Cours pratique d'électronique numérique (digitale)

"Une chose n'est jamais bonne en soi, dans un sens absolu. Une chose est bonne ou mauvaise selon l'usage qu'on en fait."
un deux trois quatre
INTRODUCTION
                                            
 

- Introduction
- Test !
 

Numération et codage
- Bases 2, 8, 10, 16 et transcodage
- Codes complément à 2, DCB,
  réfléchis, alphanumériques
EXERCICES CORRIGES
° Numération et codage

LOGIQUE COMBINATOIRE

1- Opérateurs logiques
  - ET OU NON...

2- Eléments de technologie
 

- Circuits à contacts et relais
- Circuits à diodes
- Electronique numérique
EXERCICES CORRIGES
° Contacts, diodes, transistors


3- Logique des opérateurs
 

- Algèbre de Boole
- Le double jeu des opérateurs !
- Formes à NAND et à NOR
- OU exclusif (XOR)
- Réduction algébrique

EXERCICES CORRIGES
° Algèbre de Boole
° Réduc. algébr. (consensus)
° Optimiser les boîtiers DIL
   avec des NAND ou des NOR
  Applet Quine McCluskey

4- Formes des équations
 

- Formes SP et PS
- Simuler avec DigSim
EXERCICES CORRIGES
° Formes canoniques


5- Réduction au moyen des TK
     ( tables de Karnaugh )
  a) Maîtriser les adjacences
  - Adjacences 1D 2D
- Numérotation des cases
  b) Méthode de réduction
 

- Réduction de la forme SP
- Réduction de la forme PS
- Impliquants premiers & essentiels :
   "IP", "IPEp*" et "IPnE"
- Réduction des TK
- Conditions indifférentes
- Réduction à vue des TK !
- ! LA METHODE !
EXERCICES CORRIGES
° Réductions de TK
° Les différents formes SP et PS
  c) Outils
 

- Applet TK !
- TK + Pointofix

6- Compléments
 

- Réductions simultanées
- Table et équation de couverture
- Réduction de la taille d'une TK

7- Composants et fonctions
 

- OR AND XOR & Cie
- Intégration en boîtiers DIL
- DEC, MUX, DEMUX...
- Décodeurs
- Démultiplexeurs
- Multiplexeurs
- Encodeurs
- Transcodeurs
- Mémoires, RAM, ROM...
- PLA
  - Applet ROM, PLA, PAL
 

- FPGA
- DSP
- Quoi choisir ?
  Book ! depuis,
  on n'a pas fait mieux !
EXERCICES CORRIGES
° Transcodeurs
   DCB - 7 segments
    Binaire - 7 segments
   Modulo 12 - 7 segments
    Affichage décimal
° Addition-soustraction
° Détection-correction d'erreurs
 

REALISATIONS
- 17 réalisations de F=R(2,4,6)

8- Du combinatoire
             ... au séquentiel
  - Formes réduites et canoniques
- Formes arborescentes (MUX)
- Circuits itératifs, répétition
   (combinatoire) ou réutilisation
   (séquentiel) d'une structure

 

REALISATIONS
Application rails et trains
- Gestion itérative de vitesse
- Gestion de vitesse à ROM
ASPECTS DE TECHNOLOGIE

1- Caractéristiques temporelles
  - tPHL tPLH & tTHL tTLH

2- Aléas
  - Statiques, dynamiques et
  de fonction
  Applet aléas de fonction
  Applet tous aléas

3- Interfaçage
  - Entrées de validation (enable)
- Sorties "totem pole",
  "drain ouvert", "3 états"
- Trigger de Schmitt
- Oscillateurs et monostables
-  Monostables ré-enclenchables et  non ré-enclenchables
 (à utiliser avec parcimonie !)
-  Les tamdems RC & CMOS :  doubleur de fronts, monostables  ou temporisations, oscillateurs ou  horloges (exercices)
-  Oscillateurs (RC et à quartz)

4- "Régles d'hygiène"
  - Initialiser les circuits  
- Ne pas laisser d'entrées en l'air  
- Synchroniser (→ aléas)
- Le trigger de Schmitt
- Voir aussi la partie Design

