Université Abderrahmane Mira – BejaiaFaculté de la technologieDépartement d’électronique

Réalisation Pratique - Module ETCS

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Compteur à afficheurnumérique à 3

caractères

Etudiants:Bouiche HachemiBrahami MohamedBoumertit Sofiane

21/01/2010Tous droits réservés © 2010

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Table des matières

I. Introduction

II. Diagramme Du Projet

III. Présentation du projet

IV. Alimentation

V. Compteurs – 74HC4518

VI. Décodeurs DCB-7 segments – 74HC4511

VII. Afficheur 7 segments - Cathode commune

VIII. Branchement de 3 afficheurs numériques

IX. Application sur une barrière Infrarouge

X. Conclusion

XI. Bibliographie

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I - Introduction

De nos jours, on utilise souvent les systèmes de comptage numérique afinde savoir quelles sont les statistiques du jour, mensuel ou annuel pour des besoinsadministratifs, commerciaux ou technologiques.

Le système de comptage utilisé est un dispositif électronique qui possèdeune partie réceptrice de données qu’on veut compter (capteurs en général), unepartie de comptage et de transformation de données du récepteur, et la dernièrepartie est un afficheur numérique (LCD, 7 segments…etc.) pour qu’on puissevisualiser le résultat.

On peut trouver ce genre de compteurs dans différents endroits, parexemple :

- Une usine de production de véhicules, pour compter le nombre de voituresproduites durant la journée.

- Une banque, pour compter et respecter la chaine des clients (pour ca, ilsdonnent des tickets pour faciliter la chaine sans aucune intervention).

Dans notre projet, on s’est basé sur le système de comptage de clientsd’une banque, d’ou on a réalisé un compteur numérique à 3 caractères, c’est-à-dire ilpeut compter 1000 valeurs de 000 – 999. Concernant la partie comptage, on a utiliséun bouton poussoir (pour d’autres applications, on peut remplacer le bouton pard’autres récepteurs : Barrière Infrarouge, Balise à Ultrason…etc.), à chaque appuisur le bouton y a une impulsion qui est envoyé pour déclencher le compteur. Voustrouverez tous les détails dans le contenu du rapport.

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II - Diagramme Du Projet

Afficheurs Numériques

7 Segments

Décodeurs

74HC4511

Compteurs

74HC4518

Bouton

Poussoir

Alimentation 5V

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III - Présentation Du Projet

Cette image représente le circuit du compteur pour bien voir en clair à quoiressemble cette réalisation.

Les pages qui suivent consistent sur le rôle et le fonctionnement de chaquecomposant afin de bien comprendre le principe théorique et pratique.

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IV – Alimentation :

Tous les circuits intégrés qu’on a utilisés dans notre projet fonctionnement sous unetension de 5V (Technologie TTL), pour cela on a pensé à réaliser la partieAlimentation pour avoir une régulation de 5V de tension. La carte peut être alimentéepar une batterie 9V ou un transformateur externe.

Le régulateur utilisé est le LM7805, il peut avoir à son entrée (Input) une tension de5V jusqu'à 24V max (on a utilisé une batterie de 9V), et la tension de sortie (Output)reste fixe de 5V.

Les deux capacités C1=330nF et C2=100nF sont fixés par le constructeur pourminimiser les bruits.

La diode D1 a pour rôle de ne pas avoir un courant inverse vers la batterie.

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V - Compteurs – 74HC4518

Fonctionnement d’un compteur binaire modulo 16 :

Un compteur binaire est constitué de bascules, dans notre cas, on a utilisé 4bascules pour un seul compteur afin d’avoir 4 codes binaire (modulo 16), pour bienvoir, le tableau suivant montre la conversion du code binaire en décimale :

Binaire Décimale

0000 0

0001 1

0010 2

0011 3

0100 4

0101 5

0110 6

0111 7

1000 8

1001 9

Principe de fonctionnement, c’est quand le compteur reçoit une impulsion, le codebinaire change d’état en mémorisant la valeur précédente, par exemple :

- Au repos (sans impulsion) le code binaire du compteur reste toujours à l’étatinitial « 0000 ».

- Hors qu’a la présence d’une impulsion, le compteur change d’état de « 0000 »vers « 0001 » et si on lui donne une autre impulsion, il passe de l’état« 0001 » vers « 0010 » et ainsi de suite jusqu'à la valeur « 1001 » .

Pour cela, on a choisi le compteur 74HC4518.

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Compteur 74HC4518 :

C’est un circuit intégrer qui possède 2 compteurs synchrones sous une tension de5V, on aura besoin de 3 compteurs au total (3 afficheurs utilisés), d’ou on a utilisé 2circuits intégrés 74HC4518.

Diagramme de fonctionnement :

On voit bien qu’il possède 2 compteurs de 4 bits chacun. Maintenant à quoiressemble le système logique de ces compteurs !

Diagramme logique :

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Le brochage du 74HC4518 :

PIN NO. SYMBOL NAME AND FUNCTION

1, 9 1CP0, 2CP0 clock inputs (LOW-to-HIGH, edge-triggered)

2, 10 1CP1, 2CP1 clock inputs (HIGH-to-LOW, edge-triggered)

3, 4, 5, 6 1Q0 to 1Q3 data outputs

7, 15 1MR, 2MR asynchronous master reset inputs (active HIGH)

8 GND ground (0 V)

11, 12, 13, 14 2Q0 to 2Q3 data outputs

16 VCC positive supply voltage

Diagramme du timing :

Si on suit les colonnes de ce diagramme, on peut déduire les valeurs binaires enfonction de Q0, Q1, Q2, Q3, les résultats sont donnés par le tableau suivant :

Q0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

Q1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0

Q2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0

Q3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

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VI – Décodeurs DCB-7 segments – 74HC4511 :

Un décodeur est un circuit numérique qui fait correspondre 2n sorties à n variablesbinaires d’entrées, sur lesquelles sont appliquées des variables binaires égales à 1ou 0.

