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Table de matières Introduction Générale.............................................. 1 Chapitre I :Présentation générale du cadre de travail............3 Introduction....................................................3 1. Une entreprise internationale..............................4 2. Historique de l’entreprise.................................4 3. Les usines d’AVOCarbon.....................................5 3.1 Activité de l'organisme................................5 3.1.1 Produits graphites...................................5 3.1.2 Assemblages........................................6 3.1.3 Câblage électrique...................................7 3.2 Support technique......................................8 4. La Structure administrative...........................8 4.1 Président Directeur Général............................9 4.2 Directeur administratif et financier...................9 4.3 Directeur commercial...................................9 4.4 Directeur des Opérations...............................9 4.5 Le directeur recherche et développement................9 4.6 Directeur Achats.......................................9 Chapitre II :Etude de l’existant et état de l’art ..............15 1. Etude de l'existant..............................11 1.1 Journal lumineux à base du PIC 16F877.................11 1.2 Journal lumineux à base du PIC 18F452.................17 2. Critique de l’existant....................................19 2. 1 Journal lumineux à base du PIC16F877.................19 2.2Journal lumineux à base du PIC 18F452..................19 PFE 2011/2012 0

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Table de matières

Introduction Générale...............................................................................................................1

Chapitre I :Présentation générale du cadre de travail........................................................................3

Introduction....................................................................................................................................3

1. Une entreprise internationale............................................................................................4

2. Historique de l’entreprise...................................................................................................4

3. Les usines d’AVOCarbon.....................................................................................................5

3.1 Activité de l'organisme.................................................................................................5

3.1.1 Produits graphites.....................................................................................................5

3.1.2 Assemblages............................................................................................................6

3.1.3 Câblage électrique.....................................................................................................7

3.2 Support technique........................................................................................................8

4. La Structure administrative................................................................................................8

4.1 Président Directeur Général.........................................................................................9

4.2 Directeur administratif et financier..............................................................................9

4.3 Directeur commercial...................................................................................................9

4.4 Directeur des Opérations.............................................................................................9

4.5 Le directeur recherche et développement...................................................................9

4.6 Directeur Achats...........................................................................................................9

Chapitre II :Etude de l’existant et état de l’art .................................................................................15

1. Etude de l'existant................................................................................................................11

1.1 Journal lumineux à base du PIC 16F877.....................................................................11

1.2 Journal lumineux à base du PIC 18F452.....................................................................17

2. Critique de l’existant.............................................................................................................19

2. 1 Journal lumineux à base du PIC16F877.....................................................................19

2.2Journal lumineux à base du PIC 18F452......................................................................19

3. Présentation du schéma synoptique de la solution..............................................................19

4. Etude des Microcontrôleurs.................................................................................................25

4.1 Définition...................................................................................................................25

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

4.2 Utilité des microcontrôleurs.......................................................................................25

4.3 Le choix d'un microcontrôleur....................................................................................26

4.4 Les familles des microcontrôleurs..............................................................................26

5. Les MSP430s........................................................................................................................26

5.1 Le modèle de programmation du MSP430.................................................................27

5.2 Architecture générale d’un MSP430..........................................................................28

5.3 Le MSP430G2231......................................................................................................28

5.3.1 Caractéristiques de la famille G2231.......................................................................29

6. Les registres à décalage........................................................................................................25

6.1 Le registre 74HC595...................................................................................................26

6.2 Les caractéristiques du 74HC595...............................................................................27

6.3 Principe de fonctionnement du 74HC595..................................................................27

7. Les Matrices LEDs................................................................................................................28

7.1 Les avantages de matrice de LED..............................................................................29

8. Présentation du bus USB......................................................................................................29

8.1 Types de connecteurs de bus USB..............................................................................35

8.2 Fonctionnement de bus USB......................................................................................35

9. Présentation de LABVIEW.....................................................................................................36

Conclusion....................................................................................................................................38

Chapitre III :Modélisation du problème et conception de la solution..............................................39

Introduction..................................................................................................................................39

1. Présentations du langage UML.............................................................................................35

1.1 La démarche simplifiée proposée pour l’analyse.......................................................35

2. Les Diagrammes UML...........................................................................................................36

2.1 Contexte du projet.....................................................................................................36

2.2 Cas d’utilisation..........................................................................................................37

