Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 1
École Polytechnique Universitaire de Nice Sophia-Antipolis
Cycle Initial Polytechnique1645 route des Lucioles, 06410 BIOT
Cours sponsorisé
par la société
Pascal MASSON
Version projection
Edition 2018-2019-V44
Electronique
avec Arduino
(ex ATMEL)
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 2
Sommaire
1. Généralités
2. Commande d’une LED
3. LED + bouton poussoir
7. Pulse Width Modulation (PWM)
5. Entrées analogiques
6. Ecran LCD 162
8. Mesure de distance
9. Communications IR
Introduction
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ Applications simples pour des étudiants BAC + 1 et 2
3
Introduction
Robot BAC + 1
Emetteur FM BAC + 2
▪ Objets que les étudiants manipulent au quotidien :
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ L’émergence et succès grandissant des cartes de développement
4
Introduction
▪ C’est l’occasion de réaliser des projets plus ou moins complexes qui
correspondent mieux à l’électronique actuelle tout en restant accessibles aux
étudiants de BAC+2.
▪ Tous les acteurs du marché s’y lancent
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 5
Introduction
▪ Nous avons choisi la carte Arduino Uno (ou équivalent)
▪ Pas de système d’exploitation
▪ Mini-ordinateur qui traite des données analogiques et
numériques provenant de composants et capteurs
divers (capteur de température, luminosité, mouvement
ou boutons-poussoirs, etc.).
▪ Elle permet aussi de contrôler des objets comme des
lampes ou encore des moteurs.
▪ Une quantité « infinie » d’applications sur internet.
(ex ATMEL)
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Introduction
▪ Carte qui permet de travailler sur un mélange
d'électronique et de programmation embarquée
(informatique embarquée)
▪ L’objectif premier du cours BAC+2 est de concevoir,
manipuler et contrôler de petits circuits analogiques
(…et numériques)
▪ Les programmes réalisés restent toujours assez
simples mais rien n’empêche les étudiants d’en réaliser
de plus complexes.
(ex ATMEL)
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 7
▪ Les étudiants ont la possibilité
de réaliser leur projet (non noté
et en plus des cours) à base
d’arduino. Une aide technique
et matérielle est fournie dans la
mesure du possible
Alarme maison
Fusée avec
électronique
embarquée
Lanceur de balle de ping-pong
Barduino
Introduction
Projets personnels
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 8
▪ Les étudiants choisissent le projet qu’ils souhaitent
réaliser durant les séances encadrées
Robot Nerf
Wall-E
Voiture tout terrain
Drône
▪ 39 projets
Introduction
Projets école
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▪ Il n’est pas possible de renouveler le matériel tous les ans.
▪ Une partie du matériel prêté doit être rendue en parfait état en fin d’année
après la dernière séance de projet.
Introduction
Matériel prêté
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 10
▪ Les étudiants doivent avoir à chaque séance :
Introduction
Matériel à apporter
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 11
▪ Premier semestre :
▪ Les cours sont obligatoires donc : 1 absence enlève 0.5 point au dernier DS
✓ Prise en main avec des exemples simples – P. MASSON
▪ Deuxième semestre :
✓ AOP (fréquencemètre) – G. JACQUEMOD
✓ Prise en main du bluetooth, du gyroscope, logiciel plot plotter
(simulation d’oscilloscope), connexion avec téléphone portable
(androïde) – P. MASSON
✓ Projets – P. MASSON
▪ Les cours se déroulent dans la salle de TP électronique BAC + 1 et 2
Introduction
✓ Numérique – F. MULLER
Déroulement des cours ARDUINO
✓ Projets – N. ABDERRAHMANE, P. MASSON
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Introduction
Dans cette salle
▪ Il est interdit de boire et/ou de manger.
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1.1. Présentation de la carte ARDUINO UNO
1. Généralités
Port USB
Bouton reset
Entrées/sorties
logiques
Sortie série
Entrée série
Régulateur
5VAlimentation
Extérieure 9V,
+ au centre
Entrées
analogiques
Sortie alimentation
3.3 V, 50 mA max
Sortie 5 V
MasseAlimentation
jusqu’à 12 V
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 14
1.1. Présentation de la carte Xplained MINI
1. Généralités
Port USB
Bouton reset
Entrées/sorties
logiques (PD2-PD7
& PB0-PB5)
Sortie série (PD1)
Entrée série (PD0)
Entrées
analogiques
Sortie alimentation
3.3 V, 50 mA max
Sortie 5 V
Masse
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1.1. Présentation de la carte Xplained MINI
1. Généralités
▪ Pour accéder à cette carte il faut :
▪ Dans le logiciel IDE il faut sélectionner :
1. Une carte de type « Arduino Nano »
2. Un processeur de type : ATmega328
▪ Très important, un numéro de port doit
apparaître dans l’arborescence Outil/Port
1. Un câble USB micro
2. Installer le logiciel « driver-atmel-bundle-7.0.712.exe »
que vous trouverez sur mon site :
http://users.polytech.unice.fr/~pmasson/Enseignement-arduino.htm
sous l’intitulé :
ATMEL USB driver pour pouvoir utiliser la carte Xplained mini
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1.1. Présentation de la carte Xplained MINI
1. Généralités
▪ Pour accéder à cette carte il faut :
▪ Dans le logiciel IDE il faut sélectionner :
1. Une carte de type « Arduino Nano »
2. Un processeur de type : ATmega328
▪ Très important, un numéro de port doit
apparaître dans l’arborescence Outil/Port
1. Un câble USB micro
2. Installer le logiciel « driver-atmel-bundle-7.0.712.exe »
que vous trouverez sur mon site :
http://users.polytech.unice.fr/~pmasson/Enseignement-arduino.htm
sous l’intitulé :
ATMEL USB driver pour pouvoir utiliser la carte Xplained mini
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1.3. Présentation du logiciel
1. Généralités
http://arduino.cc/en/Main/Software
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 18
2.1. Objectifs
2. Commande d’une LED
1) Faire clignoter une LED
2) Apprendre à réaliser un montage
3) Apprendre à écrire un programme simple en langage arduino
4) Apprendre à dépanner le montage et le programme
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 19
2.2. Montage
2. Commande d’une LED
▪ Une diode ne laisse passer le courant que dans un sens. Elle peut aussi
recevoir ou émettre de la lumière
Rappel sur la diode
Patte plus longue
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 20
2.2. Montage
2. Commande d’une LED
▪ Modélisation simple de la diode :
Rappel sur la diode
Diode boquée : VD < VS et ID = 0
Diode passante : VD > VS et VD = VS + RS.ID
avec : VS = 1.77 V
RS = VD/ID = 4.4
cathode
anode
VD
ID
P
N▪ Vue schématique :
▪ Exemple de courbe :
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 21
2.2. Montage
2. Commande d’une LED
▪ On constate que pour la LED rouge, que si on fait passer un courant de
20 mA la tension à ses bornes vaut typiquement 2 V
Polarisation de la LED
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 22
2.2. Montage
2. Commande d’une LED
▪ Le schéma électrique se résume à celui
étudié au début du cours sur la diode en
PeiP1 où EG représente une des sorties de
l’arduino
Choix de la résistance
EGVD
RID
▪ Il faut déterminer la valeur de la résistance R et pour cela on peut se placer
dans les conditions typiques indiquées par le constructeur soit ID = 20 mA et
VD = 2 V
150I
VER
D
DG
▪ Pour les valeurs extrêmes on trouve que R est compris entre 140 et 160 .
5 V 2 V
20 mA
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ La marge d’erreur est de 0.4 V ce qui est bien au dela de la tension aux bornes
de la résistance série de la diode :
23
2.2. Montage
2. Commande d’une LED
▪ Si on branche directement la diode directement sur le 5 V elle laissera
passer un courant de :
mA7304.4
77.15ID
DSSG I.RVE
▪ Ce courant grille la diode : donc on place toujours une résistance de
protection en série de la diode
Choix de la résistance
mV8002.04I.R DS
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 24
2.2. Montage
2. Commande d’une LED
▪ Donc pour 150 il faut le code :
marron / vert / marron
Choix de la résistance
▪ Il n’existe pas toutes les valeurs
possibles de résistances et il faut en
choisir une qui s’approche : 120, 150,
180, 220
▪ Il faut aussi vérifier la puissance à
dissiper
▪ Donc une résistance 1/4 de Watt suffit
W06.0I.RP 2D
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 25
2.2. Montage
2. Commande d’une LED
▪ Les sorties numériques de l’arduino peuvent aussi être configurées comme
des entrées (I/O) et cela devra être précisé lors de l’écriture du programme.
Sortie/entrée numérique de l’arduino
Arduino
I/O
Générateur
de tension
Voltmètre
OUTPUT
INPUT
▪ Si l’I/O est configurée comme une sortie, un « interrupteur » bascule dans
l’arduino et sélectionne un générateur de tension (0 et 5 V) sinon
l’interrupteur sélectionne un voltmètre qui ne lit que les tensions 0 et 5 V.
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ Les sorties peuvent délivrer ou absorber du courant mais il est préférable de
ne pas demander de courant au micro-controleur. Une I/O peut délivre 40 mA
26
2.2. Montage
2. Commande d’une LED
Sortie/entrée numérique de l’arduino
▪ On choisit (arbitrairement) l’I/O n°2
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 27
2.2. Montage
2. Commande d’une LED
▪ Si la sortie n°2 est à 0, alors un courant circule et la diode s’allume
Sortie/entrée numérique de l’arduino
0
ID
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 28
2.2. Montage
2. Commande d’une LED
Sortie/entrée numérique de l’arduino
1
▪ Si la sortie n°2 est à 1 (donc 5 V), alors aucun courant circule et la diode est
éteinte
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
2.2. Montage
2. Commande d’une LED
Circuit sur la plaque de test
▪ La plaque utilisée dans ce cours comporte 830
points de connexion dans lesquels on enfiche les
pattes des composants.
▪ Une partie des points de connexions sont reliés
entre eux
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
2.2. Montage
2. Commande d’une LED
▪ La plaque utilisée dans ce cours comporte 830
points de connexion dans lesquels on enfiche les
pattes des composants.
