Réalisation d'un compteur binaire 2 bits à base de 2 bascules D

Dans la continuité de notre première activité proposée intitulée le compteur numérique à base de bascule D, nous vous proposons une nouvelle activitié, pratique cette fois-ci, pour réaliser un compteur binaire à 2 bits en utilisant le circuit intégré 74LS74.

Comment câbler une bascule D dans un 74LS74

Le 74LS74 est un circuit intégré qui loge deux bascules D. Pour vous initier avec ce circuit intégré, nous vous proposons le schéma de câblage de chaque bascule :

Comme nous pouvons le constater, notre bascule est une bascule D à front montant et chacune des deux bascules intègre deux broches supplémentaires telles que :

• La broche S_D : pour la nommination Set Data; cette entrée permet de forcer la bascule à passer à l'état 1 au prochain front montant du signal de l'horloge (entrée H).
• La broche C_D : pour la nommination Clear Data; cette entrée force la bascule à effacer la valeur mémorisée, donc passer à l'état 0 au prochain front montant du signal de l'horloge (entrée H).

Ainsi, pour faire fonctionner une bascule sans la forcer ni à la valeur 1 ni à la valeur 0, nous allons mettre ces quatre entrées (pin 1, 4, 13 et 10) à la valeur VCC soit donc le 0 logique puisque ces entrées sont dotées d'un inverseur chacune.

Comment réaliser le signal d'hrologe manuellement ?

Pour réaliser un signal d'horloge, si nous ne disposons pas d'un générateur de signal électrique, nous pouvons simuler un signal rectangulaire en utilisant un interrupteur à deux positions et une résistance d'une valeur de 1KΩ. Cette résistance nous permet d'éliminer les court-circuits lorsque l'interrupteur est actionné (changement d'une position à une autre) et limiter le courant dans notre circuit. Le schéma de ce montage est le suivant :

Schéma proposé d'un compteur biniare 2 bits

Pour réaliser notre compteur binaire, nous allons utiliser principalement un circuit intégré 74LS74 encapsulant une bascule de type D et deux diodes LED. Le schéma de notre montage se résume comme suit :

Comme nous pouvons le remarquer, nous aurons besoin pour la réalisation de ce montage proposé dans cette activité les composants électriques suivants :

• Une plaque d'essai,
• Un circuit intégré de référence 74LS74.
• Des fils de connexion,
• Deux résistances d'une valeur chacune de 330 Ohm,
• Une résistance d'une valeur 1K Ohm,
• Un interrupteur à 2 positions,
• Deux diodes LED; dans notre cas, nous avons choisi une rouge et une jaune (vous pouvez choisir la couleur qui vous plaît),
• Une source d'alimentation électrique de 5V.

L'image ci-dessous nous détaille l'ensemble de ces composants requis pour notre suite :

Les deux résistances d'une valeur chacune de 330Ω seront connectées en série avec chaque diode LED pour les protéger contre le courant fort. En effet, une diode LED ne présente qu'une faible résistance et ne se comporte pas comme une résistance. Donc, si nous branchons une diode LED directement à notre source de tension (soit 5V dans notre cas), le courant qui la traverse directement est fort et la LED sera détruite.

Décodage du code couleur d'une résistance Si vous souhiatez vérifier la valeur ohmique de chaque résistance fournies, nous vous proposons d'utiliser la calculatrice mise à votre disposition dans notre section outils : Calculatrice de codes couleur des résistances Pour les deux résistances 330Ω, vous devez lire les bandes de couleurs suivantes en partant de la gauche à la droite : orange, orange, noir, noir et marron pour la dernière bande. Pour la résistance de valeur 1KΩ, vous devez lire les bandes de couleurs suivantes : marron, noir, noir, marron et marron pour la dernière bande.

Ainsi, une fois que nous avons préparé l'ensemble des composants nécessaires pour la réalisation de cette activité, nous pouvons commencer notre câblage.

Réalisation d’un montage électrique et test

Câblage du schéma électrique proposé

Comme le schéma nous le propose dans la photo ci-dessus (le schéma fourni tout au début de cette fiche), nous vous conseillons de câbler la partie horloge, ensuite le circuit intégré 74LS74 et finalement les deux diodes LED. Une fois que nous avons réalisé le câblage de notre schéma proposé, notre montage devra ressembler à la photo ci-dessous :

Nous vous recommandons de vérifier chaque partie de votre circuit avant d'allumer votre source d'alimentation afin de ne pas griller ni le circuit intégré ni l'une des diodes LED.

Exécution et conclusion

Enfin, une fois que notre montage est finalisé, vérifions que votre interrupteur à 2 positions est positionné sur la position 0V ; soit la position reliée directement à la GND, et allumons ensuite notre source d'alimentation. Actionnons maintenant l'interrupteur à 2 positions vers la valeur 5V et ensuite remettons-le à la position 0V quelques secondes après et regardons ce qui se passe avec notre compteur. Notre compteur s'incrémente d'une valeur et la valeur 1 binaire est affichée.

Pour mieux comprendre ce principe de fonctionnement, nous vous proposons l'image ci-dessous qui vous détaille le chronogramme et vous explique le principe de la génération d'un signal rectangulaire à partir d'un interrupteur à 2 positions; soit la position 0 pour 0V et la position 1 pour 5V (ou VCC) :

Et ainsi de suite, à chaque fois que nous actionnons l'interrupteur à deux positions vers la 5V et ensuite vers 0, notre compteur s'incrémente d'une valeur. Nous vous détaillons ces différentes étapes ci-dessous :

• La valeur 00 binaire s'affiche sur notre compteur binaire; soit la valeur 0 dans le système décimal. L'image ci-dessous vous le montre :

• La valeur 01 binaire s'affiche sur notre compteur binaire; soit la valeur 1 dans le système décimal. L'image ci-dessous vous le montre :

• La valeur 10 binaire s'affiche sur notre compteur binaire; soit la valeur 2 dans le système décimal. L'image ci-dessous vous le montre :

• La valeur 11 binaire s'affiche sur notre compteur binaire; soit la valeur 3 dans le système décimal. L'image ci-dessous vous le montre :

Ainsi, nous réalisons un compteur binaire à 2 bits qui nous permet de compter de 0 à 3 en utilisant uniquement 2 bascules de type D montées en série. Si vous souhaitez réaliser un affichage en décimal sur un afficheur à 7 segments, nous vous proposons la suite de cette activité dans une deuxième fiche : Compteur décimal à base d'un décodeur BCD et d'un afficheur sept segments