Système logiques séquentiels PDF

Les systèmes logiques séquentiels Définitions Bascules Mme Tamen 1 Définitions Un système est dit séquentiel lorsque la ou les sorties dépendent de la combinaison des variables d’entrée et de l’état précédent des sorties. Entrées...

Les systèmes logiques séquentiels Définitions Bascules Mme Tamen 1 Définitions Un système est dit séquentiel lorsque la ou les sorties dépendent de la combinaison des variables d’entrée et de l’état précédent des sorties. Entrées Sorties Traitement …. Séquentiel …. Mme Tamen 2 Définitions Remarques ØUne même cause (même combinaison des entrées) peut engendrer des sorties différentes ; ØLe temps peut-être une cause déclenchante ; ØLa sortie peut persister si la cause disparait. Nous avons : 𝑺𝒊 = 𝒇(𝒆𝟏, … , 𝒆𝒋, … , 𝒔𝟏, … , 𝒔𝒍, … , 𝒕) Mme Tamen 3 Définitions Chronogramme üUn chronogramme est une représentation de l’évolution d’un signal ou du fonctionnement d’un système en fonction du temps. Mme Tamen 4 Définitions Fonctionnement synchrone ou asynchrone üUn fonctionnement est dit synchrone à un événement extérieur lorsque la prise en compte de l’évolution des entrées ne s’effectue qu’à des instants précis de l’événement extérieur. üLe fonctionnement est dit asynchrone si l’évolution des entrées est prise en compte dès son arrivée. üCette notion de synchronisation est surtout utilisée dans le fonctionnement des bascules et constituants mémoires pour synchroniser plusieurs composants entre eux. Mme Tamen 5 Définitions Évènements de synchronisation Signal de synchronisation Front montant Front descendant Niveau bas Niveau haut Symboles Front montant Niveau haut Front descendant Niveau bas Mme Tamen 6 Définitions Exemple : Notion de chronogramme Soit un circuit séquentiel avec une seule entrée et une seule sortie. On supposera que la sortie suit l’entrée au front montant de l’horloge. Non prise en compte de changements entre deux événements Signal de synchronisation Prise en compte au front montant du signal Entrée Sortie Mme Tamen 7 Bascules Définitions üOn les appelle bascules bistables car ces bascules ont deux états stables (‘0’ et ‘1’). Ceci signifie que s’il n’y a pas intervention sur les bascules, celles-ci restent verrouillées sur leur dernier état. üUne bascule a pour rôle de mémoriser une information élémentaire. C’est " une mémoire à 1 bit. Elle possède deux sorties complémentaires 𝑄 et 𝑄. Mme Tamen 8 Bascules Bascule RS à l’aide des portes NOR R Q $ Q S Mme Tamen 9 Bascules Tables de vérité NOR X Y 𝑋+𝑌 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Mme Tamen 10 Bascules Tables de vérité RS S R 𝑄 𝑄" 0 0 𝑄 𝑄" Mémoire 0 1 0 1 RAZ = Remise à 0 1 0 1 0 Set= Mise à 1 1 1 X X Interdit Mme Tamen 11 Bascules Remarques üSi on applique S=1 et R=0, on impose l’état des sorties 𝑄 et 𝑄$ à 1 et 0 respectivement. (S = Set = Mise à 1, R=RAZ = Remise à Zéro). üCet état se maintient lorsque les deux entrées reviennent à 0. üLa configuration S = 1 et R = 1 est à proscrire car ici, elle provoque la remise à zéro des deux sorties complémentaires 𝑄 et 𝑄$ ce qui est inconsistant avec l’algèbre de Boole. Mme Tamen 12 Bascules Symbole 𝑆 𝑄 𝑅 𝑄' Mme Tamen 13 Bascules Bascules RST, RS-CLOCK ou RSH üLa bascule RST est une bascule RS pour laquelle les entrées S et R ne sont prises en compte qu’en coïncidence avec un signal de commande fourni par une horloge. Nous avons alors une bascule synchrone. 