Microcontroleur arduino uno

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  • LESSENTIEL SUR LE MICROCONTRLEUR ET LA CARTE ARDUINO UNO

    Module I

    Arduino Uno Rev3

    Thorique

    Prpar par:

    TANDU SUAMUNU Byorn

    MUNENA MPOYI Schadrack

    NABURACHA MURANGA David

    2016

  • PLAN

    LES FONDAMENTALES DU MCU;

    ENVIRONNEMENT ARDUINO;

    PROGRAMMATION EN ARDUINO.

  • LES FONDAMENTALES DU MCU

    Les MCUs sont nos jours aussi frquents dans les domaines tels que: les tlcommunications (tlphones mobiles, modem,...), industriel (Automates programmables, imprimantes 3D,), automobile (tableau de bord, contrle des siges,), domotique (micro-ondes, machines caf,), militaire (sonde, robots, lanceurs des fuses,...), etc

    1. O EN SOMMES-NOUS AVEC LES MCUs?

    Ils ont atteint une frquente utilisation en 2014 avec 18,6 milliards dunits vendues et une croissance de 12% lanne dernire (2015) (20.832.000.000 dunits vendues) selon IC Insights. Ces btes programmables deviennent de plus en plus des autoroutes pour atteindre nos villes (targets) en pleine rvolution.

  • LES FONDAMENTALES DU MCU

    Le microcontrleur (C ou MCU pour MicroController Unit en anglais) est un circuit programmable capable dexcuter un programme et possdant des circuits dinterface intgrs (entres-sorties) avec le monde extrieur. En dautre terme, le MCU est un mini-ordinateur sans clavier ni cran mais capable dinteragir avec le monde extrieur grce ses interfaces dentres-sorties intgres.

    2. QUID MCU?

    Apparu vers les annes 1970 dont Intel fut le premier, ce dernier peut avoir 6 200 pattes pour interagir avec le monde extrieur (y compris celles dalimentation) et gnralement de 4-bits (pour sa premire apparition et en disparition), 8-bits (le plus rpandu), 16-bits et 32-bits (de plus en plus frquents nos jours).

  • LES FONDAMENTALES DU MCU

    Un systme MCU est un systme ayant en global un interfaage dentre (une unit dacquisition), une unit de traitement et un interfaage de sortie (une unit de sortie).

    3. STRUCTURE DUN SYSTME A MCU

    INTERFACAGE

    DENTREE

    UNITE

    CENTRALE DE

    TRAITEMENT

    INTERFACAGE

    DE SORTIE

    UNITE DE TRAITEMENT ELECTRONIQUE

    MCU

    Capteur/ Donnes en sortie

    Actionneur/ Donnes en sortie

  • LES FONDAMENTALES DU MCU

    3. STRUCTURE DUN SYSTME A MCU

    LES DONNES EN ENTRE:

    Les donnes en entre peuvent tre dorigine diverses, elles peuvent provenir de capteurs (temprature, humidit,), dun clavier (pour le dialogue homme-machine), etc. Donc, toutes ces donnes sont acquisitiones par linterface dentre.

    LUNITE CENTRALE DE TRAITEMENT:

    Lunit centrale de traitement est destine au traitement de donnes/informations acquisitiones par lunite dinterfaage dentre afin de fournir les donnes/informations ncessaires la sortie.

    LES DONNEES EN SORTIE:

    Les donnes en sortie reprsentent le rsultat attendu du traitement spcifi par le programme des donnes en entre.

  • LES FONDAMENTALES DU MCU

    3. STRUCTURE DUN SYSTME A MCU

    Hormis cette vision globale, un MCU contient en son sein les lments ci-aprs:

    Microprocesseur : Abrg autre fois P ou CPU pour Central Processing Unit en anglais. Comme dans un ordinateur classique, il est le cerveau dun MCU.

    Mmoires : contrairement un ordinateur classique, le MCU comprend trois (3) types de mmoires qui se diffrentie dans lutilisation avec celles dun ordinateur classique. RAM (Random Access Memory) : contient le programme dexcution

    du MCU et elle est volatile cest--dire les informations stockes se perdent ds mise hors tension. Sa taille peut aller de 256 octets 1Ko mais, elle peut tre largie par une RAM externe de 32Ko.

    ROM (Read Only Memory) : Elle contient gnralement le programme de lutilisateur et nest accessible quen lecture seule. EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) : est une

    mmoire ayant les mmes proprits quune ROM mais programmable. Cest--dire le programme en son sein peut tre effac par les rayons UV ainsi, elle peut tre reprogramme.

  • LES FONDAMENTALES DU MCU

    3. STRUCTURE DUN SYSTME A MCU

    Timer/horloge : elle donne la rfrence temporelle au MCU pour excuter les instructions.

    Chien de garde : Est une structure de contrle du bon droulement du

    programme pouvant tre interne ou externe du MCU. Le reset la mise sous tension : avant le lancement du programme, le MCU

    a besoin dun temps minimum qui est donn par la documentation du constructeur et par consquent, il faut produire un signal de dure suprieure la mise sous tension.

    Surveillance de lalimentation : lorsquune chute de tension dans

    lalimentation est dtecte, cette structure produit un reset au MCU. Les priphriques : sont les priphriques dinterfaage dentres et sorties

    du MCU, et de conversion du signal Analogique-Numrique ou linverse. Entre autres : les ports dentres-sorties (parallles et analogiques),, les ports sries synchrones et asynchrones, la gestion Ethernet, les CAN, les CNA, la gestion de bus USB, la gestion de bus CAN.