2.2.1 Mode d’analyse en temps réel des résultats...........................................................38

2.2.2 Mode de recevoir des données par labVIEW...........................................................39

2.2.3 Mode de recevoir des données par l’MSP430........................................................45

2.2.4 Mode de recevoir des données par les registres 74HC595.....................................46

2.3 Présentation du diagramme de séquence..................................................................47

3. Choix de Proteus pour la conception de la carte électronique.............................................48

3.1 L’outil PROTEUS VSM (Virtual System Modeling).......................................................49

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

3.2 Présentation de l’environnement ISIS........................................................................45

3.3 Présentation de l’environnement ARES.....................................................................46

4. Conception de la carte électronique.....................................................................................47

4.1 Importation des composants.....................................................................................47

Conclusion....................................................................................................................................49

Chapitre IV :Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique..................................55

Introduction..................................................................................................................................55

1. Réalisation de la carte électronique.................................................................................56

1.1 Le Principe de l’affichage avec une matrice de LED 8x8........................................56

1.2 Rôle du pin 9 sur le 74HC595.....................................................................................58

2. Programmation du MSP430G2231.......................................................................................59

2.1 Présentation de l’environnement Code Composer Studio.........................................59

2.2 Implémentation du programme msp430G2231.........................................................56

3. Commande du journal lumineux via l’interface Labview..................................................57

3.1 Le Diagramme sur LABVIEW......................................................................................57

3.2 L’interface sur LabVIEW.............................................................................................59

Conclusion....................................................................................................................................59

Conclusion Générale et perspective ......................................................................................60

Webographie Conclusion Générale et perspective ............................................................................61

Annexes..............................................................................................................................................62

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Liste de figures

Figure I.1 : Présentation de l’entreprise....................................................................................4

Figure I.2: Figure I.2:Emplacement géographiques des usines d’AVOCarbon.......................5

Figure I.3: Disques graphites pour pompes à essence............................................................6

Figure I.4: Support en plastique avec système de câblage serti..............................................6

Figure I.5: Support en métal.....................................................................................................7

Figure I.6: Support en plastique moulé serti.............................................................................7

Figure I.7: Les Câblages électriques........................................................................................7

Figure II.1:Montage d'un journal lumineux à base de PIC16F877..........................................11

Figure II.2:Connecteur série RS232.......................................................................................12

Figure II.3:Connecteur DB9...................................................................................................12

Figure II.4:Brochage de MAX232............................................................................................12

Figure II.5: PIC16F877............................................................................................................13

Figure II.6:Structure interne d’un PIC.....................................................................................14

Figure II.7:Structure interne de l’ULN 2003.........................................15

Figure II.8: l’ULN 2003............................................................................................................15

Figure II.9:PCF8574................................................................................................................15

Figure II.10: Brochage PCF8574............................................................................................15

Figure II.11:Boitier PCF8574..................................................................................................16

Figure II.12:Matrice de LED 8x8.............................................................................................17

Figure II.13:Structure de la matrice de LED 8x8.....................................................................17

Figure II.14:Montage à base du PIC18F452...........................................................................18

Figure II.15:Brochage de PIC18F452.....................................................................................18

Figure II. 16 : schéma synoptique de la solution....................................................................20

Figure II.17: Architecture générale d’un MSP430...................................................................23

Figure II.18:La liaison SPI (un maître et un esclave)..............................................................24

Figure II.19: msp430G2231....................................................................................................24

Figure II.20 : Les pins de 74HC595........................................................................................26

Figure II.21: Chronogramme de 74HC595.............................................................................28

Figure II.22: Les LEDs............................................................................................................28

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure II.23: Structure interne de matrice de LED 8x8.........................................................29

Figure II.24: Les deux types de connecteurs A et B d’un USB...............................................30

Figure II.25: L’architecture interne d’un USB.........................................................................31

Figure II.26 : Face diagramme et face utilisateur...................................................................32

Figure II. 27 : Palette d’outils, palette de commandes et palette de fonctions........................33

Figure III.1: Diagramme de contexte.......................................................................................37

Figure III.2: cas d’utilisation globale........................................................................................38

Figure III. 3 : cas d’utilisation : analyse des résultats en temps réel.......................................39

Figure III. 4 : cas d’utilisation : traitement des données via MSP430....................................40

Figure III. 5 : cas d’utilisation : traitement et convertir des données série en parallèle via 74HC595.................................................................................................................................41