Circuit sur la plaque de test
▪ Une partie des points de connexions sont reliés
entre eux
▪ Les montages que vous
allez réaliser devront être
soignés et sans risque de
courts-circuits.
BIEN
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
2.2. Montage
2. Commande d’une LED
▪ La plaque utilisée dans ce cours comporte 830
points de connexion dans lesquels on enfiche les
pattes des composants.
Circuit sur la plaque de test
▪ Une partie des points de connexions sont reliés
entre eux
▪ Les montages que vous
allez réaliser devront être
soignés et sans risque de
courts-circuits.
PAS BIEN
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
2.2. Montage
2. Commande d’une LED
▪ La plaque utilisée dans ce cours comporte 830
points de connexion dans lesquels on enfiche les
pattes des composants.
Circuit sur la plaque de test
▪ Une partie des points de connexions sont reliés
entre eux
▪ Les montages que vous
allez réaliser devront être
soignés et sans risque de
courts-circuits.
PAS BIEN DU TOUT
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2.2. Montage
2. Commande d’une LED
Montage final
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2.3. Ecriture du programme
2. Commande d’une LED
// indique une ligne de commentaire
; indique la fin d’une instruction
A ne pas oublier
Structure d’un programme
// Nom du programme et description de ce qu’il fait
// Déclaration des constantes et variables
void setup(){ //début du programme
} // fin de définition du début de programme avec les variables
void loop() { // écriture de ce que fait le programme
} // indique la fin du programme qui recommencera au début
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Les nouvelles fonctions
35
2.3. Ecriture du programme
2. Commande d’une LED
▪ const : on définit une « variable » qui est en fait « constante »
▪ int : correspond à une variable de type « entier » dont la valeur est comprise
entre 2 147 483 648 et + 2 147 483 647
▪ delay(X) : permet d’arrêter le déroulement du programme durant X
millisecondes
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Les nouvelles fonctions
36
2.3. Ecriture du programme
2. Commande d’une LED
▪ pinMode (X,Y) : permet de configurer une entrée/sortie (I/O) en sortie ou en
entrée. X correspond au numéro de l’I/O (2, 3, 4 ….) et Y au mode : INPUT ou
OUTPUT
▪ digitalWrite (X,Y) : permet d’affecter la valeur 0 ou 1 à la sortie numérique
X, Y prend la valeur LOW ou HIGH
Arduino
I/O
n°2
Générateur
de tension
Voltmètre
OUTPUT
INPUT
pinMode(2,OUTPUT)
digitalWrite(2,LOW)
0 V
0 V
0 V
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
Les nouvelles fonctions
37
2.3. Ecriture du programme
2. Commande d’une LED
▪ pinMode (X,Y) : permet de configurer une entrée/sortie (I/O) en sortie ou en
entrée. X correspond au numéro de l’I/O (2, 3, 4 ….) et Y au mode : INPUT ou
OUTPUT
▪ digitalWrite (X,Y) : permet d’affecter la valeur 0 ou 1 à la sortie numérique
X, Y prend la valeur LOW ou HIGH
Arduino
I/O
n°2
Générateur
de tension
Voltmètre
OUTPUT
INPUT
pinMode(2,OUTPUT)
digitalWrite(2,HIGH)
0 V
5 V
5 V
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
Les nouvelles fonctions
38
2.3. Ecriture du programme
2. Commande d’une LED
▪ pinMode (X,Y) : permet de configurer une entrée/sortie (I/O) en sortie ou en
entrée. X correspond au numéro de l’I/O (2, 3, 4 ….) et Y au mode : INPUT ou
OUTPUT
▪ digitalWrite (X,Y) : permet d’affecter la valeur 0 ou 1 à la sortie numérique
X, Y prend la valeur LOW ou HIGH
Arduino
I/O
n°2
Générateur
de tension
Voltmètre
OUTPUT
INPUT
pinMode(2,INPUT)
0 ou 5 V
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
Algorithme
39
2.3. Ecriture du programme
2. Commande d’une LED
LED allumée
LED éteinte
Attente
Attente
I/O n°2 : OUTPUT
Delay : 1s
I/O n°2 : LOW
Delay : 0.2 s
I/O n°2 : HIGH
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 40
2.3. Ecriture du programme
2. Commande d’une LED
//LED qui clignote
const int led_rouge=2;
void setup(){
}
void loop() {
}
Le code
LED allumée
LED éteinte
Attente
Attente
I/O n°2 : OUTPUT
Delay : 1s
I/O n°2 : LOW
Delay : 0.2 s
I/O n°2 : HIGH
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 41
2.3. Ecriture du programme
2. Commande d’une LED
//LED qui clignote
const int led_rouge=2;
void setup(){
pinMode(led_rouge, OUTPUT);
}
void loop() {
}
Le code
LED allumée
LED éteinte
Attente
Attente
I/O n°2 : OUTPUT
Delay : 1s
I/O n°2 : LOW
Delay : 0.2 s
I/O n°2 : HIGH
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 42
2.3. Ecriture du programme
2. Commande d’une LED
LED allumée
LED éteinte
Attente
Attente
//LED qui clignote
const int led_rouge=2;
void setup(){
pinMode(led_rouge, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(led_rouge, LOW
delay(1000);
}
Le code
I/O n°2 : OUTPUT
Delay : 1s
I/O n°2 : LOW
Delay : 0.2 s
I/O n°2 : HIGH
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 43
2.3. Ecriture du programme
2. Commande d’une LED
//LED qui clignote
const int led_rouge=2;
void setup(){
pinMode(led_rouge, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(led_rouge, LOW
delay(1000);
digitalWrite(led_rouge, HIGH);
delay(200);
}
Le code
LED allumée
LED éteinte
Attente
Attente
I/O n°2 : OUTPUT
Delay : 1s
I/O n°2 : LOW
Delay : 0.2 s
I/O n°2 : HIGH
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 44
2.3. Ecriture du programme
2. Commande d’une LED
//LED qui clignote
void setup(){
pinMode(2, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(2, LOW
delay(1000);
digitalWrite(2, HIGH);
delay(200);
}
▪ Il n’est pas obligatoire de définir
une variable led_rouge et on peut
directement écrire digitalWrite(2,
LOW);
▪ Par contre si vous écrivez un
programme avec plusieurs
centaines de lignes et que vous
décidez de changer de sortie, il
faudra changer le numéro dans le
programme à chaque apparition
Le code
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 45
2. Commande d’une LED
▪ L’ordinateur convertit le programme en une succession d’instructions que
l’arduino peut comprendre.
0000000 313a 3030 3030 3030 3030 3943 3634 3031
0000010 3030 3943 3734 3033 3030 3943 3734 3033
0000020 3030 3943 3734 3033 4230 0d36 3a0a 3031
0000030 3030 3031 3030 4330 3439 3337 3030 4330
0000040 3439 3337 3030 4330 3439 3337 3030 4330
0000050 3439 3337 3030 3439 0a0d 313a 3030 3230
0000060 3030 3030 3943 3734 3033 3030 3943 3734
0000070 3033 3030 3943 3734 3033 3030 3943 3734
0000080 3033 3830 0d34 3a0a 3031 3030 3033 3030
0000090 4330 3439 3337 3030 4330 3439 3337 3030
00000b0 3437 0a0d 313a 3030 3430 3030 3030 3943
00000c0 3134 3037 3031 3943 3734 3033 3030 3943
00000d0 3734 3033 3030 3943 3734 3033 4230 0d46
2.4. Compilation et programmation de l’arduino
Compilation
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
Envoi du programme à l’arduino
46
2.4. Compilation et programmation de l’arduino
2. Commande d’une LED
Compilation
Compilation
+ envoi à l’arduino
Rapport de fin de
compilation et
d’envoi à l’arduino
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 47
2.5. Déroulement du programme
2. Commande d’une LED
▪ On voit la LED clignoter avec une période de 1.2 s.
▪ Vous pouvez modifier la durée des temps haut et bas
▪ Vous pouvez aussi changer d’I/O
▪ Le programme étant dans la mémoire ROM de l’arduino, si on débranche la
carte et qu’on la rebranche, le programme recommence du début
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 48
2.6. Dépannage
2. Commande d’une LED
Les pannes fréquentes
▪ Le montage présente des coupures du
circuit au niveau de la plaquette (erreur
de branchement)
▪ Ce n’est pas la bonne I/O (on compte à
partir de 0)
▪ La diode est court-circuitée
▪ La diode est branchée à l’envers
▪ La diode a été branchée directement sur
le 5 V …. Il faut la remplacer
▪ Les pattes des composants sont coupées
trop court et ne touchent pas les pistes
métalliques de la plaque de test
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 49
2. Commande d’une LED
Les pannes fréquentes
▪ Le montage présente des coupures du
circuit au niveau de la plaquette (erreur
de branchement)
2.6. Dépannage
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 50
2. Commande d’une LED
Les pannes fréquentes
▪ Le montage présente des coupures du
circuit au niveau de la plaquette (erreur
de branchement)
▪ Ce n’est pas la bonne I/O (on compte à
partir de 0)
2.6. Dépannage
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 51
2. Commande d’une LED
Les pannes fréquentes
▪ Le montage présente des coupures du
circuit au niveau de la plaquette (erreur
de branchement)
▪ Ce n’est pas la bonne I/O (on compte à
partir de 0)
▪ La diode est court-circuitée
2.6. Dépannage
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 52
2. Commande d’une LED
Les pannes fréquentes
▪ Le montage présente des coupures du
circuit au niveau de la plaquette (erreur
de branchement)
▪ Ce n’est pas la bonne I/O (on compte à
partir de 0)
▪ La diode est court-circuitée
▪ La diode est branchée à l’envers
2.6. Dépannage
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 53
2. Commande d’une LED
Les pannes fréquentes
▪ Le montage présente des coupures du
circuit au niveau de la plaquette (erreur
de branchement)
▪ Ce n’est pas la bonne I/O (on compte à
partir de 0)
▪ La diode est court-circuitée
▪ La diode est branchée à l’envers
▪ La diode a été branchée directement sur
le 5 V …. Il faut la remplacer
2.6. Dépannage
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 54
2. Commande d’une LED
Les pannes fréquentes
▪ Le montage présente des coupures du
circuit au niveau de la plaquette (erreur
de branchement)
▪ Ce n’est pas la bonne I/O (on compte à
partir de 0)
▪ La diode est court-circuitée
▪ La diode est branchée à l’envers
▪ La diode a été branchée directement sur
le 5 V …. Il faut la remplacer
▪ Les pattes des composants sont coupées
trop court et ne touchent pas les pistes
métalliques de la plaque de test
BIEN
PAS BIEN DU TOUT
2.6. Dépannage
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 55
2. Commande d’une LED
▪ Pour vérifier si le montage fonctionne, il faut mettre 0 V sur l’entrée 2 et le
moyen le plus simple (sans passer par le programme) est de prendre le fil relié
à l’entrée 2 et de le mettre à la masse (GND)
Validation du montage « sans arduino »
2.6. Dépannage
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 56
2. Commande d’une LED
▪ Le programme n’a pas été téléversé
▪ Le programme présente des erreurs et nous allons demander à l’arduino
d’envoyer des informations à l’ordinateur sur les étapes qu’il effectue
Si ça ne fonctionne toujours pas
2.6. Dépannage
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 57
2.7. Communication par liaison série
▪ Il existe plusieurs moyens pour faire communiquer des systèmes
électroniques entre eux et la carte arduino est équipée d’une liaison série
(appelée aussi RS 232) de type full-duplex. Cela signifie que les 2 systèmes
connectés peuvent parler et écouter en même temps.