  • LES FONDAMENTALES DU MCU 4. APPLICATIONS

    Ces btes programmables sont nos jours prsentes dans tous les systmes autonomes destins grer des priphriques cest--dire tout systme ayant le contrle des priphriques. Do, ses applications savrent normes:

    La technique mdicale ; Les systmes de communication ; Les technologies de scurit ; Mcatronique et automation industrielle ; Moyens de transport ; lectronique de consommation; Etc.

  • LES FONDAMENTALES DU MCU 5. CRITERES DE CHOIX

    Le choix dun MCU est port sur son nombre de pattes, la frquence du CPU, la taille du bus de donnes (8-bits, 16-bits ou 32-bits) et le prix.

    6. AVANTAGES

    Diminution de lencombrement du matriel et du circuit imprim; Simplification du trac du circuit imprim p(lus besoin de tracer de bus; Augmentation de la fiabilit du systme - nombre de composants rduits; - connexions composants/supports et composant circuit imprim. Intgration en technologie MOS, CMOS, ou HCMOS: - diminution de la consommation Le microcontrleur contribue rduire les cots plusieurs niveaux: - moins cher que les composants quil remplace ; - Diminution des cots de main doeuvre (conception et montage). Environnement de programmation et de simulation volus.

  • LES FONDAMENTALES DU MCU

    7. INCONVENIENTS/DEFAUTS

    le microcontrleur est souvent surdimensionn devant les besoins de lapplication; Investissement dans les outils de dveloppement; Fabrication uniquement en grande srie >1000.

  • ENVIRONNEMENT ARDUINO 1. QUID ARDUINO?

    Arduino est un projet Open Source dvelopp en 2005 par : Massimo Banzi, David Cuertielles, Tom Igoe, Gianluca Martino, David Mellis, Nicolas Zambetti. Cest un concept la fois matriel et logiciel appel systme Arduino .

    Retenons quArduino nest pas un microcontrleur en soi mais un environnement MCU et constitu de plusieurs cartes lectroniques programmables entre autre: entre autre : Uno, Mega, leonardo, Yun, Duemilanove, Diecimila, Nano, Mini, LilyPAd et Serial. Toutes programmes par un langage proche/semblable du C appel langage Arduino et faisant lobjet de nos travaux pratiques.

  • ENVIRONNEMENT ARDUINO 2. CARACTERISTIQUES ARDUINO UNO

    Microcontrleur : ATmega328 Tension de fonctionnement : 5V Tension d'Input (recommande) : 7-12V Tension d'Input : (limites) : 6 -20V Pins I/O digitales : 14 (dont 6 sont des PWM - modulation de largeur d'impulsions) Pins Input Analogiques : 6 (A0, A1, A2, A3, A4 et A5) Courant DC par pin I/O : 40 mA Courant DC pour la broche 3.3V : 50 mA Mmoire Flash : 32 KB (ATmega328) dont 0.5 KB utilis par le 'bootloader' SRAM : 2 KB (ATmega328) EEPROM : 1 KB (ATmega328) Frquence d'horloge: 16 MHz

    La carte Arduino Uno a les caractristiques ci-aprs:

  • ENVIRONNEMENT ARDUINO 2. CARACTERISTIQUES ARDUINO UNO

  • ENVIRONNEMENT ARDUINO 3. QUE PILOTERA ARDUINO?

    Tout dispositif technique (ou un appareil ou une machine dun domaine quelconque) peut tre contrl dune manire automatique ou par un ordinateur, il suffit juste dune interface compatible avec ce dispositif et dun programme/logiciel adapt.

    De mme, la carte Arduino peut commander/piloter une large gamme de dispositifs, il suffit de la munir dun programme adapt. En ralit, elle est une des interfaces pour piloter ces dispositifs techniques.

    Donc, la carte Arduino comme tout MCU peut commander un actionneur ou un pr-actionneur pour commander une partie puissance (le cas des Moteurs avec des relais).

  • ENVIRONNEMENT ARDUINO 3. QUE POURRA PILOTER LA CARTE ARDUINO?

    Cest ainsi, elle peut piloter:

    Un moteur; Un afficheur ou plus (le cas de montre digitale ou chronomtre); Une tlvision; Des lampes; Une plaque chauffante; Une alarme (le cas de dtecteur dintrusion, ) Une micro-onde; Etc.

    En conclusion, les applications de la carte Arduino ou du MCU se diffrent selon limagination du programmeur car, elles sont multiples.

  • ENVIRONNEMENT ARDUINO 3. PROBLEMATIQUE DE PILOTAGE?

    Comment utiliser ladite carte avec ces diverses applications dautant plus quelle ne dlivre quune tension de +5v DC sur toutes ses bornes (le cas dun moteur 12v DC par exemple), elle ne possde aucune antenne pour envoyer les informations distance (le cas dune alarme dtecteur dintrusion),?

  • ENVIRONNEMENT ARDUINO

    Les dveloppeurs du projet Arduino ont prvu les solutions ci-aprs:

    4. SOLUTIONS/ASTUCES

    Les cartes dextension pour remplir certaines fonction, entre autre: Shield Motor; Shield GSM; Etc.

    Utilisation des montages lectroniques; Utilisation des circuits intgrs pour largir les