Les portes logiques sous Proteus

Ce TP permet de maîtriser le logiciel ISIS Proteus 7 Professional en mode interactif pour créer, tester et valider des logigrammes utilisant des portes logiques. Il s'adresse aux étudiants souhaitant découvrir expérimentalement les portes logiques de base et leurs propriétés, puis appliquer ces connaissances à des problèmes pratiques. Pour réaliser ce TP, il faut disposer du logiciel Proteus 7 Professional et connaître les bases de l’électronique numérique.

Objectifs

• Créer des montages avec des portes logiques dans Proteus.
• Simuler et observer le comportement des portes logiques de base (ET, NON-ET, OU, NON-OU).
• Compléter et interpréter les tables de vérité des portes logiques.
• Analyser les propriétés des portes logiques et vérifier l'équivalence de logigrammes.
• Appliquer les savoir-faire acquis à des logigrammes plus complexes.

Prérequis et installation

• Logiciel ISIS Proteus 7 Professional installé sur un ordinateur.
• Connaissances élémentaires en électronique numérique, notamment sur les portes logiques.
• Familiarité avec l’interface de Proteus, notamment la boîte de dialogue « Pick Devices ».
• Liste des composants utilisés : portes logiques 4081.IEC (ET), ET-NON, OU, OU-NON, générateurs LOGICSTATE, sondes LOGICPROBE (BIG).

Remarque importante : pour ajouter plusieurs composants rapidement dans Proteus, appuyez sur la touche P, double-cliquez sur chaque composant désiré, puis appuyez sur ESC. La boîte de dialogue « Pick Devices » ne doit être ouverte qu’une seule fois.

Test des portes logiques de base : porte ET

Réalisez le montage suivant dans Proteus :

• Placez une porte logique ET 4081.IEC.
• Ajoutez deux générateurs logiques LOGICSTATE en entrée, nommés A et B (renseignez le champ « Référence » dans leurs propriétés).
• Ajoutez une sonde logique LOGICPROBE (BIG) en sortie, nommée S.

Pour accéder rapidement aux propriétés d’un composant, pointez-le avec la souris puis appuyez sur Ctrl-E.

Lancez la simulation avec la touche F12. En cliquant sur les générateurs LOGICSTATE, modifiez leurs états et complétez la table de vérité en notant l’état logique (0 ou 1) de la sortie S selon les entrées A et B.

Une table de vérité correcte doit refléter la fonction ET : la sortie S est à 1 uniquement si A et B sont à 1.

Test des portes logiques de base : porte NON-ET

Arrêtez la simulation en appuyant deux fois sur la touche Échap. Remplacez la porte ET par une porte NON-ET.

• Supprimez la porte ET en cliquant droit dessus puis « Supprimer objet ».
• Connectez les générateurs LOGICSTATE A et B aux entrées de la porte NON-ET.
• Connectez la sonde LOGICPROBE (BIG) nommée S à la sortie.

Lancez la simulation (F12). Modifiez les entrées A et B en temps réel en cliquant dessus sans arrêter la simulation. Complétez la table de vérité en notant l’état logique de la sortie S.

La sortie S doit être l’inverse de la porte ET : S est à 0 uniquement si A et B sont à 1.

Test des portes logiques de base : porte OU

Arrêtez la simulation puis remplacez la porte NON-ET par une porte OU.

Lancez la simulation (F12) et complétez la table de vérité en observant l’état logique de la sortie S selon les entrées A et B.

La sortie S est à 1 si au moins une des entrées A ou B est à 1.

Remarque : pour lancer la simulation en temps réel, appuyez sur F12. Pour arrêter la simulation, appuyez deux fois sur Échap.

Test des portes logiques de base : porte NON-OU

Arrêtez la simulation puis supprimez tous les objets de la feuille de travail sans fermer le projet :

• Cliquez droit sur la feuille de travail.
• Sélectionnez tous les objets.
• Appuyez sur la touche Suppr.

Placez une porte logique NON-OU avec deux générateurs LOGICSTATE en entrée (nommés A et B) et une sonde LOGICPROBE (BIG) en sortie (nommée S).

Lancez la simulation et complétez la table de vérité de la porte NON-OU.

La sortie S est à 0 si au moins une des entrées est à 1, et à 1 uniquement si A et B sont à 0.

Propriétés des portes logiques

Sans enregistrer le projet actuel, créez un nouveau projet dans Proteus (menu Fichier > Nouveau projet > gabarit DEFAULT).

Pour chacun des logigrammes proposés, complétez la table de vérité en utilisant la simulation interactive et identifiez la porte logique correspondante.

Cette étape permet de vérifier la compréhension des tables de vérité et la reconnaissance des fonctions logiques.

Applications

Deux logigrammes différents à 4 entrées (A, B, C, D) sont proposés :

• Le premier logigramme a une sortie S1.
• Le second logigramme a une sortie S2.

Simulez ces logigrammes dans Proteus et complétez les tables de vérité de S1 et S2.

Répondez aux questions :

• Ces deux logigrammes sont-ils équivalents ? (Ils le sont seulement si leurs tables de vérité sont strictement identiques.)
• À quelle condition la sortie S1 est-elle à 0 ?
• À quelle condition la sortie S1 est-elle à 1 ?
• À quelle condition la sortie S2 est-elle à 0 ?
• À quelle condition la sortie S2 est-elle à 1 ?

Cette partie illustre l’utilisation des portes logiques dans des montages numériques plus complexes.

Résultats attendus

• Tables de vérité complètes et correctes pour chaque porte logique testée : ET, NON-ET, OU, NON-OU.
• Observation des sorties logiques conformes aux fonctions des portes (ex. sortie à 1 uniquement si conditions logiques respectées).
• Identification correcte des portes logiques à partir de leurs tables de vérité.
• Validation de l’équivalence ou non des logigrammes complexes selon leurs tables de vérité.

Pièges courants

• Oublier de nommer les entrées et sorties dans le champ « Référence » des générateurs LOGICSTATE et des sondes LOGICPROBE, ce qui complique la lecture des résultats.
• Ne pas arrêter correctement la simulation avant de modifier le montage (appuyer deux fois sur Échap).
• Supprimer un composant sans vérifier que les connexions sont bien refaites sur le nouveau composant.
• Ouvrir plusieurs fois la boîte de dialogue « Pick Devices » au lieu d’ajouter plusieurs composants en une seule fois.
• Confondre les portes NON-ET et NON-OU avec leurs versions simples ET et OU lors de l’interprétation des tables de vérité.
• Ne pas utiliser le mode interactif pour modifier les entrées en temps réel, ce qui ralentit la simulation.