8 bits.

V- Les multiplexeurs et les démultiplexeurs :
1- Introduction : Le cahier des charges du parking, préconise entre autre l’affichage de diverses
informations pour guider l’automobiliste durant l’exploration des lieux. Vue la diversité de ces informations,
ces dernières devraient nécessiter un support d’affichage par information et donc un câblage dédié pour
chacun d’eux et par conséquence des frais de câblage, de maintenance et d’entretien plus élevés.
Pour réduire ces frais et pour gérer judicieusement ces équipements on fait appel au MULTIPLEXAGE.
Cette fonction est assurée par des circuits spécialisés appelés multiplexeurs / démultiplexeurs ;
2- Exemples d’utilisation :

N.L

Dans un système d'affichage
En télécommunication
Les circuits intégrés combinatoires

Page :

6/9

3- Le multiplexeur :
3-1- Définition : Un multiplexeur (MUX) est un circuit combinatoire permettant de transmettre un signal
d’entrée parmi 2n vers une sortie à l’aide de n bits d’adresse.
3-2- Principe : Pour comprendre le principe, considérons un multiplexeur 1 parmi 4.
On a 4 voies d'entrée, ce qui nécessite 2 bits de sélection (ou d'adresse) car 4 = 22.
(Avec 2 bits d’adresse on peut avoir 4 combinaisons différentes = au nombre des entrées).
- S2S1 = 00 alors …………….
- S2S1 = 01 alors …………….
- S2S1 = 10 alors …………….
- S2S1 = 11 alors …………….

Réaliser l’activité N°8 page 17
Les applications d’un multiplexeur en électronique sont principalement :
 La génération de fonctions logiques
 La conversion parallèle / série d'informations
 La concentration de données et leur transmission parallèle
 Le décodage d’un clavier matriciel
 L’affichage multiplexé sur des afficheurs 7 segments
3-3- Etude du multiplexeur 74LS153 :
Brochage

Symbole

Table de vérité
Entrées de
sélection
B
A

Entrée de
validation
E

Sortie
Y

X

X

1

0

0

0

0

X0

0

1

0

X1

1

0

0

X2

1

1

0

X3

3-4- Mise en œuvre du multiplexeur 74153 :

Réaliser l’activité N°9 page 18 et 19
3-5- Réalisation d’une équation logique par multiplexeur :
Il est possible de réaliser n’importe quelle fonction logique de n variables à l’aide d’un multiplexeur, en
connectant les entrées soit à 0 soit à 1, de manière à avoir la sortie désirée pour la combinaison
correspondante des entrées de sélection.
Application : On désire réaliser avec le circuit 74LS151 (MUX 8 vers 1) une fonction logique à 3 entrées X,
Y, et Z, et à une sortie S.
L’équation de la sortie doit être la suivante : S=X.Y.Z + X.Y.Z + X.Y.Z + X.Y.Z

N.L

Les circuits intégrés combinatoires

Page :

7/9

Câblage du multiplexeur 74LS151 afin de réaliser la fonction logique S :

Réaliser l’activité N°10 page 19
4- Le démultiplexeur :
4-1- Définition :
Le démultiplexeur (DMUX) effectue l’opération inverse d’un multiplexeur, il permet de distribuer
l'information présente à l'entrée vers l'une des 2n sorties.
La sélection de la sortie se fait à l'aide de n lignes d'adressage.
4-2- Principe :
Considérons un démultiplexeur à 4 sorties, donc deux lignes d’adressage et une ligne d’entrée.
- S2S1 = 00 alors …………………………
- S2S1 = 01 alors …………………………
- S2S1 = 10 alors …………………………
- S2S1 = 11 alors …………………………

Réaliser l’activité N°11 page 20 et 21
4-3- Etude du démultiplexeur 74LS139 :
Brochage

Symbole

Table de vérité
Entrées

N.L

Les circuits intégrés combinatoires

Sorties

E

B

A

Y0

Y1

Y2

Y3

1

X

X

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

0

1

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

0

Page :

8/9

Application :

Extrait de la fiche technique
du circuit 74139

Entrées

Extrait de la fiche technique
du circuit 74157

Sorties

E B A Y0 Y1 Y2 Y3

E

A/ B

Y

1

1

X

0

1

1

0

0

A

1

0

1

0

1

B

1

1

0

1

X

X

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

1

1

Etude du circuit d’affichage :
Compléter le tableau suivant pour le cas : Q3Q2Q1Q0=0101 et Q’3Q’2Q’1Q’0=0010
Circuit U2

Circuit U1

Circuit U3

Transistor

Afficheurs

(bloqué / saturé)

(Eteint / nombre)

Q

A/B

4Y

3Y

2Y

1Y

B

A

Y2

Y0

T1

T2

AFF1

AFF2

0

….

….

…..

…..

…..

…..

…..

…..

…..

…..

……

……

……

1

….

….

…..

…..

…..

…..

…..

0

…..

…..

…..

……

…..

N.L

Les circuits intégrés combinatoires

Page :

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