masse (qui sert de référence)
émission
réception
▪ La liaison série nécessite 3 fils :
▪ L’échange d’informations est géré par un
protocol qui définit le langage utilisé
2. Commande d’une LED
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 58
▪ Lorsque on demande l’envoi d’une information, elle est stockée en mémoire
jusqu’à ce qu’elle puisse être envoyée
▪ Lorsque la carte arduino reçoit une information, elle est stockée en mémoire
(buffer de réception) jusqu’à ce qu’on l’utilise. Les informations sont stockées
dans l’ordre d’arrivée et on ne peut les lire que caractère par caractère.
2.7. Communication par liaison série
2. Commande d’une LED
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 59
Nouvelles fonctions
▪ Serial.begin(X) : définit la vitesse X (en bits par seconde) de transfert des
données. Cette fonction doit apparaitre dans le setup du programme. Il existe
plusieurs vitesse de transmission des données : 300, 1200, 2400, 4800, 9600,
19200, 38400, 57600, 115200, 230400, 250000
▪ serial.print(X) : permet d’envoyer l’information X qui doit être entre si
c’est du texte
▪ serial.println(X) : même action que print mais avec un retour à la ligne à
la fin du message
2.7. Communication par liaison série
2. Commande d’une LED
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 60
2. Commande d’une LED
Programme final
60
//LED qui clignote
const int led_rouge=2; //constante de type entier
void setup(){ //début du programme
pinMode(led_rouge, OUTPUT); // l'I/O 2 est utilisée comme une sortie
Serial.begin(9600); // initialisation de la transmission série
} // fin de définition du début de programme avec les variables
void loop() { // écriture de ce que fait le programme
digitalWrite(led_rouge, LOW); // mettre la sortie 2 à l'état bas
Serial.println(" LOW "); //envoi de l’état de la diode à l'ordinateur
delay(1000); // ne rien faire pendant 1000 ms = 1s
digitalWrite(led_rouge, HIGH); // mettre la sortie 2 à l'état haut
Serial.println(" HIGH "); //envoi de l’état de la diode à l'ordinateur
delay(200); //attendre à nouveau
} // indique la fin du programme qui recommencera au début
2.7. Ecriture du programme
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 61
2.8. Déroulement du programme
2. Commande d’une LED
▪ Ouvrir le moniteur série
▪ Vous devriez voir défiler l’état de la sortie 2
▪ La LED orange nommée TX (absente sur la carte Xplained) doit clignoter à
chaque envoi d’information
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 62
3.1. Objectif
3. LED + bouton poussoir
Allumer une LED lorsque l’on appuie sur un bouton et l’éteindre lorsqu’on
relache le bouton
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 63
3.2. Montage
Fonctionnement du bouton poussoir
3. LED + bouton poussoir
▪ Il présente 4 pattes qui sont connectées 2 à 2. Les pattes sont électriquement
reliées entre elles lorsque l’on appuie sur le bouton
Schéma équivalent
Schéma simplifié
Présence d’une
encoche
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 64
3.2. Montage
Détection de l’état du bouton poussoir
5 V
3. LED + bouton poussoir
▪ L’entrée I/O de l’arduino présente une impédance de 100 M et se comporte
donc comme l’entrée d’un oscilloscope mais avec une résistance plus grand
(oscilloscope = 1 M)
V7
R
5 V
0 V
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 65
3.2. Montage
5 V
3. LED + bouton poussoir
▪ L’entrée I/O de l’arduino présente une impédance de 100 M et se comporte
donc comme l’entrée d’un oscilloscope mais avec une résistance plus grand
(oscilloscope = 1 M)
Rint =
100 M
Arduino
V7
▪ On considère ici l’I/O n°7
▪ Quelle est la valeur de la résistance ?
▪ Quand on appuie pas sur le bouton la
valeur de la tension V7 s’obtient avec
un simple diviseur de tension
V55.RR
RV
int
int7
R
5 V
0 V
Détection de l’état du bouton poussoir
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 66
3.2. Montage
5 V
0 V
3. LED + bouton poussoir
▪ Quand on appuie sur le bouton poussoir, on force V7 à 0 V
Rint =
100 M
Arduino
V7
▪ Le courant qui circule dans la résistance R est donc de 0.5 mA ce qui est
faible par rapport au courant que peux délivrer le régulateur de tension qui
donne le 5 V
R
0 V
Détection de l’état du bouton poussoir
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 67
3.2. Montage
Montage complet avec l’arduino
3. LED + bouton poussoir
5 V0 V
5 V
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 68
3.2. Montage
Montage complet avec l’arduino
3. LED + bouton poussoir
5 V0 V
0 V
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 69
3.2. Montage
3. LED + bouton poussoir
Montage complet avec l’arduino
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ X==Y : donne la valeur HIGH si la stricte égalité est vérifiée sinon cela
donne la valeur LOW
▪ if(X) {YYYYYY} : permet d’effectuer les opérations YYYYYY si la condition
X est vérifiée
▪ else {ZZZZZZ} : sinon on effectue les opérations ZZZZZZ
70
3.3. Ecriture du programme
3. LED + bouton poussoir
Les nouvelles fonctions
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ digitalRead(X) : Lit l’état LOW ou HIGH de l’I/O X déclarée comme une
entrée
71
3. LED + bouton poussoir
digitalRead(7) = 1
5 V0 V
5 V
Les nouvelles fonctions
3.3. Ecriture du programme
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ digitalRead(X) : Lit l’état LOW ou HIGH de l’I/O X déclarée comme une
entrée
72
3. LED + bouton poussoir
digitalRead(7) = 0
5 V0 V
0 V
Les nouvelles fonctions
3.3. Ecriture du programme
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 73
3. LED + bouton poussoir
// déclaration d’une variable globale qui
mémorise l’état du bouton
Diagramme fonctionnel
3.3. Ecriture du programme
val=0
// lecture de l’état de l’entrée 7
LED allumée LED éteinte
val=?01
val=?
// condition sur la valeur de val
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 74
3. LED + bouton poussoir
val=1
val=0
// lecture de l’état de l’entrée 7
LED allumée LED éteinte
val=?01
val=?
// condition sur la valeur de val
Diagramme fonctionnel
3.3. Ecriture du programme
// déclaration d’une variable globale qui
mémorise l’état du bouton
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 75
3. LED + bouton poussoir
val=0
val=0
// lecture de l’état de l’entrée 7
LED allumée LED éteinte
val=?01
val=?
// condition sur la valeur de val
Diagramme fonctionnel
3.3. Ecriture du programme
// déclaration d’une variable globale qui
mémorise l’état du bouton
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 76
3. LED + bouton poussoir
//LED qui s’allume quand on appuie sur un bouton
const int led_rouge=2; //on définit une constante de type entier
const int bouton=7; //on définit une autre constante de type entier
int val=0; // variable globale qui mémorise l’état du bouton
void setup(){ //début du setup
pinMode(led_rouge, OUTPUT); // l'I/O 2 est utilisée comme une sortie
pinMode(bouton, INPUT); // l'I/O 2 est utilisée comme une sortie
digitalWrite(led_rouge, LOW); // allume la LED
delay(2000); // et attendre 2 s
} // fin du setup
void loop() { // début de la boucle infinie
val=digitalRead(bouton); // lecture de l’état de l’entrée 7
if (val==HIGH) {digitalWrite(led_rouge, HIGH);} // éteint la LED
else {digitalWrite(led_rouge, LOW);} // allume la LED
} // fin de la boucle infinie
Le code de base
3.3. Ecriture du programme
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 77
3. LED + bouton poussoir
Le code + indication de démarrage
▪ Dans le setup, on ajoute deux lignes pour allumer la LED pendant 2 s
void setup(){
pinMode(led_rouge, OUTPUT);
pinMode(bouton, INPUT);
digitalWrite(led_rouge, LOW);
delay(2000);
}
▪ Cela permettra de visualiser le démarrage du programme lorsque la carte
sera branchée
▪ La LED s’éteint dès la première la boucle infinie (sauf si on appuie sur le
bouton)
3.3. Ecriture du programme
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
Envoi la valeur de val
const int led_rouge=2;
const int bouton=7;
int val=0;
void setup(){
Serial.begin(9600);
pinMode(led_rouge, OUTPUT);
pinMode(bouton, INPUT);
digitalWrite(led_rouge, LOW);
delay(2000); }
void loop() {
val=digitalRead(bouton);
Serial.print(val);
Serial.print(" ");
if (val==HIGH) {
digitalWrite(led_rouge, HIGH);
Serial.println(" HIGH");}
else {
digitalWrite(led_rouge, LOW);
Serial.println(" LOW ");}
}
78
3. LED + bouton poussoir
Le code + moniteur série
▪ Il faut aussi penser au moniteur
série et donc ajouter la communication
série dans les parties setup et loop.
