TP n° 17 Les portes logiques

TP n° 17 Les portes logiques
I – Simulation du fonctionnement de portes logiques
1) Présentation et utilisation du logiciel de simulation
Afin de présenter quelques portes logiques ( elles sont présentes par milliers dans les ordinateurs et permettent
d’obtenir une rapidité de calcul impressionnante ) nous allons dans un premier temps, les étudier à l'
aide d'
un
logiciel de simulation déjà utilisé : Crocodile Physics
•
Ouvrir le lien hypertexte ci-dessus pour accéder au logiciel. L’écran suivant s’affiche :
•
Sélectionner alors l’icône de la barre d’outils des symboles électroniques :
•
puis sélectionner l’icône des portes logiques :
•
dans le menu Affichage, cocher « symboles logiques CEI » afin d’avoir les symboles européens
•
Réaliser alors le montage schématisé ci-contre permettant d'
obtenir la table de vérité d'
une porte NON.
Pour tester la porte, on utilise une entrée logique : bouton déclenché
état bas ( variable 0 )
bouton enfoncé
état haut ( variable 1 )
•
Compléter la table de vérité ci-dessous.
E
0
1
S
2) La porte ET ( AND )
•
&
Réaliser, à l’aide de Crocodile Physics, le montage représenté ci-contre. Réaliser la simulation afin de
compléter la table de vérité de la porte ET.
Procéder de manière analogue afin de compléter les tables de vérité des portes suivantes
3) La porte NON ET ( NAND )
&
4) La porte OU inclusif
1
5) La porte OU exclusif
=1
II – Utilisation des circuits intégrés CMOS 4011
On peut en associant judicieusement les portes NON ET des circuits intégrés CMOS 4011, obtenir les portes
logiques simulées précédemment.
•
Afin de vérifier cette affirmation, construire les tables de vérité des associations suivantes proposées, en
précisant si nécessaire les états intermédiaires des portes ( remarque : on considère que la table de vérité de
la porte NON ET est connue ).
1) La porte NON
E
&
S
E1
E2
S
E
2) La porte OUI
&
E1
E2
3) La porte ET
S’
&
E1
&
S1
&
S
E1
E2
S’
S
E1
&
E2
S’
S
&
4) La porte OU inclusif
E2
S
&
S’
E1
E2
S1
S2
S
S
S2
5) La porte OU exclusif
E1
&
&
E2
•
S1
S’
E1
&
&
E2
S’
S1
S2
S
S2
afin de s’entraîner aux branchements des circuits intégrés, réaliser, à l’aide du circuit CMOS 4011 à
disposition, la porte OU exclusif ( voir ci-dessus)
Remarques :
Le cablage est délicat et demande de l’attention ….
Rappel : le circuit CMOS 99 doit être alimenté ( c’est obligatoire ! )
Pour mettre une entrée à l’état haut, la relier au potentiel 5 V de l’alimentation
Pour mettre une entrée à l’état bas, la relier à la masse.
Placer un voltmètre en sortie pour l’état de S.
APPELER LE PROFESSEUR POUR LA VERIFICATION DU RESULTAT
( seul le résultat sera vérifié ! et pas le cablage )
III – Application : réalisation d’une alarme
Présentation de la situation :
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S
4
1) Etude du capteur
Le capteur utilisé est une photorésistance. Rappeler en une ou deux phrases son mode de fonctionnement
2) Etude de la commande de l’alarme
•
Construire, à l’aide du logiciel Crocodile Physics, le montage schématisé ci-dessus ( connecter les entrées
logiques à E1 et E2 )
•
Placer les entrées E1 et E2 à l’état haut et vérifier alors que S est à l’état bas. ( L’alarme est alors en état de
marche)
•
Que se passe-t-il lorsque E1 passe à l’état bas puis revient à l’état haut ? ( Le faisceau lumineux est coupé )
•
Placer E2 à l’état bas. Qu’observe-t-on ? ( Le propriétaire réarme le système )
3) Réalisation de l’alarme
•
Réaliser le montage schématisé page suivante ( le buzzer peut être remplacé avantageusement ( pour les
oreilles ) par un témoin c’est à dire par l’association d’une DEL et d’une résistance de 470 Ω.
Fonctionnement
-
Placer E2 à l’état haut
Régler la résistance ajustable de façon à ce que le buzzer soit « éteint » lorsque la photorésistance est
éclairée. L’entrée E1 se trouve alors à l’état haut.
Passer la main au dessus de la photorésistance. Qu’observe-t-on alors ?
Placer E2 à l’état bas.
Replacer E2 à l’état haut. Observer et conclure.
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