Logique Industrielle

Approche par Compétences (APC)

De l'algèbre de Boole aux systèmes automatisés — concevoir, simuler et implémenter la logique combinatoire et séquentielle, en Python et Logisim.

Licence Semestre 2 Python Logisim Evolution Passerelle SAP →

10

séances CTD (×2h)

4

séances TP (×2h)

28h

volume total

3

compétences (C1–C3)

Ressources du cours

Supports CTD

CTD 1 — Numération CTD 2 — Algèbre de Boole CTD 3 — Karnaugh CTD 4 — Circuits intégrés CTD 5 — Additionneurs CTD 6 — Comparateurs CTD 7 — Codeurs/Décodeurs CTD 8 — MUX/DEMUX CTD 9 — Séquentiel CTD 10 — SAP & I4.0

Sujets de TP

TP 1 — Python Portes TP 2 — Logisim TP 3 — Système de péage ⭐ TP 4 — Bilan SAP

Documents complémentaires

Fiches de compétences APC Fiche mémo — Karnaugh Datasheets CI (7400, 7483, 7485…)

Situation professionnelle cible

Un technicien ou ingénieur doit concevoir, analyser et valider la partie commande d'un système automatisé numérique — de la spécification fonctionnelle jusqu'à l'implantation sur circuit intégré ou logiciel.

Les trois compétences du module

C1

Modéliser et analyser des systèmes logiques combinatoires

Traduire · Simplifier · Justifier · Vérifier

• Systèmes de numération et codages (binaire, hexa, BCD)
• Algèbre de Boole : axiomes, De Morgan, consensus
• Tables de vérité et formes canoniques (SOP/POS)
• Tableaux de Karnaugh (2 à 4 variables)
• Technologie TTL/CMOS

C2

Concevoir et simuler des circuits logiques combinatoires et séquentiels

Assembler · Simuler · Déboguer · Implémenter

• Additionneurs, comparateurs (7483, 7485)
• Codeurs, décodeurs (74LS138, 74LS139)
• Multiplexeurs / démultiplexeurs
• Simulation Logisim Evolution (chronogrammes)
• Implémentation Python avec tests unitaires

C3

Décrire et préparer la commande d'un système automatisé

Identifier · Distinguer · Décrire · Préparer

• Logique combinatoire vs séquentielle
• Machine à états finis (FSM) — diagramme d'états
• Structure d'un système automatisé (PO / PC)
• Lien API → IoT → Jumeau numérique
• Passerelle vers le module SAP (S3)

Cours-TD — 10 séances × 2h

CTD 1 Systèmes de numération et codages C1 PDF

1. Convertir entre les bases 2, 10 et 16
2. Coder en BCD et en complément à 2
3. Justifier le choix d'un codage pour une application industrielle

CTD 2 Algèbre de Boole & portes logiques C1 PDF

1. Appliquer les axiomes et théorèmes booléens
2. Utiliser De Morgan et le consensus pour simplifier
3. Construire la table de vérité d'une expression multi-variables

CTD 3 Simplification par tableaux de Karnaugh C1 PDF

1. Simplifier 2 à 4 variables par tableau de Karnaugh
2. Exploiter les cas indéterminés (don't care)
3. Comparer résultat Karnaugh vs simplification algébrique

CTD 4 Technologie des circuits intégrés C1+C2 PDF

1. Lire une datasheet (fan-out, niveaux logiques)
2. Distinguer familles TTL et CMOS
3. Réaliser une fonction avec portes NAND uniquement (CI 7400)

CTD 5 Additionneurs binaires C2 PDF

1. Concevoir le demi-additionneur et l'additionneur complet 1 bit
2. Cascader 4 additionneurs 1 bit → additionneur 4 bits
3. Analyser le CI 7483 et vérifier par rapport à la conception manuelle

CTD 6 Comparateurs C2 PDF

1. Concevoir un comparateur 1 bit (A=B, A>B, A<B)
2. Analyser le CI 7485 (entrées de cascade, cas d'égalité)
3. Identifier l'usage dans un système de contrôle (seuil)

CTD 7 Codeurs & décodeurs C2 PDF

1. Concevoir et analyser un codeur/décodeur 2 bits
2. Étudier les CI 74LS138 (3→8) et 74LS139 (2→4)
3. Dimensionner un décodeur pour affichage ou sélection mémoire

CTD 8 Multiplexeurs & démultiplexeurs C2 PDF

1. Concevoir un MUX 4→1 et un DEMUX 1→4 à partir de portes
2. Réaliser une fonction combinatoire quelconque via MUX
3. Associer MUX et décodeurs pour des fonctions complexes