3.3. Ecriture du programme
Indique si on entre
dans le « if »
Indique si on entre
dans le « else »
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
const int led_rouge=2;
const int bouton=7;
int val=0;
void setup(){
Serial.begin(9600);
pinMode(led_rouge, OUTPUT);
pinMode(bouton, INPUT);
digitalWrite(led_rouge, LOW);
delay(2000); }
void loop() {
val=digitalRead(bouton);
Serial.print(val);
Serial.print(" ");
if (val==HIGH) {
digitalWrite(led_rouge, HIGH);
Serial.println(" HIGH");}
else {
digitalWrite(led_rouge, LOW);
Serial.println(" LOW ");}
}
79
3. LED + bouton poussoir
Le code
▪ Il faut aussi penser au moniteur
série et donc ajouter la communication
série dans les parties setup et loop.
3.3. Ecriture du programme
1
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 80
3. LED + bouton poussoir
Le code
▪ Il faut aussi penser au moniteur
série et donc ajouter la communication
série dans les parties setup et loop.
3.3. Ecriture du programme
1
const int led_rouge=2;
const int bouton=7;
int val=0;
void setup(){
Serial.begin(9600);
pinMode(led_rouge, OUTPUT);
pinMode(bouton, INPUT);
digitalWrite(led_rouge, LOW);
delay(2000); }
void loop() {
val=digitalRead(bouton);
Serial.print(val);
Serial.print(" ");
if (val==HIGH) {
digitalWrite(led_rouge, HIGH);
Serial.println(" HIGH");}
else {
digitalWrite(led_rouge, LOW);
Serial.println(" LOW ");}
}
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 81
3. LED + bouton poussoir
Le code
▪ Il faut aussi penser au moniteur
série et donc ajouter la communication
série dans les parties setup et loop.
3.3. Ecriture du programme
1
const int led_rouge=2;
const int bouton=7;
int val=0;
void setup(){
Serial.begin(9600);
pinMode(led_rouge, OUTPUT);
pinMode(bouton, INPUT);
digitalWrite(led_rouge, LOW);
delay(2000); }
void loop() {
val=digitalRead(bouton);
Serial.print(val);
Serial.print(" ");
if (val==HIGH) {
digitalWrite(led_rouge, HIGH);
Serial.println(" HIGH");}
else {
digitalWrite(led_rouge, LOW);
Serial.println(" LOW ");}
}
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 82
3. LED + bouton poussoir
Le code
▪ Il faut aussi penser au moniteur
série et donc ajouter la communication
série dans les parties setup et loop.
3.3. Ecriture du programme
1 HIGH
const int led_rouge=2;
const int bouton=7;
int val=0;
void setup(){
Serial.begin(9600);
pinMode(led_rouge, OUTPUT);
pinMode(bouton, INPUT);
digitalWrite(led_rouge, LOW);
delay(2000); }
void loop() {
val=digitalRead(bouton);
Serial.print(val);
Serial.print(" ");
if (val==HIGH) {
digitalWrite(led_rouge, HIGH);
Serial.println(" HIGH");}
else {
digitalWrite(led_rouge, LOW);
Serial.println(" LOW ");}
}
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 83
3. LED + bouton poussoir
Le code
▪ Il faut aussi penser au moniteur
série et donc ajouter la communication
série dans les parties setup et loop.
3.3. Ecriture du programme
1 HIGH
1
const int led_rouge=2;
const int bouton=7;
int val=0;
void setup(){
Serial.begin(9600);
pinMode(led_rouge, OUTPUT);
pinMode(bouton, INPUT);
digitalWrite(led_rouge, LOW);
delay(2000); }
void loop() {
val=digitalRead(bouton);
Serial.print(val);
Serial.print(" ");
if (val==HIGH) {
digitalWrite(led_rouge, HIGH);
Serial.println(" HIGH");}
else {
digitalWrite(led_rouge, LOW);
Serial.println(" LOW ");}
}
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
const int led_rouge=2;
const int bouton=7;
int val=0;
void setup(){
Serial.begin(9600);
pinMode(led_rouge, OUTPUT);
pinMode(bouton, INPUT);
digitalWrite(led_rouge, LOW);
delay(2000); }
void loop() {
val=digitalRead(bouton);
Serial.print(val);
Serial.print(" ");
if (val==HIGH) {
digitalWrite(led_rouge, HIGH);
Serial.println(" HIGH");}
else {
digitalWrite(led_rouge, LOW);
Serial.println(" LOW ");}
}
84
3. LED + bouton poussoir
Le code
▪ Il faut aussi penser au moniteur
série et donc ajouter la communication
série dans les parties setup et loop.
3.3. Ecriture du programme
1 HIGH
1 HIGH
1 HIGH
1 HIGH
0 LOW
0 LOW
0 LOW
0 LOW
1 HIGH
1 HIGH
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 85
4.1. Objectif
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Ajouter une mémorisation au chapitre précédent : on appuie sur le bouton et
la LED s’allume et elle reste allumée quand on relâche le bouton. Même
raisonnement pour éteindre la LED.
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 86
▪ Nous allons créer une fonction qui permet de détecter quand l’utilisateur
vient d’appuyer sur le bouton : détection du passage 5 V à 0 V.
t
I/O
n°7
0
5
▪ Pour cela on conserve en mémoire l’état dans lequel était le bouton poussoir
dans la boucle d’avant
val=1
ancien_val=1
4.2. Détection d’un front descendant
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 87
t
I/O
n°7
0
5
▪ Pour cela on conserve en mémoire l’état dans lequel était le bouton poussoir
dans la boucle d’avant
val=1
ancien_val=1
▪ Nous allons créer une fonction qui permet de détecter quand l’utilisateur
vient d’appuyer sur le bouton : détection du passage 5 V à 0 V.
4.2. Détection d’un front descendant
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 88
t
I/O
n°7
0
5
▪ Pour cela on conserve en mémoire l’état dans lequel était le bouton poussoir
dans la boucle d’avant
Changement d’état
val=0
ancien_val=1
▪ Nous allons créer une fonction qui permet de détecter quand l’utilisateur
vient d’appuyer sur le bouton : détection du passage 5 V à 0 V.
4.2. Détection d’un front descendant
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 89
t
I/O
n°7
0
5
▪ Pour cela on conserve en mémoire l’état dans lequel était le bouton poussoir
dans la boucle d’avant
Pas de changement d’état
val=0
ancien_val=0
▪ Nous allons créer une fonction qui permet de détecter quand l’utilisateur
vient d’appuyer sur le bouton : détection du passage 5 V à 0 V.
4.2. Détection d’un front descendant
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 90
t
I/O
n°7
0
5
▪ Pour cela on conserve en mémoire l’état dans lequel était le bouton poussoir
dans la boucle d’avant
On relâche le bouton mais la
transition 0 vers 1 ne
changement pas l’état de la LED
val=1
ancien_val=0
▪ Nous allons créer une fonction qui permet de détecter quand l’utilisateur
vient d’appuyer sur le bouton : détection du passage 5 V à 0 V.
4.2. Détection d’un front descendant
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 91
t
I/O
n°7
0
5
▪ Pour cela on conserve en mémoire l’état dans lequel était le bouton poussoir
dans la boucle d’avant
val=1
ancien_val=1
Pas de changement d’état
▪ Nous allons créer une fonction qui permet de détecter quand l’utilisateur
vient d’appuyer sur le bouton : détection du passage 5 V à 0 V.
4.2. Détection d’un front descendant
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ (X==Y) && (Z==W) : donne la valeur HIGH si les strictes égalités sont
vérifiées sinon cela donne la valeur LOW. C’est la fonction ET.
92
4.3. Les nouvelles fonctions
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 93
// lecture de l’état de l’entrée 7
// changement de la valeur en mémoire
// ancienne valeur
de l’état
// entrée n°7
// sortie n°2
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Algorithme
4.4. Ecriture du programme
val=1
etat=1
val=?
ancien_val=?
0
1
autre etat=1etat
ancien_val=1
ancien_val =val
LED allumée LED éteinte
etat=?01
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 94
val=1
etat=1
val=?
ancien_val=?
0
1
autre etat=1etat
ancien_val=1
ancien_val =val
LED allumée LED éteinte
etat=?01
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Algorithme
4.4. Ecriture du programme
val=1
etat=1
ancien_val=1
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 95
val=1
etat=1
val=?
ancien_val=?
0
1
autre etat=1etat
ancien_val=1
ancien_val =val
LED allumée LED éteinte
etat=?01
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Algorithme
4.4. Ecriture du programme
val=0
etat=1
ancien_val=1
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 96
val=1
etat=1
val=?
ancien_val=?
0
1
autre etat=1etat
ancien_val=1
ancien_val =val
LED allumée LED éteinte
etat=?01
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Algorithme
4.4. Ecriture du programme
val=0
etat=0
ancien_val=1
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 97
val=1
etat=1
val=?
ancien_val=?
0
1
autre etat=1etat
ancien_val=1
ancien_val =val
LED allumée LED éteinte
etat=?01
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Algorithme
4.4. Ecriture du programme
val=0
etat=0
ancien_val=0
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 98
val=1
etat=1
val=?
ancien_val=?
0
1
autre etat=1etat
ancien_val=1
ancien_val =val
LED allumée LED éteinte
etat=?01
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Algorithme
4.4. Ecriture du programme
val=0
etat=0
ancien_val=0
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 99
val=1
etat=1
val=?
ancien_val=?
