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Bistables, automates, circuits séquentiels

Dans cette séance de travaux dirigé, nous allons étudier les bistables RS, D, JK, leurs diagrammes d'états, leurs tables, et les moyens de passer d'une des représentations à une autre. On étudie aussi la conception de registres simples et de registres à décalage à partir de bistables.

Exercice 1 - Bascule RS

Analyser le circuit suivant, en fonction des valeurs de $S$ et $R$ et de la valeur courante de $Q$ (autrement dit, calculer la nouvelle valeur de $Q$ en fonction des trois données et appliquer les minterms pour calculer son équation caractéristique).

Ce même circuit peut être réalisé avec un contrôle (géré par une horloge) qui permet de bloquer le transfert des données. Faire l'analyse complète du circuit.

Le système suivant est constitué de deux bi-stables avec contrôle accolés. Le premier (celui de gauche) s'appelle le maître et le second s'appelle l'esclave. Analyser ce circuit puis expliquer l'intérêt qu'il présente par rapport au circuit précédent.

Exercice 2 - Bistable D

Analyser le circuit ci-contre. Quel avantage et quel inconvénient présente-t-il par rapport au bistable RS ?

Exercice 3 - Bistable D modifié

Analyser le circuit ci-contre. Quels avantages présente-t-il par rapport au bistable D précédent ?

Exercice 4 - Bistable JK

Analyser le circuit ci-contre. Quels avantages présente-t-il par rapport aux autres bistables ?

Exercice 5 - Synthèse d'un circuit

Réaliser un compteur cyclique deux bits à l'aide de deux bistables T (un bistable JK dont les deux entrées sont les mêmes).

Exercice 6 - Analyse d'un circuit logique

Analyser le circuit suivant. Quel est le rôle de ce circuit ?

Exercice 7 - Feux tricolores

On veut construire un automate pour commander les feux tricolores d'un carrefour. Pour cela, l'on dispose d'une horloge qui commande les changements et de trois mémoires (bascule D). La première est appelée Dir pour Direction et commande si c'est à l'axe Nord-Sud ou à l'axe Est-Ouest de passer. Les deux autres mémoires sont appelées Vert et Orange et correspondent à l'allumage du feu vert et du feu orange.

Donner le diagramme d'état de l'automate.
Donner les états des bascules au temps $t+1$ en fonctions des états au temps $t$.
Donner les commandes des feux en fonction des états des bascules.
Donner le circuit complet.

Exercice 8 - Registres

Dessiner un registre deux bits.
Dessiner ensuite un registre deux bits avec une commande Load qui charge en parallèle des données dans le registre.
Dessiner un registre deux bits avec deux commandes, une commande Load et une commande Shift qui décale le contenu de chaque case dans la case suivante lorsqu'il est activé.