LOGIQUE SÉQUENTIELLE *

1- Introduction
  - Système combinatoire bouclé

2- Fonctions de base : les bascules
 

- Latch et flip-flop ?
- Latch D & SR
- Flip-flop D, T & JK
- Comparer SR et JK
- tsetup & thold
EXERCICES CORRIGES
° Bascules SR & JK

3- Applications simples
  - Enclenchement-déclenchement
- Registres à décalage
   (SISO, SIPO, PISO, PIPO)
- Séquences à PROMs !
- Compteurs asynchrones

4- Machines SYNCHRONES
 

- Préliminaires
   Tables de transition
- Compteurs synchrones
   Synthèse - Analyse
   Initialiser les circuits
   Compteur avec entrée (synthèse)
- Machines synchrones
   Exemple : circuits itératifs
EXERCICES, REALISATIONS
° Compteur 2 3 0 1 2 3 0 1...
°  Feux de carrefour (synthèse)
° Diviseurs de fréquence
   programmables
° Compteur synchr. à 1 entrée
° Compteur synchr. à 2 entrées
  REALISATIONS
 - Pendule HH : mm : ss à JK
 - Timer 99 min 99 sec à JK

5- Machines ASYNCHRONES
  a) Compteurs asynchrones
 

- Construction

  b) Analyse d'un SSA
 

- Méthode
- Etude de bascules
   Latch /S/R (à NAND)
   Latch SR (à NOR)
   Diagrammes temporels
- Exemples
   Flip-flop
   Machine asynchrone
EXERCICES CORRIGES
° Le latch D "74LS77"
 ° Le "labyrinthe"
  c) Synthèse d'un SSA
  - Méthode d'Huffman :
    - Moore - Mealy - Mix - SR
   Aléa de propagation
  d) Simulations de bascules
  - 1 latch SRH
- 1 latch SR maître-esclave
- 4 flip-flops JK/s/r
- 3 flip-flops D & 2 latches D
  Applet types de flip-flops
  AUTRE REALISATION
- Filtre d'impulsions

6- Comparaison synchr-asynch
  - Exemple

7- Coder les états
  - Une machine d'état :
- Codage des états
  - Partitions : applet théorie
- Partitions : applet codage

9- Graphes & RdP
 

- Réseaux de Petri
- Mise en oeuvre :
   - Machines d'état à bascules
   - Mach. d'état à CTR & MUX
   - Mach. d'état microprogrammées
   - Voir, dans la partie "Design" :
     "Machines d'état et séquenceurs"
L'ATELIER *



- 1er semestre : circuits logiques
   Document de cours & TD (elec)
   Documents de TD (info)
   Projets 1 2 3
- 2e semestre : design
   Projets de Design 2012
- 2e semestre : logique info-app
   Travaux 1 2 3
- Infos diverses (accès restreint)

 
 		- DigSim"RailWay" vous permet de gérer un train électrique !

- Les composants rails et trains
- Au menu de DigSim
- Plus d'infos ?
- Une loupe pour vos câblages (.exe sans installation)
- Autres simulateurs
  LogiSim (exe ou jar)
  Hades
  Logicly des portes et du fil souple !
- Le wrapping

REALISATIONS et
APPLICATIONS à COMMANDER
  - Perceuse
- 5 chariots
- 2 Wagonnets
- Emetteur série
(12 modes)
- MAC
- Pendule (4 modes)

- Rails & trains
- Feux de carrefour (présentation)

AUTRES REALISATIONS
 

- Réveil & Vous...
- Réveil "Hop ! lève-toi !"
- Pendule "radio-pilotée"
- Feux de carrefour (réalisation)
- Liaison série simple
- Fréquencemètres
- Unités de calcul
- MAC & TNS


DIVERS
 

- Applets Falstad en électronique
- Sustainable energy ; télécharger
- PocketMagic
- iPhone6...