Figure III.6 : cas d’utilisation : Affichage de message lumineux.............................................42

Figure III.7 : Diagramme de séquence du mode....................................................................43

Figure III.8 : Conception sans ou avec Proteus......................................................................44

Figure III.9 : L’environnement de travail d’ISIS.......................................................................45

Figure III.10 : La bibliothèque de composants standard.........................................................46

Figure III.11 : Environnement de travail d’ARES....................................................................46

Figure III.12 : Attributions des empreintes aux composants...................................................47

Figure III. 13 : Importation de 74HC595.................................................................................48

Figure III.15: Schéma électronique complet de la carte électronique sur ARES....................49

Figure IV.1 : La carte électronique complète..........................................................................51

Figure IV.2 : Structure d'une matrice de LED 8x8.................................................................52

Figure IV.3: la structure d'affichage à matrice........................................................................52

Figure IV.4 : Méthode de balayage de la colonne..................................................................53

Figure IV.5 : Brochage du registre 74HC595.........................................................................54

Figure IV.6 : Fenêtre principale du Code Composer Studio...................................................55

Figure IV.7 : Configuration d’un projet....................................................................................56

Figure IV. 8 : Vue du code de notre programme....................................................................56

Figure IV.9: Le diagramme de notre interface................................................................58

Figure IV.10: La face avant de notre interface.......................................................................59

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Liste des acronymesPIC Programmable Interface ControllerCAO Conception Assistée par OrdinateurDAO Conception Assistée par OrdinateurEPROM Erasable Programmable Read-Only MemoryGND GroundPC Personnel ComputerPIC Programmable Interface ControllerRAM Random Access MemoryROM Random Only MemoryRISC Reduced Instructions Set ComputerUML Unified Modeling LanguageUAL Unité Arithmétique et LogiqueUSB Universal Serial BusUSART Universal Synchronous Asynchronous Receiver TransmitterI2C Inter Integrated CircuitINT InterruptionSDA Un signal d'horlogeSCL Signal de référence électriqueUART Universal Asynchronous Receiver TransmitterMDB Memory Data BusVB Visual BasicCCS Code Composer StudioLCD Liquid Crystal DisplaySPI Serial Peripheral InterfaceLED Light Emitting DiodeDS Serial DataOE Output EnabledMR Master ResetIDE Integrated Development Environment.SH_CP Shift clockST_CP Latch VCC AlimentationMAB Memory Address BusIC Integrated Circuit

Introduction Générale

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

ace au développement technologique que les domaines d’informatiques et de

télécommunication ont connu pendant ces dernières années, il est

devenu de plus en plus impératif d’apporter des solutions visant à

moderniser et à informatiser les méthodes de communiquer et

d’informer.

A cet égard et dans le cadre de notre projet de fin d’études effectué au sein

d’AVOCarbon, nous nous proposons de réaliser journal lumineux destinée aux

ouvriers de l’entreprise.

La solution globale que nous proposons consiste à afficher un message lumineux

envoyé par l’administrateur. Ces messages sont traités et envoyées vers la

matrice de LED via une transmission USB.

D’abord, nous nous sommes occupés d’étudier les outils et les modules

nécessaires pour la réalisation de la carte électronique à savoir les

microcontrôleurs, les registres à décalages et les matrices de LED …

Le présent rapport est subdivisé en quatre parties :

La première partie, est consacrée pour la présentation générale du cadre de travail.

La deuxième partie, est consacrée à l’étude de l’existant et modélisation

du problème et conception de la solution. En premier lieu nous étudions

l’existant. Puis nous présentons notre schéma synoptique de notre projet

on détaille chaque module nécessaire au développement du journal

lumineux, tout en justifiant le choix des techniques mises en œuvre.

La troisième partie nous effectuons la conception de la carte et la

modélisation du problème.

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Et la dernière partie couvre la description des différentes étapes de

réalisation matérielle (carte électronique) et logicielle (interface de

traitement et d’affichage).

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Chapitre I Présentation générale du cadre de travail

Introduction 

La société AVO Carbon consolide 80 ans d'expérience sur le marché. C’est une

entreprise spécialisée dans les produits graphite et les assemblages.

AVO Carbon est leader dans la conception, la fabrication et la distribution de balais et porte-

balais pour les industries de l'automobile et des biens de consommation (outillages

électriques, électroménager ...).