0
1
autre etat=1etat
ancien_val=1
ancien_val =val
LED allumée LED éteinte
etat=?01
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Algorithme
4.4. Ecriture du programme
val=0
etat=0
ancien_val=0
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
//LED qui s’allume quand on appuie sur un bouton
const int led_rouge=2; //on définit une constante de type entier
const int bouton=7; //on définit une autre constante de type entier
int val=1; // déclaration d’une variable globale qui mémorise l’état du bouton
int etat=1;
int ancien_val=1;
void setup(){
pinMode(led_rouge, OUTPUT); // l'I/O 2 est utilisée comme une sortie
pinMode(bouton, INPUT); // l'I/O 2 est utilisée comme une sortie
digitalWrite(led_rouge, LOW); // allume la LED durant 1 s
delay(1000);
digitalWrite(led_rouge, HIGH); // allume la LED durant 1 s
}
void loop() {
val=digitalRead(bouton); // lecture de l’état de l’entrée 7
if ((val==LOW)&&(ancien_val==HIGH)) {etat=1-etat;}
ancien_val=val;
if (etat==HIGH) {digitalWrite(led_rouge, HIGH);} // éteint la LED
else {digitalWrite(led_rouge, LOW);} }
100
4. LED + bouton poussoir + mémoire
Code
4.4. Ecriture du programme
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 101
Qu’est qu’un rebond ?
▪ Un bouton poussoir ne passe pas « proprement » de l’état ouvert à l’état
fermé.
▪ En effet, lorsque l’on appuie sur le bouton, les fils en métal que l’on met en
contact vont rebondir l’un sur l’autre avant de se stabiliser. On obtient ainsi
plusieurs fois la transition ouvert/fermé.
4. LED + bouton poussoir + mémoire
4.5. Problème de rebond du bouton poussoir
t
I/O
n°7
0
5
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 102
Impact sur l’état de la LED
▪ Il existe 2 méthodes pour éliminer l’influence de ces rebonds : une méthode
logicielle et une méthode matérielle.
▪ L’arduino fonctionne à 16 MHz ce qui signifie que le programme peut
effectuer plusieurs fois la partie void loop() durant les rebonds et donc faire
comme si on avait appuyé plusieurs fois sur le bouton
4. LED + bouton poussoir + mémoire
4.5. Problème de rebond du bouton poussoir
▪ En conséquence, l’état allumé ou éteint de la LED est complètement
aléatoire par rapport à l’appui sur le bouton
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 103
Solution logicielle
▪ Après avoir détecté la « première » transition du bouton poussoir, on peut
demander au programme de faire une pause pour permettre au bouton de se
stabiliser
t
I/O
n°7
0
5
Mise en pause
du programme
▪ Un delay de quelques milli-secondes est suffisant
4. LED + bouton poussoir + mémoire
4.5. Problème de rebond du bouton poussoir
if ((val==LOW)&&(ancien_val==HIGH)) {
etat=1etat;
delay(20);}
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 104
Solution matérielle
▪ On place un condensateur en parallèle avec le bouton
5 V
Ard
uin
o
V7
R
5 V
C
t
I/O
n°7
0
5
▪ Initialement le condensateur est chargé à la tension 5 V
4. LED + bouton poussoir + mémoire
4.5. Problème de rebond du bouton poussoir
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 105
▪ On place un condensateur en parallèle avec le bouton
5 V
Ard
uin
o
V7
R
0 V
C
t
I/O
n°7
0
5
▪ Initialement le condensateur est chargé à la tension 5 V
▪ Lorsque l’on appuie sur le bouton, il se décharge instantanément et la
tension à ses bornes devient nulle
Solution matérielle
4. LED + bouton poussoir + mémoire
4.5. Problème de rebond du bouton poussoir
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 106
▪ Lors du premier rebond, le condensateur n’est plus court-circuité et il va se
charger via la résistance de 10 k donc avec une constante de temps RC
5 V
Ard
uin
o
V7
R
C
t
I/O
n°7
0
5
▪ Cette constante de temps doit être très longue par rapport au temps des
rebond
▪ Ainsi la tension V7 reste très proche de 0 V et elle est
assimilée par l’entrée à un état LOW
HIGH
LOWRC
Solution matérielle
4. LED + bouton poussoir + mémoire
4.5. Problème de rebond du bouton poussoir
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 107
▪ Si on choisit un condensateur de 10 nF, la constante de temps a pour valeur
RC = 0.1 ms
5 V
Ard
uin
o
V7
R
C
t
I/O
n°7
0
5
HIGH
LOWRC
Solution matérielle
4. LED + bouton poussoir + mémoire
4.5. Problème de rebond du bouton poussoir
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 108
5.1. Présentation des entrées analogiques
▪ L’arduino possède 6 entrées analogiques numérotées A0 à A5. Elles sont
numérotées PC0 à PC5 sur la carte Xplained Mini.
5. Entrées analogiques
▪ Le fonctionnement de l’arduino étant numérique, les entrées vont convertir
le signal analogique en signal numérique
▪ Il est possible de modifier la tension de référence de la conversion en
appliquant sa nouvelle valeur sur l’entrée AREF
AREF
▪ L’impédance d’entrée des entrées analogiques est de 100 M
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 109
5.2. Conversion analogique/digitale
▪ Il existe plusieurs techniques plus ou moins rapides pour convertir un signal
analogique en signal numérique
5. Entrées analogiques
▪ Il y a par exemple les convertisseurs à simple rampe, Sigma Delta et Flash
Echantillonnage
Méthode de conversion
t0
5
▪ Périodiquement (notion de fréquence d’échantillonnage, FP) la tension est
mesurée et convertie en mots binaires
0011 01110110
0001
1/Fp
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 110
5.3. Cas de l’arduino
5. Entrées analogiques
▪ La fréquence d’échantillonnage est de 10 kHz donc la tension que l’on doit
convertir ne doit pas varier plus vite que cela.
▪ La conversion se fait sur 10 bits ce qui signifie qu’il y a 1024 combinaisons
pour coder la tension qui doit être comprise entre 0 et 5 V (sauf si on change la
référence).
Données clés
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
Plage de variation qui
ne change pas la
valeur numérisée
5.3. Cas de l’arduino
5. Entrées analogiques
Visualisation de la quantification
Nu
m
V (V)
0
q1
0
▪ Le minimum de variation (appelé quantum et noté « q ») de tension que l’on
peut détecter est : 5V q 4.89mV
1023
q = 4.89 mV
t (s)
00
q
V (
V)
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
Plage de variation qui
ne change pas la
valeur numérisée
5.3. Cas de l’arduino
5. Entrées analogiques
Visualisation de la quantification
Nu
m
V (V)
0
q1
0
▪ Le minimum de variation (appelé quantum et noté « q ») de tension que l’on
peut détecter est :
q = 4.89 mV
t (s)
00
q
V (
V)
5V q 4.89mV
1023
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
Plage de variation qui
ne change pas la
valeur numérisée
5.3. Cas de l’arduino
5. Entrées analogiques
Visualisation de la quantification
Nu
m
V (V)
0
q1
0
▪ Le minimum de variation (appelé quantum et noté « q ») de tension que l’on
peut détecter est :
t (s)
00
q
V (
V)
q = 4.89 mV
5V q 4.89mV
1023
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
Plage de variation qui
ne change pas la
valeur numérisée
5.3. Cas de l’arduino
5. Entrées analogiques
Visualisation de la quantification
Nu
m
V (V)
q1
0
▪ Le minimum de variation (appelé quantum et noté « q ») de tension que l’on
peut détecter est :
t (s)
00
0 q
V (
V)
q = 4.89 mV
5V q 4.89mV
1023
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
5.3. Cas de l’arduino
5. Entrées analogiques
Visualisation de la quantification
Nu
m
V (V)
q1
0
▪ Le minimum de variation (appelé quantum et noté « q ») de tension que l’on
peut détecter est :
t (s)
00
0 q 2q
2 2qV
(V
)
2q = 9.77 mV
5V q 4.89mV
1023
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
5.3. Cas de l’arduino
5. Entrées analogiques
Visualisation de la quantification
Nu
m
V (V)
q1
0
▪ Le minimum de variation (appelé quantum et noté « q ») de tension que l’on
peut détecter est :
t (s)
00
V (
V)
0 2q
2 2q
3
3q
3q
q
3q = 14.6 mV
5V q 4.89mV
1023
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
5.3. Cas de l’arduino
5. Entrées analogiques
Visualisation de la quantification
Nu
m
V (V)
q1
0
▪ Le minimum de variation (appelé quantum et noté « q ») de tension que l’on
peut détecter est :
t (s)
00
V (
V)
0 2q
2 2q
3
3q
3q
q
1023
1022
55q
5
5q
5V q 4.89mV
1023
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
5.3. Cas de l’arduino
5. Entrées analogiques
Visualisation de la quantification
Nu
m
V (V)
q1
0
t (s)
00
V (
V)
0 2q
2 2q
3
3q
3q
q
1023
1022
55q
5
5q
▪ Pour une tension de 3 V, on obtient le nombre suivant :
3 V 1023
.3 6135
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 119
▪ Remarque : il n’est pas nécessaire de déclarer l’utilisation d’une entrée
analogique dans la partie setup. En effet et contrairement aux I/O, une entrée
analogique ne peut pas fonctionner comme une sortie et il n’y a pas
« d’interrupteur » à faire basculer.
