Table de matières

6. Les registres à décalage

Ces circuits sont le plus souvent formés de bascules synchrones reliées l'une à la suite de l'autre et commandées par le même signal d'horloge.


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L'état de la première bascule se décale aux bascules suivantes d'où le nom de «circuits à décalage». Ils sont très utilisés comme circuit de temporisation, comme circuit de mémoire et de traitement de l'information.


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Une application importante des registres à décalage est la transmission série de données logiques. Les registres à décalage peuvent se présenter sous différentes formes selon l'accès aux entrées et sorties.
6.1 Le registre 74HC595 

Ce registre à décalage se présente sous la forme d'un petit IC (integrated circuit ou circuit intégré (CI) en français) en paqueté DIP16. Il a donc 8 broches de chaque côté et la numérotation de celles ci se fait d'une manière on ne peut plus classique [1] .

Voici les fonctions des pins comme l’illustre la figure suivante :

Figure II.20 : Les pins de 74HC595

• 
  1 à 7 : Q1 à Q7 : sorties parallèles 1 à 7
  
• 
  8 : GND : masse (0V)
  
• 
  9 : Q7' : sortie série
  
• 
  10 : : remise à zéro (master reset) active au niveau bas
  
• 
  11 : SH_CP : horloge de décalage (shift clock)
  
• 
  12 : ST_CP : stockage (latch)
  
• 
  13 :  : sortie active (Output Enabled) active au niveau bas
  
• 
  14 : DS : entrée série.
  
• 
  15 : Q0 : sortie parallèle 016 : Vcc : alimentation (+5V)
  

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Les caractéristiques du 74HC595 

La famille 74HC présente les caractéristiques suivantes:

• 
  très faible dissipation de puissance.
  
• 
  tensions de seuils: 30% et 70% de Vcc.
  
• 
  haute immunité au bruit.
  
• 
  alimentation de 2V à 6V.
  

6.3 Principe de fonctionnement du 74HC595 

L'alimentation du 74HC595 se fait sur le pin 16 sous une tension allant de -0.5 a +7V. On utilisera les 8 pins de sortie parallèles (1 à 7 + 15), plus les 3 à 5 pins de contrôle [2] .

C’est la séquence effectué pour l'envoie d'une donnée sur 8bits en sortie du 74HC595 ; on passe d'abord ST_CP à 0, puis on présente un par un les 8 bits de la donnée sur DS en envoyant en même temps un 1 logique sur SH_CP à chaque fois, on repasse ensuite ST_CP à 1 pour recopier la nouvelle valeur dans le second registre. [1]

Le pin 10  permet de remettre tout le premier registre à zéro et est active au niveau bas, il convient donc (pour éviter une remise à zéro permanente du registre) de placer cette pin au niveau haut (on note que la plupart du temps on reliera cette pin à +Vcc. Le pin 13  active ou non la sortie (elle est aussi active au niveau bas).

On placera cette fois ce pin sur la masse ou bien sur une sortie du microcontrôleur pour pouvoir en contrôler l’état comme l’illustre la figure II.21 le chronogramme de 74HC595.


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Figure II.21: Chronogramme de 74HC595

7. Les Matrices LEDs

Ces dispositifs sont constitués principalement des LED « Light Emitting Diode » qui sont des diodes un peu particulière et qui ont la propriété d'émettre la lumière quand un courant les parcourt (de l'Anode vers la Cathode) comme l’illustre la figure suivante. 

Figure II.22: Les LEDs

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La figure suivante représente la structure interne de matrice de LED.


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Figure II.23: Structure interne de matrice de LED 8x8

7.1 Les avantages de matrice de LED 

• 
  Énergie - économie - vers le haut à 80%.
  
• 
  Longue vie 30.000 heures.
  
• 
  Infrarouge dans le faisceau lumineux.
  
• 
  Aucuns gaz toxiques ou mercure.
  
• 
  Visible à une distance de 3 mm.
  
• 
  Installation facile
  

8. Présentation du bus USB 

Le bus USB (Universal Serial Bus, en français Bus série universel) est, comme son nom l'indique, basé sur une architecture de type série. Il s'agit toute fois d'une interface entrée-sortie beaucoup plus rapide que les ports séries standards. L'architecture qui a été retenue pour ce type de port est en série pour deux raisons principales :

• L'architecture série permet d'utiliser une cadence d'horloge beaucoup plus élevée qu'une interface parallèle, car celle-ci ne supporte pas des fréquences trop élevées (dans une architecture à haut débit, les bits circulant sur chaque fil arrivent avec des décalages, provoquant des erreurs).

• 
  Les câbles série coûtent beaucoup moins cher que les câbles parallèles.
  

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8.1 Types de connecteurs de bus USB 

Il existe deux types de connecteurs USB [3] :

• 
  Les connecteurs dits de type A, dont la forme est rectangulaire et servant généralement pour des périphériques peu gourmands en bande passante (clavier, souris, webcam, etc.) ;
  
• 
  Les connecteurs dits de type B, dont la forme est carrée et utilisés principalement pour des périphériques à haut débit (disques durs externes, etc.) comme le montre la figure suivante.
  

Figure II.24: Les deux types de connecteurs A et B d’un USB

• 
  1. Alimentation +5V (VBUS) 100mA maximum
  
• 
  2. Données (D-)
  
• 
  3. Données (D+)
  
• 
  4. Masse (GND)
  

8.2 Fonctionnement de bus USB 

L'architecture USB a pour caractéristique de fournir l'alimentation électrique aux périphériques qu'elle relie, dans la limite de 15 W maximum par périphérique.

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Elle utilise pour cela un câble composé de quatre fils (la masse GND, l'alimentation VBUS et deux fils de données appelés D- et D+). 


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Figure II.25: L’architecture interne d’un USB

La norme USB permet le chaînage des périphériques, en utilisant une topologie en bus ou en étoile. Les périphériques peuvent alors être soit connectés les uns à la suite des autres, soit ramifiés. 
La ramification se fait à l'aide de boîtiers appelés « hubs » (en français concentrateurs), comportant une seule entrée et plusieurs sorties. Certains sont actifs (fournissant de l'énergie électrique), d'autres passifs (alimentés par l'ordinateur). 

Les ports USB supportent le Hot plug and play. Ainsi, les périphériques peuvent être branchés sans éteindre l'ordinateur (branchement à chaud, en anglais hot plug). Lors de la connexion du périphérique à l'hôte, ce dernier détecte l'ajout du nouvel élément grâce au changement de la tension entre les fils D+ et D-. A ce moment, l'ordinateur envoie un signal d'initialisation au périphérique pendant 10 ms, puis lui fournit du courant grâce aux fils GND et VBUS (jusqu'à 100mA). Le périphérique est alors alimenté en courant électrique et récupère temporairement l'adresse par défaut (l'adresse 0). L'étape suivante consiste à lui fournir son adresse définitive (c'est la procédure d'énumération). Pour cela, l'ordinateur interroge les périphériques déjà branchés pour connaître la leur et en attribue une au nouveau, qui en retour s'identifie. L'hôte, disposant de toutes les caractéristiques nécessaires est alors en mesure de charger le pilote approprié.