1. Une entreprise internationale 

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

La société est au service de ces marchés depuis plus de 80 ans. La gamme du

graphite ainsi que le "savoir-faire" en assemblage l’ont permis d'être élevés au rang des

meilleurs fournisseurs pour les fabricants de moteurs à courant continu/alternatif dans le

monde entier. Ils se sont engagés à fournir des solutions innovantes qui répondent aux attentes

de ses clients.

Figure I.1 : Présentation de l’entreprise

2. Historique de l’entreprise 

C’est une entreprise forte, spécialisée dans les produits graphite et les assemblages.

Afin de satisfaire ses clients et répondre au marché sans cesse en mouvement, leur empreinte

s'est constamment adaptée au fil des années.

Pendant ces 80 ans d'expérience la société est passée par plusieurs étapes dont on cite :

1930 : Démarrage de production en Allemagne  

1968 : Création d'une usine à Amiens, France (balais)

1989 : Acquisition de Stackpole aux USA (balais)

1994 : Démarrage d'une usine d'assemblage à Monterrey, Mexique

1996 : Acquisition de Madras Carbon en Inde (balais)

2001 : Acquisition d'AVO France & Tunisie (porte-balais)

2002 : Création d'une usine à Kunshan, Chine (porte-balais)

2003 : Joint Venture avec Kirkwood Carbon (balais)

2008 : Initialisation du transfert du Brésil vers l'Allemagne

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

2009 : Carbone Lorraine revend, AVO Carbon est crée le 1er mai 2009

Et en 2009 : Acquisition d'ECS en Corée et en Chine le 1er octobre 2009.

3. Les usines d’AVOCarbon

Aujourd'hui, grâce à ses usines d'assemblages basées dans les pays à bas coûts qui

livrent l'Amérique du Nord et l'Asie, ainsi que ses usines de production de balais situées de

façon stratégique près de leurs clients en croissance, ils sont organisés pour fournir des

produits et des services de haute qualité au niveau mondiale comme le montre la figure

suivante :

Balais  Porte-balais

Figure I.2: Figure I.2:Emplacement géographiques des usines d’AVOCarbon

3.1 Activité de l’organisme

Le support technique fournit un support mondial à ses clients pour donner des solutions

innovantes, rapides et économiques ; On cite l’exemple de : Balais, disques et assemblages

conçus pour répondre aux cahiers des charges des clients.

3.1.1 Produits graphites 

Un exemple d'application pour un disque graphite pour pompes à essence. Ils disposent

de toute une gamme de disques pour répondre aux demandes de ces clients. 

Tous les matériaux pour disques sont adaptés à leurs nuances de balais destinés aux

applications les plus exigeantes. En fonction du type de carburant, choix entre plusieurs

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

matériaux composés de graphite, différents liants à corréler avec leur procédé d'obtention

(compression et/ou usinage) comme le montre la figure suivante.

Possibilité de différentes morphologies : ils proposent une solution innovante grâce à la

technologie bicouche pour un process plus fiable  de soudabilité du collecteur.

Figure I.3: Disques graphites pour pompes à essence

3.1.2 Assemblages

Des exemples d'application pour les portes Porte-balais.

Support en plastique avec système de câblage serti :

Ce type d'assemblage est tout à fait adapté pour les moteurs de petite et moyenne puissance

comme les essuie-glaces arrière, les toits ouvrants et les mouvements de sièges.

C'est le meilleur choix pour les applications à gros volumes.

Figure I.4: Support en plastique avec système de câblage serti

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Support en métal : 

Ce support est conçu pour les situations les plus difficiles, ce type de porte-balais est tout à

fait adapté pour les conditions extrêmes. On le trouve dans les gros démarreurs, les pompes

hydrauliques et diverses autres applications industrielles.

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

3.2 Support technique

Développement matériaux :

L’équipe de développement de matériaux de l’entreprise à une expérience de plus de 30 ans et

propose des solutions approuvées pour ses applications.

Grâce à une grande capacité et une large gamme de contrôles, ils peuvent tester ses nuances

pour les applications et proposer la meilleure solution adaptée aux besoins des clients.

Les bureaux d'études :

Les bureaux d'études sont focalisés sur le développement de concepts relatifs aux balais, aux

porte-balais, aux câblages électriques et divers sous-ensembles mécaniques. En étroite

collaboration avec ses clients, ils les assistent pour intégrer les produits dans les produits

finaux.