5.4. Les nouvelles fonctions
▪ analogRead(X) : lit la tension sur l’entrée X (X allant de 0 à 5) et la
convertit en un nombre compris entre 0 et 1023
▪ Le nombre obtenu est un entier (INT) mais on peut le sauver en tant que
nombre a virgule en ayant au préalable défini une variable flottante :
float tension_num=0; tension_num=analogRead(0);
▪ Il est possible de faire des calculs avec la fonction analogRead mais au moins
un des nombres utilisés doit comporter une virgule
float tension=0; tension=analogRead(0)/204.8;
int tension_num=0; tension_num=analogRead(0);
5. Entrées analogiques
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 120
5.5. Utilisation d’un potentiomètre
▪ Un potentiomètre sert à modifier la valeur d’une résistance ou à prélever
une partie d’une tension (pont diviseur de tension)
▪ Utilisation d’un potentiomètre de 10 k alimenté par une tension de 5 V :
V
RA0
0V
5V
A0
5. Entrées analogiques
5 V
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 121
5.5. Utilisation d’un potentiomètre
▪ Un potentiomètre sert à modifier la valeur d’une résistance ou à prélever
une partie d’une tension (pont diviseur de tension)
▪ Utilisation d’un potentiomètre de 10 k alimenté par une tension de 5 V :
5 k A0 = 2.5 V
5. Entrées analogiques
5 V
5 k
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 122
5.5. Utilisation d’un potentiomètre
▪ Un potentiomètre sert à modifier la valeur d’une résistance ou à prélever
une partie d’une tension (pont diviseur de tension)
▪ Utilisation d’un potentiomètre de 10 k alimenté par une tension de 5 V :
2 k A0 = 1 V
5. Entrées analogiques
5 V
8 k
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 123
5.5. Utilisation d’un potentiomètre
▪ Un potentiomètre sert à modifier la valeur d’une résistance ou à prélever
une partie d’une tension (pont diviseur de tension)
▪ Utilisation d’un potentiomètre de 10 k alimenté par une tension de 5 V :
5. Entrées analogiques
0 k A0 = 0 V
5 V
10 k
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 124
5.5. Utilisation d’un potentiomètre
▪ Exemple de câblage :
5. Entrées analogiques
▪ Principale erreur commise :
5 k A0 = 0 V
5 V
5 k
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 125
5.5. Utilisation d’un potentiomètre
5. Entrées analogiques
▪ Principale erreur commise :
10 k A0 = 0 V
5 V
0 k court-circuit + fumée
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 126
6.1. Présentation de l’écran LCD
▪ L’écran LCD que nous utilisons est un 162 ce qui signifie qu’il est constitué
de 2 lignes de 16 caractères
▪ Chaque caractère est constitué d’un bloc de
8 5 pixels
▪ Un décodeur de caractères est déjà intégré
à l’écran et permettra d’afficher ce qui sera
envoyé par l’arduino et de le garder en
mémoire
▪ Les instructions sont données en mode
parallèle et donc cet écran nécessite
l’utilisation de plusieurs sorties de l’arduino
6. Ecran LCD 162
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 127
6.2. Les entrées de l’écran
▪ Voici la description des entrées de l’écran
Masse (0 V)
5 VCette tension permet de régler le
contraste. Comme sa valeur dépend de la
personne qui regarde cet écran, on utilise
un potentiomètre de 5 k connecté entre
0 V et 5 V
6. Ecran LCD 162
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 128
6.2. Les entrées de l’écran
▪ Voici la description des entrées de l’écran
On sélectionne le type de message qu’on
envoie. High : envoi de données. Low :
envoi d’instructions
High : on lit la mémoire de l’écran. Low :
on écrit dans la mémoire de l’écran. Dans
ce cours on ne fait qu’écrire dans la
mémoire donc on connecte cette entrée à
la masse (0 V)
L’écran prend en compte les données
lorsque cette entrée passe de l’état haut à
l’état bas.
6. Ecran LCD 162
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 129
6.2. Les entrées de l’écran
▪ Voici la description des entrées de l’écran
Pour écrire les caractères il est
nécessaire de donner 8 bits (Data0 à
Data7) mais pour les caractères usuels,
4 bits sont suffisants (Data4 à Data7)
▪
Alimentation du rétro-éclairage : 5 V
Alimentation du rétro-éclairage : 0 V
6. Ecran LCD 162
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 130
6.3. Librairie et fonctions de l’écran
▪ Des fonctions ont déjà été développées pour gérer cet écran et elles sont
présentes dans ce que l’on appelle une « bibliothèque ». Celle qui nous
concerne s’appelle « LiquidCrystal » et il sera nécessaire de l’appeler en début
de programme avec la fonction :
▪ On peut aussi aller chercher cette librairie dans : croquis => importer
bibliothèque => LiquidCrystal
▪ Il faut initialiser les commandes en indiquant les sorties utilisées
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal(rs, enable, D4, D5, D6, D7)
▪ Il faut initialiser le nombre de colonnes et de lignes de notre écran
lcd.begin(X, Y)
Pour l’écran du cours nous avons X = 16 et Y = 2
6. Ecran LCD 162
lcd.begin(16, 2)
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 131
▪ Pour imprimer le texte ABC, on écrit :
lcd.print(ABC)
6. Ecran LCD 162
6.3. Librairie et fonctions de l’écran
▪ Pour commencer à écrire un texte à une colonne (X) et une ligne (Y) données,
il faut d’abord écrire :
lcd.setCursor(X, Y)
lcd.setCursor(3, 1)
Colonne 3
Ligne 1
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ Pour faire disparaître le texte sans l’effacer de la mémoire :
▪ Pour faire ré-apparaître le texte :
lcd.clear()
lcd.display()
▪ Pour effacer un texte de la mémoire de l’écran on écrit :
lcd.noDisplay()
132
6. Ecran LCD 162
6.3. Librairie et fonctions de l’écran
▪ Et pour arrêter son clignotement :
lcd.blink()
▪ On peut faire clignoter le curseur en écrivant avant :
lcd.noBlink()
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 133
6.4. Exemple de montage
6. Ecran LCD 162
▪ Dans cet exemple nous déclarons :
LiquidCrystal(2, 3, 4, 5, 6, 7)
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 134
6.5. Exemple de programme
// affichage d'un texte sur un LCD
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7); // initialise les commandes avec les n° de broches
void setup() {
lcd.begin(16, 2); // initialiser le nombre de colonnes et de lignes
lcd.print("Bonjour");
lcd.setCursor(0, 1); //le curseur se positionne à la 1ère colonne, 2ième ligne
lcd.print("je suis en PeiP2");
}
void loop() {
}
6. Ecran LCD 162
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 135
▪ La modulation de largeur d'impulsions est une technique qui permet
d’obtenir des signaux continus à partir d’un signal à 2 états.
7.1. Notion de PWM
7. Pulse Width Modulation (PWM)
t
I/O
0
5
TP t
Vou
t
0
5
arduino filtre
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 136
▪ La modulation de largeur d'impulsions est une technique qui permet
d’obtenir des signaux continus à partir d’un signal à 2 états.
7.1. Notion de PWM
7. Pulse Width Modulation (PWM)
t
I/O
0
5
TP t
Vou
t
0
5
arduino filtre
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 137
▪ La modulation de largeur d'impulsions est une technique qui permet
d’obtenir des signaux continus à partir d’un signal à 2 états.
7.1. Notion de PWM
7. Pulse Width Modulation (PWM)
t
Vou
t
0
5
arduino filtre
t
I/O
0
5
TP
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 138
▪ Les usages les plus fréquents sont :
7.1. Notion de PWM
7. Pulse Width Modulation (PWM)
✓ conversion numérique-analogique
✓ amplificateurs de classe D, en audio
✓ alimentations à découpage
✓ variateurs de vitesse
✓ transmission de données
✓ modifier la luminosité d’une LED
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 139
▪ Les I/O qui permettent d’utiliser les PWM sont précédées du signe « »
7.2. Sorties compatibles PWM de l’arduino
▪ Il s’agit des I/O 3, 5, 6, 9, 10 et 11
▪ La fréquence d’horloge du PWM
est de 488 Hz sauf pour les I/O n°5
et 6 qui ont une fréquence de 976
Hz.
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 140
7. Pulse Width Modulation (PWM)
▪ analogWrite(X, Y) : c’est la fonction dédiée au PWM de l’arduino. Il faut
spécifier l’I/O X ainsi que la valeur du rapport cyclique Y. Y doit avoir une
valeur comprise entre 0 et 255. Y = 0 : la sortie est toujours à 0. Y = 255 : la
sortie est toujours à 5 V.
7.3. La nouvelle fonction
analogWrite(6, 0)
t
I/O
0
5
TP
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 141
7. Pulse Width Modulation (PWM)
▪ analogWrite(X, Y) : c’est la fonction dédiée au PWM de l’arduino. Il faut
spécifier l’I/O X ainsi que la valeur du rapport cyclique Y. Y doit avoir une
valeur comprise entre 0 et 255. Y = 0 : la sortie est toujours à 0. Y = 255 : la
sortie est toujours à 5 V.
7.3. La nouvelle fonction
analogWrite(6, 85)
t
I/O
0
5
TPTP/3
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 142
7. Pulse Width Modulation (PWM)
▪ analogWrite(X, Y) : c’est la fonction dédiée au PWM de l’arduino. Il faut
spécifier l’I/O X ainsi que la valeur du rapport cyclique Y. Y doit avoir une
valeur comprise entre 0 et 255. Y = 0 : la sortie est toujours à 0. Y = 255 : la
sortie est toujours à 5 V.
7.3. La nouvelle fonction
analogWrite(6, 128)
t
I/O
0
5
TPTP/2
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 143
7. Pulse Width Modulation (PWM)
▪ analogWrite(X, Y) : c’est la fonction dédiée au PWM de l’arduino. Il faut
spécifier l’I/O X ainsi que la valeur du rapport cyclique Y. Y doit avoir une
valeur comprise entre 0 et 255. Y = 0 : la sortie est toujours à 0. Y = 255 : la
sortie est toujours à 5 V.
7.3. La nouvelle fonction
analogWrite(6, 170)
t
I/O
0
5
TP2TP/3
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 144
7. Pulse Width Modulation (PWM)
▪ analogWrite(X, Y) : c’est la fonction dédiée au PWM de l’arduino. Il faut
spécifier l’I/O X ainsi que la valeur du rapport cyclique Y. Y doit avoir une
valeur comprise entre 0 et 255. Y = 0 : la sortie est toujours à 0. Y = 255 : la
sortie est toujours à 5 V.
7.3. La nouvelle fonction
analogWrite(6, 255)
t
I/O
0
5
TP
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 145
7. Pulse Width Modulation (PWM)
7.3. La nouvelle fonction
▪ for (X=a; X<b; X++) {YYYYYY} : cela s’appelle une boucle FOR et permet
d’exécuter plusieurs fois les opérations YYYYYY. Pour compter les boucles, on
utilise la variable X que l’on initialise à la valeur « a » et que l’on incrémente
de 1 à chaque début de boucle (X++). On effectue la boucle tant que X est
inférieure à « b »
for (i=0; i<=255; i++) {
analogWrite(led_rouge, i);
delay(10); }
▪ long : en raison de la longueur du chiffre renvoyé par la fonction millis(), il
faut stocker cette valeur dans une variable de type long. Cette variable est de
type entier est va de 2 147 483 648 à 2 147 483 647.
