Sciences Industrielles / Logique séquentielle
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C. Systèmes séquentiels -

1. Définition (rappel)

a) Système séquentiel:

2. Prise en compte du temps

a) fonction mémoire;
b) fonctions retard (s), temporisation;
c) fonction monostable;
d) fonction comptage;
e) Fonctionnement synchrone ou asynchrone

3. Fonction mémoire

a) Fonction mémoire à effacement prioritaire
b) Fonction mémoire à écriture prioritaire
c) Bascule SR
d) Bascule D asynchrone
e) Bascule D synchrone
f) Quelques bascules

Automatique : logique séquentielle

Systèmes séquentiels

Définition (rappel)

Système séquentiel:

Un système est dit séquentiel, lorsque la ou les sorties dépendent de la combinaison des entrées et de l'état précédent des sorties.

Une même cause (même combinaison des entrées) peut produire des effets différents.

Le temps peut être une cause déclenchante.

L'effet peut persister si la cause disparaît.

Prise en compte du temps

fonction mémoire;

à l’apparition du signal e, la sortie change d’état, à la disparition du signal la sortie reste dans le même état.

Le maintien de la sortie est l’effet mémoire.

fonctions retard (s), temporisation;

A l’apparition du signal e, la sortie S ne change d’état qu'au bout d’un certain temps t1, à la disparition du signal la sortie reste dans le même état pendant le temps t2.

fonction monostable;

Quelle que soit la durée du signal d’entrée, la sortie a toujours la même durée.

fonction comptage;

La sortie change d’état lorsque l’entrée a changée d’état le nombre de fois prédéfini. La sortie est indépendante de l’intervalle entre deux changements mais seulement du nombre de changement.

Fonctionnement synchrone ou asynchrone

Un fonctionnement est dit synchrone à un événement extérieur, lorsque la prise en compte de l’évolution des entrées ne s’effectue qu’a des instants précis, un fonctionnement est dit asynchrone lorsque cette prise en compte est effective dès le changement d’état.

Cette notion de synchronisation est surtout utilisée dans le fonctionnement des bascules et constituants mémoires pour synchroniser plusieurs composant entre eux.

Fonction mémoire

La plupart des traitements ne sont pas uniquement combinatoires mais souvent séquentiels. Dans un traitement séquentiel le système doit pouvoir mémoriser certaines valeurs pour pouvoir les réutiliser.

Une bascule est un composant qui permet de réaliser la fonction Mémoire.

Fonction mémoire à effacement prioritaire

fonctionnement

Le système comporte deux entrées m (marche) et a (arrêt). un appui sur m active la sortie S, si on relâche l’entrée, la sortie reste à l’état 1, si on appuie sur a, quel que soit l’état de la sortie et de m, la sortie passe à l’état 0.

table de vérité

a m S
0
0
0
1
1
O
1
0
0
1
O
1
1
0
0

Chronogramme

Analyse du fonctionnement

On utilise pour décrire le fonctionnement une variable intermédiaire (variable d'état) qui représente l’état de S. à l’instant précédent.

Table de vérité

a

m

S

0 0 0 O
0 1 0 1
0 1 1 1
0 0 1 1
1 0 1 0
1 0 0 0
1 1 0 0
1 1 1 0

Equation

En fait si on suppose que(temps de réaction nul) on a

Schéma logique -

Schéma électrique, ‘relais auto - maintenu

Fonction mémoire à écriture prioritaire

fonctionnement

le système comporte deux entrées m (marche) et a (arrêt). un appui sur m active la sortie S, si on relâche l’entrée, la sortie reste à l’état 1. Si on appuie sur a, quel que soit l’état de la sortie, la sortie passe a l’état 0 sauf si m=1, la sortie reste alors à 1.

table de vérité

a

m

S

0
0
0
1
1
O
1
0
0
1
O
1
1
0
1

Chronogramme

Analyse du fonctionnement

On utilise pour décrire le fonctionnement une variable intermédiaire qui représente l’état précédent de S.

Table de vérité

a m S
0 0 0 O
0 1 0 1
0 1 1 1
0 0 1 1
1 0 1 0
1 0 0 0
1 1 0 1
1 1 1 1

Equation

En fait si on suppose que(temps de réaction nul) on a

schéma logique

Schéma électrique, (relais auto-maintenu)

Bascule SR

Figure 1 bascule SR à NOR

Symbole

Chronogramme

Table de vérité

Qn représente l'état actuel de Q

Qn-1 l'état précédent

S R
0 0
0 1 0 1
1 0 1 0
1 1 interdit interdit

Commentaires

Qn est fonction de l'état précédent de Qn ()pour la combinaison (0,0).
Le passage de l'état O à l'état 1 de S met Q à 1, le retour à 0 ne change pas la valeur de Q (mémorisation), et Q sont complémentaires.

Le passage de l'état O à l'état 1 de R met 0 à 0, le retour à 0 ne change pas la valeur de Q (mémorisation), et Q sont complémentaires.

L'état S=1, R=1 est interdit (à éviter) car Q et ne sont plus complémentaires, cette combinaison ne doit pas être utilisée.

Bascule SR à NAND

Il existe aussi des bascules SR réalisées avec des NAND, Le fonctionnement est identique en remplaçant S par et R par

Figure 2: bascule SR à NAND

Bascule D asynchrone

La bascule D est déduite de la bascule RS , les entrées S et R sont telles que :

Le schéma interne

table de vérité

D
0 0 1
1 1 0
     

On voit que l’entrée D est recopié sur la sortie Q.

Ce type de bascule sous cette forme asynchrone a peu d’utilité, par contre sa forme synchrone est très souvent utilisée.

symbole

 

Bascule D synchrone

Dans une bascule synchrone (la quasi totalité des bascules), une entrée de synchronisation permet d’autoriser la prise en compte des entrées à une instant donné (front montant ou front descendant).

Schéma interne

La structure interne d’une bascule synchrone comporte obligatoirement un détecteur de front, qui permet de générer un signal de durée infime par rapport aux évolution extérieures, la prise en compte de l’entrée D n’est réalisée qu’au front montant du signal d’horloge (de synchronisation).

table de vérité (déclenchement sur front montant)

H

D

­

0

0

1

­

1

1

0

0

x

1

x

 :état précédent de

x : quel soit l’état

Chronogramme

on constate :
entre deux fronts, le signal Q ne change pas d’état quelle que soit la valeur de D ;
un signal trop court de D n’est pas pris en compte .

Symbole

bascule D synchrone à déclenchement sur front montant

bascule D synchrone à déclenchement sur front descendant

Quelques bascules

Désignation /symbole

Table de vérité

Fonctionnement/utilisation

Bascule RS

l’utilisation principale est la mémorisation d’un signal, avec une possibilité de mise à 0( R ) et de mise à 1 ( S ).

L’état 1,1 (pour les bascule à base de NOR) est en général à éviter, perte de complémentarité des sorties

Bascule RS Synchrone

idem précédente mais le changement d’état ne s’effectue qu’à l’instant du front montant de H
Bascule D

 

L’entrée D est recopiée sur la sortie Q.
Bascule D synchrone sur front descendant

 

Idem précédente, le changement d’état ne s’effectue qu’à chaque front montant de H

Bascule JK synchrone

La bascule JK est une bascule universelle, elle se comporte comme une bascule RS, sans l’ambiguïté précédente, pour la combinaison 1-1, il y a inversion des sorties
 
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Lycée Jacques Amyot       Auxerre
Papanicola Robert
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Dernière modification : 27 avril 1998.