JEUX
  - Alarme
- Casse tête
- Puissance 4


DOCUMENTS
  - Lokkos : arithmétique, codes barre
- Liens et cours sur le web
- CMOS HC et HCT
- Nouvelles technologies
- Musées de l'électronique
- Decadecounter
- Documentations
  L'Impulsion à Caen :
   un catalogue qui donne le brochage
  Radiospare
  Farnell



Le site des Lokkos
PROJETS DE DESIGN

Sens du mot design :
- dessein, intention
- dessin, modèle, plan,   ébauche
- préméditation
- prévoir, concevoir
- dessiner, étudier, établir

I- Points de vue
 

- Le Design, par D. Poussart
- Le point de vue d'Einstein

II- Partage
 

- Projets de Design : 1999 à 2011
- Aide pour les projets en cours
- Un "kit" pour démarrer
   avec DigSim et TinYMCE

III- "Régles d'hygiène"
 

- Données, adresses, timing
- Infrastructure, flux, règles...
- L'affaire n'est pas dans le SAC
- Faire des choix équilibrés
- Initialiser les circuits  
- Ne pas laisser d'entrées en l'air - Synchroniser (aléas)
- Le trigger de Schmitt : interface
   avec des signaux "lents"
- Bien alimenter les circuits en
   les découplant correctement 

IV- Graphes & RdP
  - Réseaux de Petri

V- Machines d'état, séquenceurs
 

- Enclenchent-déclenchement
   - JK & SR (TP1 chariot)
   - JKsr (TP2 chariot)
   - JKsr et décodage (TP3 chariot)
- RdP & séq. câblé à bascules (SCB)
   - RdP : réalisation des jontions
   - RdP à bascules SR
   - RdP à bascules JK/s/r
   - Séquenceur câblé (TP4 chariot)
   - Synchronisation par sémaphore
      Le problème à résoudre
      Trois approches... trois RdP...
   - Synchronisation par rendez-vous
     Le problème à résoudre
     RV avec départ au coup de sifflet
   - Synchronisation par mutex
     Le problème à résoudre
     Mutex v1 (version classique)
     Mutex v2 (version fluide PF)
- Séq. câblé à ctr & mux (SCM)
- Séq. microprogrammés (SM)
   - Du RdP au séquenceur
   - Exemple (perceuse)
   - Exemple (RdP & trains)
   - 4 exemples (unités de calcul)
   - Séq. microprogr. (TP5 chariot)
- Séq. "tabulaires" (ST)
   - Séq. "tabulaire" (TP6 chariot)
   - Voir la synthèse de ce compteur
   - Gestion de feux de carrefour
- Séq. mixte (SM+ST)
- Séq. mixte (SM+SCB) (Train)

Voir aussi en colonne 3 :
"AUTRES REALISATIONS"


VI- Interfaçage
- Entrées de validation (enable)
- Sorties totem pole, collecteur
   ou drain ouvert, 3 états
- Trigger de Schmitt
- Application des sorties 3S :
   Transferts bidirectionnel
   Transfert sur bus 8bits

VII- Divers
- Décodage complet & partiel 
- Multiplexage-démultiplexage
- Décaleur statique
- Encodeurs prioritaires cascadables
- Oscillateurs et monostables  
-  Monostables ré-enclenchables et non ré-enclenchables (à utiliser avec parcimonie !)
- Les tandems RC & CMOS ;
 exercices : doubleur de fronts,  monostables, temporisations,  oscillateurs, horloges...
- Générateurs d'horloge
- Oscillateurs (RC et à quartz)
- Générateurs pseudo-aléatoires
- Temporisation par comptage
- Accroître la taille des mémoires
- Registres à décalage
  (SISO, SIPO, PISO, PIPO)
- Compteurs programmables
  (CTR-PIPO)
- Mise en cascade de compteurs
- Émission série en bande de  base :   NRZ, Manchester, Miller, impulsion
- Handshake (voir RdP)
- Synchrone et/ou asynchrone ?
- Câbler les DIL dans DigSim

VIII- Archives

- Hardware autour d'une FFT
- Oscillateurs et monostables
- 8085 et SDK85,
- Analyseur logique HP54620A
 - Composants de base
- HandShake & RdP

L'applet java et simulateur logique DigSim utilisé dans ce cours nécessitent une machine virtuelle Java. Vous pouvez en tester la présence ici.
Pour lancer les simulations, il vous faudra cliquer sur l' éclair ou appuyer sur la touche entrée.
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http://patrick.furon.free.fr
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