Grâce aux logiciels utilisés l’équipe d'ingénieurs conçoit et développe les produits répondant

aux besoins de ses clients en intégrant les contraintes de localisation de production et de

composants.

Les techniques de fabrication : 

L’organisons de ses productions est réaliser avec trois objectifs :

-  Minimiser les investissements.

- Assurer le 0 défaut.

-  Produire dans les pays à bas coûts et tester 100% de ses produits.

Le chef de projets : 

A réception d'une commande, ils créent une équipe pluridisciplinaire en charge du nouveau

projet.

Le chef de projet coordonne la communication interne et externe pour assurer un démarrage

de production à l'heure et sans défaut.

4. La Structure administrative

La force de l’entreprise est basée sur l'expérience et le leadership des cadres dirigeants. Cela a

été et reste la clef de son succès et de sa croissance.

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

4.1 Président Directeur Général 

Olivier Spicker, 18 ans d'expérience dans l'industrie Automobile.

Directeur d'Usines à l'international (USA, Mexique) et en Europe. 15 ans chez Carbone

Lorraine en production, aux méthodes puis ingénieur produits, ventes et direction générale.

Master en Génie Electrique (INSA Lyon).

4.2 Directeur administratif et financier

Matthieu Simonnet 25 ans d'expérience aux USA, en France et en Italie. Cadre dirigeant en

Finance, Consolidation et Administration.

Master in Business & Administration (MBA).

4.3 Directeur commercial

Eric Suszylo Plus de 20 ans d'expérience dans le commerce, notamment à l'international.

14 ans d'expérience dans l'industrie Automobile au sein du Groupe Carbone Lorraine.

Master en Génie Electrique à l'Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG).

4.4 Directeur des Opérations

Raïf Abouchar 34 ans d'expérience en ingénierie, en production et à la direction dans de

nombreuses industries. Expérience au Brésil, aux USA, en Allemagne et en France.

Master à l'Ecole Centrale de Lyon (1973) et ENSPM (1974).

4.5 Le directeur recherche et développement 

Christine Lietard Après 18 ans au sein de Carbone Lorraine, Christine est devenue une

experte mondiale dans le domaine du graphite et ses applications aux moteurs électriques.

Master en Chimie à l'IGC de Toulouse.

4.6 Directeur Achats

Marcel Hays 35 ans d'expérience dans des fonctions informatiques, achats et direction

générale à l'international  (USA, Mexique) dans les industries informatique et automobile.

Diplômé ESSEC et DESS Management de la fonction Achats.

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Chapitre II Etude de l’existant et état de l’art

Introduction 

Notre travail consiste à réaliser « Un journal lumineux à base de microcontrôleur

msp430, commandé par ordinateur à travers une interface Labview » qui peut être utilisé dans

tous les secteurs d'activité aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur.

À cet effet, avant d’entamer l’étude, la conception et le développement de notre projet, il est

primordiale de faire une recherche bibliographique afin d’avoir une idée sur les solutions

similaires existantes.

Nous présentons dans ce chapitre les exemples les plus intéressants dans le domaine

électronique.

Et faire la présentation de notre schéma synoptique de la solution puis nous allons étudier les

microcontrôleurs afin de choisir les outils adéquats à notre projet.

1. Etude de l’existant 

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

1. 1 Journal lumineux à base du PIC16F877

La figure II.1 qui présente le montage d’un journal lumineux à base du PIC16F877

qui permet l’affichage d’un texte saisie par l’utilisateur grâce à la liaison série RS232.

Figure II.1:Montage d'un journal lumineux à base de PIC16F877

Dans la suite on va détailler les différents composants de ce journal.

A. Liaison série RS232

Elle est de type « liaison série », permettant la communication entre deux systèmes

numériques en limitant le nombre de fils de transmission par rapport à des liaisons parallèles.

Elle est de type « asynchrone », c'est à dire qu'elle ne transmet pas de signal horloge

contrairement aux liaisons synchrones comme l’illustre la figure II.2.

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure II.2:Connecteur série RS232

Elle est utilisée surtout sur les systèmes d'exploitation MS-DOS et Windows, les portsRS232

sont désignés par les noms COM1, COM2, etc. Ils sont exploitables par la priseDB9qui est

une prise analogique, comportant 9 broches comme le montre la figure II.3. Cependant, ce

type de sortie tend à disparaitre sur les PC modernes et il est de plus en plus remplacé par le

port USB.