▪ unsigned : pour arriver aux 50 jours, on enlève le signe de la variable long.
Dans ce cas unsigned long va de 0 à 4 294 967 295.
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 146
7. Pulse Width Modulation (PWM)
7.3. La nouvelle fonction
▪ millis() : la carte arduino est dotée d’un chronomètre qui
enregistre le temps écoulé depuis l’allumage de la carte. Le
temps est obtenu en milliseconde et le temps maximum
enregistrable est 50 jours soit 4.32 109 ms. Si le temps
maximum n’est pas suffisant, il est possible de connecter à
l’arduino une horloge extérieure alimentée par une pile.
chrono=millis(); //on mémorise la valeur du chronomètre
……………………………
if ((millis()-chrono)>500) { // durant plus de 500
etat--; // on enlève 1 à la variable « état »
delay(20);} // on règle la sortie de la boucle if
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 147
▪ Dans cette exemple, on utilise une propriété de l’œil appelé « persistance
rétinienne »
7.4. Exemple1 : luminosité d’une LED
▪ Si on allume et on éteint une LED très rapidement, on la verra toujours
éclairée. Si on augmente le temps durant lequel la LED est allumée, on verra
la LED plus brillante.
7. Pulse Width Modulation (PWM)
LED très lumineuse LED peu lumineuse
t
I/O
0
5
TP tI/
O0
5
TP
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
Principe de fonctionnement
148
▪ Un signal analogique modifie le rapport cyclique d’un signal PWM
7.5. Exemple2 : modulation/démodulation
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Modulation
t
Sig
nal
t
Voix
antenne
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 149
7.5. Exemple2 : modulation/démodulation
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Modulation filtre
t
Sig
nal
t
Voix
tV
oix
antennes
Principe de fonctionnement
▪ Un signal analogique modifie le rapport cyclique d’un signal PWM
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 150
7.5. Exemple2 : modulation/démodulation
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Décomposition en série de Fourrier
-4
-2
0
2
4
0 0.001 0.002 0.003
F
A
F0
▪ Un signal carré se décompose en
somme de sinusoïdes d’amplitudes et
de fréquences différentes
0
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 151
7.5. Exemple2 : modulation/démodulation
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Décomposition en série de Fourrier
-4
-2
0
2
4
0 0.001 0.002 0.003
F
A
F0 3F0
▪ Un signal carré se décompose en
somme de sinusoïdes d’amplitudes et
de fréquences différentes
0
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 152
7.5. Exemple2 : modulation/démodulation
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Décomposition en série de Fourrier
▪ Un signal carré se décompose en
somme de sinusoïdes d’amplitudes et
de fréquences différentes
-4
-2
0
2
4
0 0.001 0.002 0.003
F
A
F0 3F0 5F00
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 153
7.5. Exemple2 : modulation/démodulation
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Décomposition en série de Fourrier
▪ Un signal carré se décompose en
somme de sinusoïdes d’amplitudes et
de fréquences différentes
-4
-2
0
2
4
0 0.001 0.002 0.003
F
A
F0 3F0 5F0
▪ Il faut ajouter une valeur moyenne
-4
-2
0
2
4
0 0.001 0.002 0.003
0
6
8
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ Le filtre ne doit laisser passer que la composante continue du signal. Seul le
filtre passe bas peut réaliser une telle fonction
▪ Il faut ajuster la fréquence de coupure, FC, (ou la constante de temps RC) du
filtre pour que la composante alternative du signal PWM (de fréquence FPWM)
ne passe pas
154
7.5. Exemple2 : modulation/démodulation
7. Pulse Width Modulation (PWM)
t
Sig
nal
Quel filtre ?
FC < FPWM
signal
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ Le filtre ne doit laisser passer que la composante continue du signal. Seul le
filtre passe bas peut réaliser une telle fonction
▪ Il faut ajuster la fréquence de coupure, FC, (ou la constante de temps RC) du
filtre pour que la composante alternative du signal PWM (de fréquence FPWM)
ne passe pas
155
7.5. Exemple2 : modulation/démodulation
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Sig
nal
Quel filtre ?
FC < FPWM
signal
t
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ Le filtre ne doit laisser passer que la composante continue du signal. Seul le
filtre passe bas peut réaliser une telle fonction
▪ Il faut ajuster la fréquence de coupure, FC, (ou la constante de temps RC) du
filtre pour que la composante alternative du signal PWM (de fréquence FPWM)
ne passe pas
156
7.5. Exemple2 : modulation/démodulation
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Sig
nal
Quel filtre ?
FC < FPWM
signal
t
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ Le filtre ne doit laisser passer que la composante continue du signal. Seul le
filtre passe bas peut réaliser une telle fonction
▪ Il faut ajuster la fréquence de coupure, FC, (ou la constante de temps RC) du
filtre pour que la composante alternative du signal PWM (de fréquence FPWM)
ne passe pas
157
7.5. Exemple2 : modulation/démodulation
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Sig
nal
Quel filtre ?
FC << FPWM
▪ La fréquence du filtre doit être beaucoup plus faible que celle du PWM pour
que l’ondulation résiduelle soit négligeable
signal
t
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ Cette fois, le filtre doit conserver intégralement les variations du signal
analogique, donc la fréquence de coupure du filtre doit être très supérieure à
la fréquence maximale du signal analogique, FSmax :
158
7.5. Exemple2 : modulation/démodulation
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Quelle fréquence pour le signal analogique ?
FSmax << FC
▪ En d’autres termes, il faut laisser le temps au condensateur de se charger et
de se décharger pour suivre les variations de la valeur moyenne du signal
PWM donc de suivre les variations du signal analogique
Sig
nal
FC << FPWM
signal
t
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ Il existe un très grand nombre de périodes du signal PWM pour une petite
variation du signal analogique
159
7.5. Exemple2 : modulation/démodulation
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Bilan fréquence / temps
F (log)
Am
pli
tud
e (
db)
t
Sig
nal
FPWM
PWM
Faible
variation
FSmax FC
Filtre
PB
▪ Il faut respecter les inégalités : FSmax << FC << FPWM
Signal
analogique
Très grand nombre de périodes
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 160
7.6. Modification de la fréquence du PWM
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Fréquences par défaut
▪ La fréquence du PWM est de 488 Hz sur les IO n+ 3, 9, 10 et 11 et de 976 Hz
sur les IO n°5 et 6
Notion de Timer
▪ C’est un registre qui s’incrémente à chaque impulsion du signal d’horloge
▪ Ce mécanisme est indépendant du programme et de son éventuel arrêt avec
par exemple la fonction delay(X)
▪ Il est donc capable de compter le temps qui s’écoule
▪ L’arduino possède 3 Timers et leur modification peut entrainer un mauvais
fonctionnement de certaines fonctions et bibliothèques comme : delay, millis,
servo
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 161
7.6. Modification de la fréquence du PWM
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Les Timers de l’arduino UNO
▪ Le timer0 est codé sur 8 bits et compte de 0 à 255. Il est utilisé par les
fonctions delay, millis et micro. Il permet de contrôler le PWM des IO n° 5
et 6
▪ Le timer1 est codé sur 16 bits et compte de 0 à 65535. Il est utilisé par la
bibliothèque servo. Il permet de contrôler le PWM des IO n° 9 et 10
▪ Le timer2 est codé sur 8 bits et compte de 0 à 255. Il est utilisé par la
fonction Tone. Il permet de contrôler le PWM des IO n° 3 et 11
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 162
7.6. Modification de la fréquence du PWM
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Fréquences de bases et division de fréquence
▪ La fréquence de base est de :
➢ 31250 Hz pour les IO n° 3, 9, 10 et 11
➢ 62500 Hz pour les IO n° 5 et 6
▪ La fréquence du PWM est égale à la fréquence de base diviser par un certain
nombre. Ces diviseurs sont
➢ 1, 8, 64, 256 et 1024 pour les IO n° 5, 6, 9 et 10
➢ 1, 8, 32, 64, 128, 256 et 1024 pour les IO n° 3 et 11
▪ Par exemple sur l’IO n° 3, il est possible d’obtenir les fréquences :
➢ 31250 / 8 3906 Hz
➢ 31250 / 64 488 Hz
➢ 31250 / 1024 30.5 Hz
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 163
7.6. Modification de la fréquence du PWM
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Fonction pour modifier les fréquences
▪ La division de la fréquence passe par le modification de la valeur de certains
registres
▪ Pour simplifier cela, il est préférable d’intégrer la fonction setPwmFrequency
du site officiel arduino : playground.arduino.cc/Code/PwmFrequency
▪ On peut diviser la fréquence du signal PWM de l’IO n°3 par 1024 en écrivant
setPwmFrequency(3, 1024);
▪ Evidement cela changera aussi le signal PWM de l’IO n°11 qui utilise le
même Timer
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 164
7.6. Modification de la fréquence du PWM
7. Pulse Width Modulation (PWM)
Résumé
A = 1, 8, 64, 256 et 1024 B = 1, 8, 32, 64, 128, 256 et 1024
3
5
6
9
10
11
Timers Fréquences Div Perturbe
IO 0 1 2 31250 62500 A B delay millis servotonemicro
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 165
8.1. Mesure d’une distance par le ultra-son
8. Mesure de distances
▪ Elle est réfléchie sur l’obstacle revient sur un autre (ou le même) haut-
parleur piézo-électrique.
▪ En prenant en compte la vitesse de propagation dans l’air (environ 340 m/s),
le temps que met l’onde pour faire l’aller-retour donne la distance de l’objet.
▪ Une onde acoustique est envoyée avec un haut-parleur piézo-électrique.
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 166
8.2. Présentation du module HC-SR04
Matériel
▪ Il existe plusieurs modules qui permettent de mesurer une distance et nous
utiliserons le HC-SR04.
