Lycée G. CISSON

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Horloge 
électronique 2006

Mise en situation :
Combien me reste-t-il de temps avant de rendre ma copie ?  Aurai-je le temps d’aller voir ma copine ? Prenons-nous le temps de manger ? Au fait quelle heure est-il ?
Questions quotidiennes et banales pourtant si importantes !
L’objet technique proposé vous aidera à répondre à quelques unes de ces questions puisqu’il s’agit 
d’une horloge au design futuriste et directement issue de l’appartement des XMEN.
Matière d’œuvre :
La nature de celle-ci est naturellement informationnelle. Cette pendule va offrir :
o	la connaissance de l’heure à une minute près au quidam de passage
o	la possibilité de l’ajuster (coupures secteur, changement de fuseau horaire…)
Schéma fonctionnel de niveau I :

Mesure du temps

Individu sans repère temporel						Personne informée

Fonction globale :
-.	Fournir une information temporelle codée 
Schéma fonctionnel de niveau II :
Individu	personne
perdu
dans le temps	informée

	Utilisateur possesseur de l’horloge

Fonction d'usage :
-	Deux voyants verts centraux clignotent à la seconde
-	La minute active est matérialisée par celui des soixante voyants rouges disposés en cercle qui est allumé.
-	L’heure active se lit sur celui des douze voyants verts qui clignote.
-	Un interrupteur assure le choix de la minute lors du réglage
-	Un interrupteur assure le choix de l’heure lors du réglage
-	L’alimentation recommandée est assurée par un bloc connecté sur le secteur et fournissant une tension continue de 12V.
-	Pour lire l’heure, cliquer ici.

Alors quelle heure est-il ?
utilisateur
Schéma fonctionnel de 1er degré :

	Fonctions principales :
FP1 : Génération d’un signal périodique :
Production de signaux périodiques de période différentes.
Sortie : 	CLK0 : Signal périodique rectangulaire d’amplitude 12V et de période 250ms
	CLK1 : Signal périodique rectangulaire d’amplitude 12V et de période 156,25ms
	CLK2 : Signal périodique rectangulaire d’amplitude 12V et de période 60s

FP2 : Réglages :
Si la « fun » pendule n’est pas ajustée, son heureux possesseur peut la régler rapidement
grâce à deux interrupteurs S1 et S2.
Lorsque S1 est actif, l’utilisateur voit défiler les soixante témoins lumineux rouges placés en cercle.
Il peut ainsi arrêter sur la minute souhaitée.
Lorsque S2 est actif, l’utilisateur voit défiler les douze témoins lumineux verts placés en cercle.
Il peut ainsi arrêter sur l’heure voulue.
Lorsque S1 et S2 sont au repos, l’horloge fonctionne normalement.

Entrée : 	CLK0 :	déjà vu
	CLK1 : 	déjà vu
	CLK2 : 	déjà vu
Sortie : 	CLK   : Signal périodique rectangulaire d’amplitude 12V et de période dépendante du réglage.

FP3 : Commande d’affichage :
Détermination de l’état des diodes électroluminescentes des secondes, des minutes et des heures
Entrée : 	CLK   : Déjà vu
	CLK0 : Déjà vu
Sortie : 	CA1..CA6 : 	Signal périodique rectangulaire d’amplitude 12V et de période 360s actif au niveau bas de durée active 60s
	AN0..AN9 :	 Signal périodique rectangulaire d’amplitude 12V et de période 3600s de durée active 360s
	S0..S11 :	Signal périodique rectangulaire d’amplitude 12V et de période 43200s de durée active 3600s
FP4 : Affichage :
L’heure s’affiche ainsi :
o	Deux témoins lumineux centraux clignotent toutes les secondes.
o	La minute active est matérialisée par un témoin lumineux rouge allumé.
o	L’heure se lit sur l’un des douze témoins lumineux verts. Seul celui représentant l’heure vraie clignote, les autres restent allumés.
Entrée : 	CA1..CA6 : 	Déjà vu
	AN0..AN9 :	 Déjà vu
	S0..S11 :	Déjà vu
Sortie :	D0..D59 :	DEL des minutes
	H0..H11 :	DEL des heures
	D65,D66 :	DEL des secondes.

FPA : Alimentation :
Permet de fournir l’énergie électrique nécessaire à l’électronique de l’objet technique.
Entrée : 	VDD : tension continue d’amplitude 12V
Sortie : 	distribution vers les différentes fonctions de l’énergie électrique.

