Créée le, 19/06/2015

 Mise à jour le, 02/09/2016

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  Fonctionnement du circuit RESTART        Réalisation du Circuit RESTART       Bas de page


Essai de Fonctionnement du Circuit "Restart" :


Dans cette pratique, vous allez effectuer un contrôle intéressant de fonctionnement du microprocesseur Z80 et continuer l'examen des circuits auxiliaires qui l'environnent.

Sur le Digilab ou BREAD BOARD (Plaquette utilisée pour les montages expérimentaux), vous vérifierez le fonctionnement du circuit RESTART, des circuits tampons (BUFFERS) et du bus d'adresse du microprocesseur.



1. - PRÉPARATION DU MATÉRIEL



Les composants qui seront utilisés pour effectuer les expériences prévues dans cette pratique sont les suivants :

1 microprocesseur Z80 ou son équivalent

1 circuit intégré 74LS08,

1 circuit intégré 74LS14,

2 circuits intégrés 74LS74,

1 circuit intégré 74LS86,

1 circuit intégré 74LS164,

1 circuit intégré 74LS243,

1 circuit intégré 74LS257,

1 circuit intégré 74LS245,

1 transistor BC559B,

1 résistance de 22 W 1 / 4 W - tolérance  ±  5 %,

1 résistance de 220 W 1 / 4 W - tolérance  ±  5 %,

1 résistance de 270 W 1 / 4 W - tolérance  ±  5 %,

12 résistances de 1 kW 1 / 4 W - tolérance  ±  5 %,

1 résistance de 1,2 kW 1 / 4 W - tolérance  ±  5 %,

1 condensateur de 33 pF,

1 condensateur de 1 000 pF ou 1 nF.

HAUT DE PAGE 2. - PREMIÈRE EXPÉRIENCE : ESSAI DE FONCTIONNEMENT DU CIRCUIT RESTART


Dans la pratique précédente, vous avez examiné le circuit de remise à zéro (RESET) qui initialise le microprocesseur lorsqu'on le met sous tension ou lors de son fonctionnement à n'importe quel instant désiré.

La commande RESET permet, entre autres, de remettre à zéro l'adresse que le microprocesseur fournit au bus d'adresse.



Circuits_de_Reset_et_de_Restart.GIF



Nous savons que les données et les instructions sont stockées dans la mémoire de l'ordinateur et que le microprocesseur peut les prélever au fur et à mesure qu'il en a besoin.

Pour cela, le microprocesseur doit indiquer à la mémoire la position à laquelle se trouve l'information qu'il désire, c'est-à-dire qu'il doit en fournir l'adresse.

Cette dernière est formée de seize bits et le microprocesseur dispose donc de seize sorties d'adresse, une pour chaque bit ; ces sorties du microprocesseur sont reliées au bus d'adresse sur lequel sont raccordées toutes les lignes d'adresse des mémoires et, éventuellement, d'autres circuits d'entrée / sortie.

Avec seize bits, on peut réaliser toutes les combinaisons comprises entre 00 ... 00 et 11 ... 11, c'est-à-dire, en hexadécimal, entre 0000 et FFFF. A chacune de ces combinaisons, correspond une adresse déterminée ; on dispose donc de 216 = 65 536 adresses différentes pour une capacité de 64 kilooctets.

Lorsque l'on active l'entrée RESET, le microprocesseur est forcé à l'adresse zéro, ce qui signifie que, sur le bus d'adresse, apparaissent seize niveaux bas.

Ainsi, le microprocesseur commence l'exécution du programme à l'adresse zéro.

Si l'on désire que le programme démarre à une adresse différente de zéro, il faut faire appel à un circuit RESTART (redémarrage) dont nous allons maintenant expérimenter le fonctionnement.

Dans cette expérience, on utilise le circuit intégré 74LS257 qui est un quadruple multiplexeur deux voies à sorties trois états. Ce circuit possède huit entrées principales, réparties en deux groupes de quatre, et quatre sorties.

Selon l'état de l'entrée de commande SELECT, les sorties se trouvent reliées à l'un ou à l'autre groupe d'entrées.

Pratiquement, ce circuit a une fonction analogue à celle d'un commutateur mécanique à quatre voies et à deux positions, comme celui de la figure 2.



Multiplexeur_74LS257.GIF



La commande SELECT établit la position des contacts communs des quatre inverseurs qui, en commutant simultanément, permettent le transfert vers les sorties des signaux présents aux quatre entrées repérées par la lettre A ou aux quatre entrées B.

Le brochage du multiplexeur 74LS257 est donné figure 3.

Brochage_Multiplexeur_74LS257.GIF

L'entrée G_barre.gif sert à contrôler les sorties : lorsqu'elle est au niveau bas, le circuit se comporte comme nous venons de le décrire ; par contre, lorsqu'elle est au niveau haut, les sorties se mettent à l'état haute impédance (TRI-STATE). C'est comme si les inverseurs de la figure 2 étaient entre deux positions.

Le fonctionnement du multiplexeur est résumé dans le tableau de la figure 4 ; rappelez-vous que la lettre X signifie "indifférent" et indique que le niveau présent à l'entrée n'a aucune influence sur les niveaux des sorties, tandis que la lettre Z désigne l'état "haute impédance".