CTD 9 Introduction aux systèmes séquentiels C2+C3 PDF

1. Distinguer circuit combinatoire vs séquentiel (notion d'état)
2. Décrire bascules RS, D et JK
3. Modéliser un système simple (distributeur, feu bicolore) par diagramme d'états

CTD 10 Systèmes automatisés & ouverture Industrie 4.0 C3 PDF

1. Décrire la structure d'un système automatisé (PO / PC)
2. Situer les circuits dans la chaîne API → IoT → Jumeau numérique
3. Lier les séquences vues en cours aux outils futurs du module SAP

Travaux Pratiques — 4 séances × 2h

TP 1 — C1 + C2

Portes logiques et additionneurs en Python

Sans bibliothèque externe, implémenter les briques de base de la logique numérique et valider par tests unitaires.

1. Implémenter AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR
2. Construire demi-additionneur et additionneur 1 bit
3. Cascader → additionneur 4 bits, vérifier les résultats
4. Tests unitaires reproduisant les tables de vérité

Sujet PDF

Script Python commenté + rapport de tests (100% verts)

TP 2 — C2

Simulation de circuits sous Logisim Evolution

Reproduire dans Logisim les circuits des CTD, exploiter la simulation et les chronogrammes.

1. Câbler et simuler un additionneur 4 bits à partir de portes
2. Réaliser un décodeur 3→8 (équivalent 74LS138)
3. Analyser les chronogrammes, identifier un dysfonctionnement
4. Comparer câblage Logisim vs implémentation Python (TP 1)

Sujet PDF

Fichier .circ + captures chronogrammes annotées

TP 3 ⭐ — C2 + C3 — TP INTÉGRATEUR

Système de péage

Péage routier : pièces acceptées 10c–2€, barrière s'ouvre dès paiement complet, affichage du reste à payer en temps réel.

1. Identifier entrées, sorties et états du système
2. Concevoir le circuit de cumul (additionneur + registre) dans Logisim
3. Concevoir le comparateur et la logique de déclenchement
4. Simuler l'affichage du reste sur décodeur 7 segments
5. Diagramme d'états + machine à états Python

Sujet PDF

Logisim + diagramme d'états + script Python + rapport 2 pages

TP 4 — C3

Bilan intégrateur & mise en perspective SAP

Synthétiser les apprentissages et préparer conceptuellement la transition vers le module SAP (maquette train, ascenseur, tapis de tri, Robotinho).

1. Modéliser par diagramme d'états un système automatisé simple
2. Distinguer commande (ce module) vs séquencement (SAP)
3. Argumenter oralement : logique câblée vs logique programmée
4. Positionner les compétences dans le contexte Industrie 4.0

Sujet PDF

Présentation orale 10 min + diagramme d'états annoté

Tableau de bord — Vue d'ensemble

#	Thème principal	Objectif terminal	Comp.	Outil
CTD 1	Numération & codages	Convertir et justifier un codage	C1	Cours + TD
CTD 2	Algèbre de Boole	Simplifier par algèbre + De Morgan	C1	Cours + TD
CTD 3	Tableaux de Karnaugh	Simplifier 2–4 variables	C1	Cours + TD
CTD 4	Circuits intégrés 7400	Réaliser une fonction avec NAND	C1+C2	Cours + TD
CTD 5	Additionneurs binaires	Cascader des additionneurs 1 bit	C2	Cours + TD
CTD 6	Comparateurs	Analyser le 7485, usage en contrôle	C2	Cours + TD
CTD 7	Codeurs / Décodeurs	Dimensionner un décodeur 74LS138	C2	Cours + TD
CTD 8	MUX / DEMUX	Réaliser une fonction via MUX	C2	Cours + TD
CTD 9	Systèmes séquentiels	Modéliser par diagramme d'états	C2+C3	Cours + TD
CTD 10	SAP & Industrie 4.0	Lien logique → API → IoT	C3	Cours + TD
TP 1	Portes & additionneurs Python	Tests unitaires 100% verts	C1+C2	Python
TP 2	Circuits Logisim	Déboguer par chronogrammes	C2	Logisim
TP 3 ⭐	Système de péage	Intégrer C1+C2+C3 sur cas réel	C2+C3	Logisim + Python
TP 4	Bilan & mise en perspective	Distinguer commande / séquencement	C3	Oral + schéma

Continuité — Module SAP (S3)

Ce module pose les bases conceptuelles du module Logique Séquentielle – SAP et Grafcet du semestre suivant. Les systèmes travaillés incluent :

• Maquette train, ascenseur, tapis de tri
• Système de perçage Festo
• Robotinho