Schéma fonctionnel de deuxième degré de FP3
CLK

Principe de fonctionnement

Un ensemble de compteurs-décades permet l’obtention des signaux cadençant le clignotement des LED marquant les secondes et de l’heure actives.
L’une de ces décades associée à une porte logique à diodes assure la production d’un signal (CLK) de période la minute. 
Celui-ci cadence l’allumage d’une LED ‘minute’ et une seule. Une bascule U4A et quelques portes logiques assurent l’éclairage permanent des DEL horaires inactives.

ETUDE de la « chouette pendule »
A.	Découpage
1.	Créer un fichier nouveau fichier nommé « schéma_fonct » et y coller le schéma structurel fourni en dernière page. Le sauvegarder dans le dossier appelé « Chouette pendule » du répertoire de travail.
2.	Avec un outil de dessin (bleu imposé), encadrer (couleurs) puis nommer les fonctions principales.
3.	Même travail pour les fonctions secondaires de FP3. (bleu plus clair)
La rédaction de ce devoir se ra effectuée dans le fichier ainsi créé.

Fonctionnement normal tout d’abord
B.	FP1
1.	Grâce à la  présente dans le dossier « Chouette pendule », donner :
•	Le nom du composant désigné Y1.
Le nom du composant Y1 est un Quartz 
•	Ses propriétés caractéristiques.
(S583 > 32,768 hz)
•	Le nom du composant désigné U11 et de ses sorties.
U11 est un CTR14, c’est un compteurs diviseur de 14 étages avec Oscilateur, ses sorties sont : Qd, Qe, Qf, Qg, Qh, Qi, Qj, Ql, Qm, Qn
•	Le rôle de la broche (10).
La broche 10 est la broche de l’horloge inversé, elle sera active à l’état bas.
La fréquence et la période de CLK0 puis de CLK1.
	Fréquence	Période	
CLK0	2 Hz	250 ms	
CLK1	64 Hz	156,25 ms	

A la mise sous tension le condensateur de capacité C1 est déchargé
2.	Quelle est la valeur du potentiel de la broche (11) de U5 ?
La valeur du potentiel de la broche 11 de Us est égal à 0
3.	Quelle est la fonction logique réalisée par les diodes D60..D63, R1 et VDD ?
La valeur logique réalisée par ces diodes : c’est une porte ET
4.	Nommer les quatre entrées et la sortie puis donner la table de vérité.
D60	D61	D62	D63	S	
0	0	0	0	0	
0	0	0	1	0	
0	0	1	0	0	
0	0	1	1	0	
0	1	0	0	0	
0	1	0	1	0	
0	1	1	0	0	
0	1	1	1	0	
1	0	0	0	0	
1	0	0	1	0	
1	0	1	0	0	
1	0	1	1	0	
1	1	0	0	0	
1	1	0	1	0	
1	1	1	0	0	
1	1	1	1	1	

5.	Quel est la valeur hexadécimale puis décimale du nombre codé sur les sorties de U5 permettant une mise à ‘un’ de reset ?
	Nombre décimal pour effectuer un reset : 120
Nombre hexadécimale pour effectuer un reset : 78
6.	Connaissant la période de CLK0, en déduire celle de CLK2.
La période est de 60 sec

C.	FP2
1.	Compléter la table de vérité ci-dessous. 

S1	S2	CLK	mode	
0	0	CLK2	Fonctionnement Normal	
0	1	CLK0	Changement des Heures	
1	0	CLK1	Changement des Min	
1	1	CLK0	Etat Interdit	

D.	FP3
FS31
1.	Quel nom usuel porte le module de base contenu dans U4B ?
C’est une Bascule D
2.	Rappeler sa table de vérité.
C1	D1	R	S	Q	Q/	
F.M	0	0	0	0	1	
F.M	1	0	0	1	0	
FD	X	0	0	Q	Q/	
X	X	1	0	0	1	
X	X	0 	1	1	0	
X	X	1	1	1	0	

3.	Copier l’image ci-dessous dans le fichier créé plus haut puis compléter en bleu les merveilleux chronogrammes fournis ci-dessus.
4.	Quelle est la conséquence visuelle immédiate sur les secondes de l’horloge ? (D65 et D66)
La conséquence immédiate visuelle sur les secondes de l’horloge est la période ( 1sec =  2 front montant )
5.	Si la tension de seuil d’une D.E.L. verte vaut 1.5V, déterminer littéralement puis numériquement la valeur de l’intensité du courant parcourant R16.
	L’intensité du courant est de 31 mA.