Table_de_fonctionnement_74LS257.GIF 

HAUT DE PAGE 2. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT RESTART

a) Enlevez de la matrice tous les composants et liaisons relatifs à l'expérience précédente.

b) Insérez sur la matrice les circuits intégrés 74LS74 (double bascule synchrone de type D) et 74LS257 (quadruple multiplexeur deux voies) et une résistance de 1 kW dans les positions indiquées figure 5-a.

Liaisons_du_circuit_RESTART.JPG

c) Effectuez les liaisons représentées sur cette même figure.

Le schéma électrique du circuit réalisé est représenté figure 5-b. En vous y reportant, effectuez un contrôle visuel attentif du montage.

Schema_du_circuit_RESTART.GIF

NOTE :

Il est intéressant de vérifier les raccordements relatifs à chaque broche des circuits intégrés.

On contrôle donc d'abord toutes les connexions relatives à la broche 1, puis celles de la broche 2, ensuite celles de la broche 3 et ainsi de suite, dans l'ordre, toutes les broches restantes du circuit intégré.

De la même façon, on contrôle les connexions du deuxième circuit intégré. Enfin, on vérifie les liaisons relatives aux afficheurs et à l'alimentation des circuits intégrés, celles-ci étant habituellement omises dans les schémas électriques.

2. 2. - ESSAI DE FONCTIONNEMENT DU CIRCUIT RESTART

a) Placez les interrupteurs SW0, SW1, SW2 et SW3 sur la position 1.

b) Mettez le digilab sous tension.

c) Appuyez sur P1.

d) Observez DIS0 : il indique le chiffre 0.

En effet, en appuyant sur P1, on applique une impulsion négative sur l'entrée PRESET de la bascule et sa sortie Q_barre.gif passe donc au niveau bas.

Par conséquent, l'entrée SELECT du multiplexeur est également portée au niveau bas et sélectionne les entrées A. Les sorties Y sont donc reliées à ces entrées : à la sortie 1Y, on trouve le niveau présent à l'entrée 1A, à la sortie 2Y on trouve le niveau présent à l'entrée 2A et ainsi de suite.

Les quatre sorties du multiplexeur sont toutes au niveau bas et l'afficheur indique le chiffre 0.

Nous allons maintenant effectuer la procédure RESTART.

e) Appuyez sur P0 et relâchez : de cette façon, on simule une impulsion négative semblable à celle que produirait le circuit de remise à zéro (RESET).

A l'instant où P0 est relâché, un front positif est appliqué sur l'entrée d'horloge, ce qui fait passer la bascule au niveau bas. La sortie Q_barre.gif est portée au niveau haut et le multiplexeur commandé par l'entrée SELECT relie les sorties aux entrées B. L'état de celles-ci est imposé par la position des interrupteurs SW0, SW1, SW2 et SW3.

f) Observez l'afficheur DIS0 : il indique la lettre F.

g) Appuyez sur P1 : l'afficheur DIS0 indique de nouveau 0.

h) Éteignez le digilab.

2. 3. - CONCLUSION

Le fonctionnement du circuit RESTART est simple. Observez la figure 6 qui montre le circuit inséré sur certains Computers System : vous remarquez que les entrées A du multiplexeur sont reliées aux sorties d'adresse A12, A13, A14 et A15 du microprocesseur Z80 ; dans notre expérience, ces sorties ont été remplacées par une mise à la masse (0 V = niveau L).

 Synoptique_du_circuit_RESTART.GIF

Les entrées B sont prépositionnées selon l'adresse à laquelle on veut repartir ; dans l'expérience réalisée, les bits d'adresse A12 à A15 sont simulés par les interrupteurs.

Lorsqu'une impulsion est appliquée sur l'entrée du circuit RESET, toutes les sorties d'adresse du microprocesseur sont portées au niveau bas, la bascule D commute et le multiplexeur relie ses sorties avec les entrées B.

Ainsi, le microprocesseur commence l'exécution du programme à l'adresse sélectionnée.

Les bits d'adresse compris entre A0 et A11 ne changent pas parce qu'ils sont reliés directement au bus d'adresse. Les quatre bits A12, A13, A14 et A15 prennent la valeur prédisposée sur les entrées B.

Lorsque le microprocesseur a lu la donnée qui se trouve à l'adresse de mémoire ainsi sélectionnée, il génère une impulsion à la sortie IORQ_barre.GIF qui ramène la bascule dans les conditions initiales. Elle est alors prête pour un nouveau cycle de RESTART. Le multiplexeur relie de nouveau les sorties aux adresses A12 à A15.

Pour simplifier, les impulsions RESET_barre.GIF et IORQ_barre.GIF ont été remplacées par celles obtenues manuellement par les boutons-poussoirs P0 et P1.

De plus, n'ayant pas à notre disposition les sorties du microprocesseur, les entrées A ont été reliées à la masse.

Ceci correspond tout à fait au fonctionnement réel du circuit car, lorsque l'on appuie sur la touche de remise à zéro, toutes les sorties d'adresse du microprocesseur sont portées automatiquement au niveau bas.


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