𝑆 𝑄 Clk 𝑅 𝑄( Bascule RS sensible au front montant Mme Tamen 14 Bascules Bascule JK üC’est une bascule RST sur laquelle on autorise la combinaison J=K=1. On la réalise en connectant la sortis 𝑄" par l’intermédiaire d’une porte ET à l’entrée S et en connectant la sortie Q toujours par l’intermédiaire d’une porte ET à l’entrée R. (JK= valet/ roi, J=Jokey, K=King). Mme Tamen 15 Bascules Circuit à partir de la bascule RS: J 𝑆 𝑄 𝑄! Clk K Q 𝑅 𝑄' Mme Tamen 16 Bascules Table de vérité , 𝑺 = 𝑱𝑸 ü( Jn-1 Kn-1 Qn-1 𝑄' n-1 S R Qn 𝑄' n 𝑹 = 𝑲𝑸 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 Mme Tamen 17 Bascules Remarque üLa combinaison S= R= 1 n’est jamais rencontrée. Table de vérité réduite J K 𝑄 𝑄' 0 0 𝑄 𝑄' Mémoire 0 1 0 0 RAZ = Remise à 0 1 0 1 1 Set= Mise à 1 1 1 𝑄' Q Basculement Mme Tamen 18 Bascules Symbole 𝐽 𝑄 Clk 𝐾 𝑄( Bascule JK sensible au front montant Mme Tamen 19 Bascules Bascule D üUne bascule D (Delay) est obtenue à partir d’une bascule JK en ayant simultanément une donnée sur l’entrée J et son inverse sur l’entrée K. D 𝐽 𝑄 Clk 𝐾 𝑄' Mme Tamen 20 Bascules A partir de la table de vérité de la bascule JK, nous pouvons écrire : 𝐷234 = 1 ⇒ 𝐽234 = 1 ⇒ 𝐾234 = 0 ⇒ 𝑄2 = 1 % 𝐷234 = 0 ⇒ 𝐽234 = 0 ⇒ 𝐾234 = 1 ⇒ 𝑄2 = 0 ⇒ 𝑄2 = 𝐷234 Mme Tamen 21 Bascules Symbole Table de vérité 𝐷 𝑄 𝐷 𝑄 Clk 𝑄( Bascule D sensible au front descendant 0 0 1 1 Mme Tamen 22  Bascules Bascule T üDans une bascule JK, nous constatons que si J=K=1, l’état de la sortie est inversé à chaque cycle d’horloge. Une bascule T (Trigger) est obtenue à partir d’une bascule JK en injectant la même donnée dans les entrées J et K. Symbole Table de vérité T $ " ! " ! " Clk Clk "# 0 " % "# Bascule T sensible au front montant 1 "# Mme Tamen 23 Bascules Tables de transition Bascule RS 𝑄3 Q R S R S 0 0 0 0 X 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 X 0 1 Mme Tamen 24 Bascules Tables de transition Bascule RS 𝑄3 Q R S 0 0 X 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 X Mme Tamen 25 Bascules Tables de transition Bascule JK 𝑄3 Q J K J K 0 0 0 0 0 X 0 1 0 1 1 0 1 X 1 1 1 0 0 1 X 1 1 1 1 1 0 0 X 0 1 0 Mme Tamen 26 Bascules Tables de transition Bascule JK 𝑄3 Q J K 0 0 0 X 0 1 1 X 1 0 X 1 1 1 X 0 Mme Tamen 27 Bascules Bascule D 𝑄3 Q D 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 Mme Tamen 28 Bascules Bascule T 𝑄3 Q T 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Mme Tamen 29 Bascules Chargement des bascules Bascule RS A 𝑄3 𝑄 R S 0 0 0 X 0 𝑺=𝑨 0 1 0 1 0 ) 𝑹=𝑨 1 0 1 0 1 1 1 1 0 X Mme Tamen 30 Bascules Chargement des bascules Bascule JK A 𝑄3 𝑄 J K 0 0 0 0 X 𝑱=𝑨 0 1 0 X 1 𝑲=𝑨) 1 0 1 1 X 1 1 1 X 0 Mme Tamen 31 Bascules Chargement des bascules Bascule D A 𝑄3 𝑄 D 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 𝑫=𝑨 1 1 1 1 Mme Tamen 32 Bascules Chargement des bascules Bascule T A 𝑄3 𝑄 T 0 0 0 0 T= 𝑨 ⊕ 𝑸3 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 Mme Tamen 33 Bascules Chronogrammes Importante information EI : 𝑄 = 1, 𝑄" = 0. Bascule RS Mme Tamen 34 Bascules Chronogrammes Mme Tamen 35 Bascules Chronogrammes Bascule JK État initial : Q=0 Mme Tamen 36 Bascules Chronogrammes Mme Tamen 37 Bascules Chronogrammes 𝐷 𝑄 État initial : H 𝑄( Q=0 Mme Tamen 38 Bascules Entrées asynchrones Clear et Preset Les entrées asynchrones (car à utiliser en absence de signal d'horloge) Pr (Preset) et Cr (Clear) permettent d'assigner l'état initial de la bascule, par exemple à la mise sous tension pour éviter tout aléa. En fonctionnement normal ces deux entrées doivent être maintenues à 1. Lorsque le signal d'horloge est inhibé, nous avons la table de vérité suivante : Pr Cr Q 1 1 Q 0 1 1 1 0 0 Mme Tamen 39