FS32
A la mise sous tension, v0=’0’ 

1.	Quelle est le niveau de chaque sortie des ces trois décades U7, U9 et U2 à l’initialisation ? 
	Le niveau logique de chaque sortie des trois décdes sont 0, sauf celles des borches 3 qui sont à 1.
()
2.	Dessiner le schéma simplifié de commande de D0.

3.	Même travail pour une D.E.L. au choix de la même colonne

4.	Même travail pour une D.E.L. au choix de la même ligne.
	
5.	Quelle est la première conséquence visuelle ?
La première conséquence visuelle est qu’il peut y avoir une seul diode allumé sur les 60.
6.	Comme v0 = 0, que dire des sorties de U6, U10C et U1D ?
	Comme V0=0, les sorties U6 et U1D sont à 1 sauf U10c qui clignote.
7.	Quelle est la seconde conséquence visuelle concernant les témoins horaires H11..H6?
	La seconde conséquence visuelle est qu’elles sont toutes allumé.
8.	Que vaut v1 au moment de l’initialisation ? et les sorties HC0..HC5 ?
	Au moment de l’initialisation, V1 vaut 1
9.	Qu ‘en résulte-t-il pour les témoins associés H0..H5 ? Justifier.
	Les témoins associés, sont allumé.
10.	Quelle est la nouvelle conséquence visuelle dans la lecture de l’heure ?
	A la lecture de l’heure, c’est HC0 qui va clignoter.

Soixante secondes après  la mise sous tension…
11.	Donner l’état des sorties de U7, U2 et U4A.
	l’état des sorties sont sur un front montant
12.	Dessiner le schéma simplifié de l’affichage de la minute active.
	
A la fin des six premières minutes suivant  la mise sous tension…
13.	Donner le niveau des sorties Ani et Caj.
	(incompréhensibilité de « Caj », j’ai donc pris Ca1)
	Au bout de 6 minutes, c’est D6 qui est allumé, Ani est donc à 1 et Ca1 aussi
14.	D’une manière générale, dessiner une flèche montrant l’ordre d’allumage des D.E.L. D0..D59. Coller l’image ci-dessus dans le fichier créé dès le début du devoir et y rajouter la (les) flèches bleues.

60  minutes après  la mise sous tension…

15.	Quel niveau sur CLK3 ? Quelle conséquence sur les sorties de U2 et sur l’affichage de l’heure courante ?
	Le niveau sur CLK3 est à 1. HC0 passe donc à 0 est HC1 passe à 1, les autres reste sur le même niveau logique. 

Réglages
E.	FP2
1.	Lorsque l’utilisateur veut ajuster les minutes, il commute S1. Quelle est la valeur de la fréquence de CLK ? et sa période ?
	La valeur de la fréquence de CLK est de 64 Hz
2.	Quelle conséquence pour l’affichage ? Précisions.
	L’affichage est fixe et lorsqu’on commute S1, les minutes changent une par une.
3.	Lorsque l’utilisateur veut régler les heures, il commute S2. Quelle est la valeur de la fréquence de CLK ? et sa période ?
A	La valeur de la fréquence de CLK est donc de 2 Hz
4.	Quelle conséquence pour l’affichage ? Précisions.
	L’affichage est fixe et lorsqu’on commute S2, les heures changent une par une.

Culture intemporelle

1.	Donner trois expression françaises différentes de celles citées contenant le nom commun « temps » au début du devoir. Recherche Web conseillée mais URL source à produire.
	Ai-je encore le temps de me rendre Mr Catalan  ? Ce temps va pas me permettre d’aller chez Mr Courty à pied. Il est encore temps de faire le devoir de Mr Marmounier.
2.	Même travail avec trois titres de films ou de chansons.
	Les temps qui changent, Le temps de vivre, Les temps moderne.
3.	Quel groupe célèbre interprétait : « Child in time » ?
	Deep Purple a interprété Child in time
4.	Traduire en anglais : « Quelle heure est-il ? », « Quand ramasserez-vous ce devoir ? », « Dans quelle ville se trouve Big Ben? »
	What time is it? When will you take this test? In which city is Big ben?