▪ Il comprend 2 haut-parleurs et l’onde
utilisée a une fréquence de 40 kHz.
▪ L’électronique de gestion des haut-
parleurs et de mesure de la distance est déjà
intégrée au module
8. Mesure de distances
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 167
8.2. Présentation du module HC-SR04
Matériel
▪ Il y a 3 entrées dans le module : VCC, GND et Trig
8. Mesure de distances
▪ Il y a 1 sortie : Echo
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 168
8.2. Présentation du module HC-SR04
Fonctionnement
8. Mesure de distances
▪ Pour déclencher une mesure il faut appliquer une impulsion d’au moins 10
µs sur l’entrée Trig
▪ Le module envoie alors 8 impulsions sonores
▪ On obtient en sortie (Echo) une impulsion dont la longueur correspond au
temps que mettent les 8 impulsions pour faire l’aller/retour
▪ Il est préférable d’attendre 60 ms avant de demander une nouvelle mesure
Trig
Haut parleur T
Haut parleur R
Echo
T
T
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 169
8.2. Présentation du module HC-SR04
Exemple de montage
8. Mesure de distances
INPUT
OUTPUT
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 170
8.2. Présentation du module HC-SR04
Fonctionnement
8. Mesure de distances
▪ Pour déclencher une mesure il faut appliquer une impulsion d’au moins 10
µs sur l’entrée Trig
▪ Le module envoie alors 8 impulsions sonores
▪ On obtient en sortie (Echo) une impulsion dont la longueur correspond au
temps que mettent les 8 impulsions pour faire l’aller/retour
▪ Il est préférable d’attendre 60 ms avant de demander une nouvelle mesure
Trig
Haut parleur T
Haut parleur R
Echo
T
T
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 171
8.2. Présentation du module HC-SR04
Détermination de la distance
▪ En une 1 s, le son parcours 340 m donc en 1 µs il parcourt 0.034 cm
8. Mesure de distances
Echo
temps
▪ On en déduit la distance en cm :
temps.017.0034.02
tempscetandis
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 172
8.3. Les nouvelles fonctions
8. Mesure de distances
▪ delayMicroseconds(X) : permet de bloquer le déroulement du programme
durant X µs
▪ pulseIn(X,Y) : retourne la durée d’une impulsion Y sur l’I/O X. Le temps
retourné est en µs et va de 10 µs à 3 mn. Si Y = HIGH alors on attend une
impulsion LOW-HIGH-LOW. Si Y = LOW, on attend une impulsion HIGH-
LOW-HIGH. Le temps d’attente pour l’apparition de l’impulsion est de 1s. Au-
delà de ce temps, la fonction retourne la valeur 0.
digitalWrite(trig, HIGH); // génération de l'impulsion Trig de 10 µs
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trig, LOW);
lecture_echo = pulseIn(echo, HIGH); // lecture de la longueur temporelle de l'impulsion Echo
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 173
8.3. Les nouvelles fonctions
8. Mesure de distances
▪ pulseIn(X,Y,Z) : Z permet de modifier le temps (en µs) d’attente de
l’apparition de l’impulsion. Si le temps d’attente est dépassé, la valeur
retournée est 0
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 174
8.4. Librairie du HC-SR04
Nouvelles fonctions
8. Mesure de distances
▪ NewPing sonar(X,Y,Z) : initialise l’utilisation du sonar. X = trigger, Y =
echo, Z est la distance maximale à mesurer (en cm). Il n’est pas obligatoire de
donner une valeur pour Z qui par défaut est de 500 cm
▪ Des personnes trouvent que les librairies de certains modules ne sont pas
assez performantes et décident de faire mieux. C’est le cas pour le module HC-
SR04 (dont nous avons pas utilisé la librairie arduino)
▪ Cette librairie s’appelle « NewPing » et il faut installer son répertoire dans le
répertoire « librairie » du logiciel arduino
▪ sonar.ping_cm() : donne la distance en cm ou 0 si il n’y a pas d’écho
cm=sonar.ping_cm();
NewPing sonar(trig, echo, 200);
▪ Cette librairie s’accompagne de nouvelles fonctions
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 175
8.5. Réception de données sur le port série
8. Mesure de distances
▪ Serial.read() : lit le premier caractère du buffer et renvoi le caractère 1 si
il est vide
▪ Serial.available() : permet d’obtenir le nombre de caractères dans le buffer
Serial.println("Souhaitez-vous la valeur en cm de la distance Y/N ?");
……………………….
test = Serial.read(); //on lit le 1er caractère du buffer
if (test == 'Y') {
Serial.print(cm); //envoi de la distance à l'ordinateur
Serial.println(" cm");}
▪ Il est possible d’envoyer un ordre ou plus globalement des données à la carte
arduino via le port série.
▪ Ces données sont stockées dans le buffer série de la carte arduino avant
d’être lues. Elles peuvent être envoyées par le moniteur série du logiciel
Nouvelles fonctions
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 176
9.1. Communications optiques
9. Communications IR
▪ Envoi d’un code MORSE entre bateaux
▪ Envoi d’un code entre télécommande et télé
▪ Envoi d’un code via fibre optique
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ Les diodes utilisées dans ce cours émettent une onde
à 940 nm
177
9.2. Les diodes IR
9. Communications IR
0,2 0,8 1,20,4 0,6 1,0
Longueur d’onde (µm)
▪ Les LED IR émettent dans l’Infra Rouge (infrarouge) qui est une longueur
d’onde qui s’étale de 0.78 µ m à 5 mm
IR proche [0.78; 3 µm]
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44)
▪ Les phototransistors sont des transistors bipolaires dont la base est sensible
à la lumière.
▪ Dans le cas des phototransistors IR, la base
n’est sensible qu’à (ou presque) une longueur
d’onde
178
9.3. Les phototransistor IR
9. Communications IR
▪ Les phototransistors utilisés dans ce cours sont
sensibles à la longueur d’onde 940 nm
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 179
9.4. Prise en main des composants : code MORSE
9. Communications IR
IR
LED
Ph_TR
5 V
0 V
Poussoir
Vin
Vout
▪ Pour prendre en main la diode et le phototransistor IR, on peut commencer
par un montage simple qui ne fait pas intervenir l’arduino (sauf pour
l’alimentation)
▪ Si Vin = 1 alors Vout = 1 et si Vin = 0 alors Vout = 0
Montage de base
150 150
10 k
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 180
9.4. Prise en main des composants : code MORSE
9. Communications IR
IR
5 V
0 V
Poussoir
Vin
▪ Plus la diode IR s’éloigne, moins le phototransistor reçoit de photons. A
partir d’une certaine distance la valeur de Vout n’est plus suffisamment
grande pour être comprise comme un 1 logique
Amélioration du montage
▪ On peut augmenter le nombre de photons en utilisant plusieurs LED IR
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 181
9.4. Prise en main des composants : code MORSE
9. Communications IR
▪ On peut aussi augmenter le courant qui sort du
phototransistor avec un montage Darlington
Amélioration du montage
Ph_TR
5 V
0 V
▪ Sur ce principe, il existe des composants qui
intègrent déjà des amplificateurs.
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 182
9.5. Envoi d’un code entre 2 Arduino
9. Communications IR
▪ Pour atteindre plus facilement les 5 V à la réception, on retire la LED rouge
▪ Bien que le montage ne fait apparaître la liaison que dans un sans, on peut
ajouter le coupe diode/phototransistor pour émettre dans l’autre sens.
▪ On peut alors définir l’I/O n°9 pour la transmission et l’I/O n°8 pour la
réception.
Montage
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 183
9.5. Envoi d’un code entre 2 Arduino
9. Communications IR
▪ On peut par exemple choisir d’envoyer un mot de 8 bits dont le premier sera
un 1 pour que le récepteur détecte qu’on lui envoie quelque chose
Communication
▪ Il est nécessaire de définir un protocole de discussion entre les 2 arduino
t
I/O
n°9
0
5
▪ Il faut aussi définir si le premier bit est un bit de poids faible (LSB : Least
Significant Bit) ou un bit de poids fort (MSB : Most Significant Bit)
LSB MSB
▪ La vitesse de discussion (bits par seconde) doit aussi être définie
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 184
9.6. Les nouvelles fonctions
9. Communications IR
▪ byte : définition d’un nombre binaire
byte b = B10010;
▪ bitRead(X, N) : permet de lire un bit en particulier du mot binaire X. N est
le n° du bit avec 0 pour le LSB
LSBMSB
▪ bitWrite(X, N, Y) : permet d’écrire un bit en particulier du mot binaire X. N
est le n° du bit où 0 correspond au LSB. Y correspond à la valeur qu’il faut
écrire
▪ bitSet(X, N) : permet d’écrire un 1 sur le bit n°N du mot binaire X.
▪ bitClear(X, N) : permet d’écrire un 0 sur le bit n°N du mot binaire X.
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 185
9.7. La librairie SoftwareSerial
9. Communications IR
▪ Cette librairie permet de gérer le protocole de communication entre les deux
arduino de façon aussi simple qu’avec l’ordinateur
▪ SoftwareSerial NOM(rxPin, txPin) : permet de définir un jeu de fonctions de
communication qui porte le nom « NOM ». rxPin correspond à l’I/O de
réception et txPin à l’I/O de transmission
▪ NOM.begin(X) : définition de la vitesse de communication
▪ Cette librairie s’accompagne de nouvelles fonctions et il faut d’abord préciser
au programme qu’il faut l’utiliser :
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(8,9); //RX TX
mySerial.begin(4800)
Pascal MASSON Electronique avec Arduino (version projection V44) 186
9. Communications IR
▪ NOM.available() : renvoi le nombre de bit disponibles dans le buffer
▪ char : définit une variable de type caractère
▪ NOM.read() : retourne un caractère lu sur l’entrée rxPin
▪ NOM.print(X) : permet d’envoyer la variable X sur la sortie txPin
▪ NOM.println(X) : permet d’envoyer la variable X sur la sortie txPin avec un
« enter »
▪ Comme il peut être amené à manipuler des caractères, il faut pouvoir les
définir
char c;
9.7. La librairie SoftwareSerial