Dans notre cas, on a utilisé le circuit 74HC4511 qui possède 4 variables binairesd’entrées et 7 de sorties sous une tension de 5V, il est réalisé spécialement pour lesafficheurs 7 segments.

Décodeurs 74HC4511 DCB-7 segments :

Brochage du 74HC4511 :

PIN NO. SYMBOL NAME AND FUNCTION

3 LT lamp test input (active LOW)

4 BI ripple blanking input (active LOW)

5 LE latch enable input (active LOW)

7, 1, 2, 6 D1 to D4 BCD address inputs

8 GND ground (0 V)

13, 12, 11, 10, 9, 15, 14 Qa to Qg segments outputs

16 VCC positive supply voltage

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Diagramme logique :

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VII - Afficheur 7 segments - Cathode commune :

La plupart des afficheurs numériques (montres, compteurs….etc.) permettent dereprésenter dix chiffres (de 0 à 9), ces symboles sont dessinés au moyen de septsegments lumineux qui sont des diodes électroluminescentes ou des cristauxliquides, leurs fonctionnement et limité entre 1.5V à 2V avec une intensité de 16mA à20mA. Pour cela on a utilisé des résistances de 220Ω (avec R = (5-1.5)/0.016 =220Ω) à la sotie des décodeurs afin de diminuer la tension de 5V vers 1.5V.

Pour l’affichage, certains de ces sept segments ne sont pas apparents :

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Table de vérité du décodeur 74HC4511:

BCD d’entrées Segments de sortiesAfficheur

D C B A a b c d e f g

0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0

0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0

0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1

0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1

0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1

0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1

0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0

1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1

Le schéma suivant résume tout ce qu’on a vu jusqu' ici et la liaison entre lesdifférentes parties (compteur, le décodeur et l’afficheur 7 segments) pour un seulcompteur numérique :

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VIII – Branchement de 3 afficheurs numériques :

On a vu sur le schéma précédant, le branchement électronique d’un seul compteurnumérique. Maintenant on va voir le branchement de 3 compteurs numériques quiest représenté dans le schéma suivant :

Vous voyez bien qu’on a tout triplé par rapport au premier schéma, sauf y a qu’unseul bouton poussoir, c’est tout à fait normal car c’est au premier compteur ou oncommence le comptage.

Principe de fonctionnement :

Le premier compteur commence à compter de <0000 = 0> jusqu'à ce qu’il arrive aucode binaire <1001 = 9> en appuyant sur le bouton PUSH, s’il y aura une autreimpulsion le compteur se remet à 0 mais avec une retenue de 1 (Q3) vers l’entrée E(CP1) du deuxième compteur qui donnera lui aussi une impulsion pour avoir lenombre <1=0001> au deuxième afficheur et le premier 0 et ainsi de suite. C’est lemême principe pour le troisième compteur.

Le bouton RESET (MR) est utilisé pour la remise à zéro des compteurs.

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IX – Application sur une Barrière Infrarouge :

On peut utiliser ce compteur pour d’autres taches, comme un compteur industriel quicompte les différentes marchandises (Boites, voitures…etc.).

Il suffit juste de remplacer le bouton poussoir par le récepteur de la barrière IR, cettebarrière se constitue d’une partie émettrice de rayon IR et une partie réceptrice derayon IR émet, en activant la barrière IR, la sortie du récepteur de la barrière a unsignal est égal à 1 (aucun obstacle entre la barrière), si on le branche directementau compteur 74HC4518 les valeurs ne changent pas d’états, pour cela on peut faireappel à un inverseur (le 74HC05 par exemple) pour avoir les résultats suivants auniveau de la barrière IR :

1 - Barrière sans obstacle :

1 1 0

A la sortie de l’inverseur le signal est égal à 0, d’où le compteur ne change pas d’état(aucun obstacle détecté).

2 - Barrière avec obstacle :

1 0 0 1

Contrairement au cas précédent, le signal de sortie de l’inverseur est égal à 1, d’où lecompteur reçoit une impulsion qui va le laisser compter en fonction des obstaclesdétectés.

Cette réalisation a été prévue dans notre programme comme un plus, on l’a annuléepar manque de temps (elle sera réalisé prochainement).

Emetteur IR Récepteur IR Inverseur

Emetteur IR Récepteur IR Inverseur

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X – Conclusion :

Cette réalisation nous a permis d’avoir une expérience enrichissante dans ledomaine électronique et de mettre en pratique nos connaissances acquises durantnos études.

Sur un plan plus personnel, on a pu découvrir le travail d’équipe. De plus, ona eu l’opportunité de rencontrer quelques problèmes au niveau de l’étude de notreréalisation (compteur), ce qui nous a permis de bien comprendre la partie logique(combinatoire et séquentiel).

En définitive, les connaissances théoriques apprises en cours étantcomplétées ici par la mise en pratique de celles-ci dans un environnement réel.

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XI - Bibliographie :

Livre et Cours :

Apprendre l’électronique en partant de zéro-niveau 2

Cours d’électronique numérique

Internet :

www.AllDataSheet.com

Logiciels :

ISIS Proteus v7.2 Pro

Eagle Pro v5.6.0/Eagle 3D