Figure II.3:Connecteur DB9

B. Le MAX232  

C’est un composant créé par MAXIM que l'on trouve sous d'autres références chez d'autres

fabricants comme l’illustre la figure II.3. Il sert d'interface entre une liaison série TTL (0-5V)

et une liaison série RS232 (+12 -12V) et ce avec une simple alimentation 5V.

Figure II.4:Brochage de MAX232

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

C. Le PIC 16F877

Le microcontrôleur PIC16F877 est devenu un microcontrôleur très populaire dans

l'électronique loisir. Sa simplicité, son prix, et l'accessibilité des outils de programmation

peuvent expliquer sa popularité. Pour commander ce tableau d’affichage lumineux.

Ils ont utilisé un microcontrôleur dont le schéma est présenté dans la figure suivante.

Figure II.5: PIC16F877

Plusieurs logiciels sont disponibles pour programmer le pic à savoir :

ICProg : IC-PROG est un programme qui permet de transfert un fichier compile ver

un PIC ou une mémoire.

Mikropascal : Le « Mikropascal » est un compilateur pour PIC conçu par la société «

Mikroelektronika », le compilateur PASCAL nouvelle génération pour

microcontrôleurs PIC, bénéficie d’une prise en main très intuitive et d’une ergonomie

sans faille. Ce compilateur permet de développer rapidement des applications

complexes.

La structure interne d’un PIC16F877 PIC est constituée de plusieurs modules comme l’illustre la figure II.6.

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

13

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure II.6:Structure interne d’un PIC

Une mémoire de programme contient le code binaire correspondant aux instructions

que doit exécuter le microcontrôleur. La capacité de cette mémoire est variable selon

les PIC.

Une mémoire RAM (Random Access Memory) sauvegarde temporairement des

données. La capacité de cette RAM est variable selon les PICs. Une Unité Arithmétique et Logique (UAL) est chargée d’effectuer toutes les

opérations arithmétiques de base (addition, soustraction, etc.).

Des ports d’entrées/sorties permettent de dialoguer avec l’extérieur du

microcontrôleur.

Un registre Compteur de Programme (CP), est chargé de pointer l’adresse mémoire

courante contenant l’instruction à réaliser par le microcontrôleur.

Le contenu du registre PC évolue selon le pas de programme.

Un registre Pointeur de Pile (PP) et essentiellement utilisé lorsqu’on réalise un sous

programme. Le pointeur de pile est chargé de mémoriser l’adresse courante que

contient le compteur de programme avant le saut à l’adresse du sous programme.

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

D. L’ULN et Le PCF  

L’ULN 2003 est un circuit intégré qui est très rentable pour agir comme un interrupteur grâce à sa

résistance à un courant maximal de 500mA. Ce composant est illustré par les figures suivantes :

Figure II.7:Structure interne de l’ULN 2003 Figure II.8: l’ULN 2003

Les PCF sont des circuits intégrés I2C (Le bus I2C Inter Integrated Circuit permet de faire

communiquer entre eux des composants électroniques très divers grâce à seulement trois fils : un

signal de données (SDA), un signal d'horloge (SCL), et un signal de référence électrique (masse)),

d’entrées/sorties dit « quasi bidirectionnel ».

Le PCF8574 utilisé permet de recevoir (ou d’émettre) des trames via le signal de données

SDA (signal de donnée, généré par le Maitre ou l'Esclave) cadencées par le signal

d'horloge SCL (signal d'horloge généré par le Maitre).

Ce circuit est constitué d’un port E/S de 8 lignes comme la montre les figures suivantes :

Figure II.9:PCF8574 Figure II.10: Brochage PCF8574

Le PCF8574A  fournit une sortie (INT) qui peut être reliée à l'entrée d'interruption d'un

microcontrôleur.

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

La figure suivante représente un schéma équivalent du port d’entrées/sorties du PCF8574.

Figure II.11:Boitier PCF8574

Entre le PCF8574 et le PCF8574A, il y a effectivement une différence "électronique". Le PCF

sont des circuits intégrés I2C, et donc ils nécessitent une adresse codée sur 7 bits.

Selon la norme I2C, l'adresse de chaque composant est divisée en deux:

L'adresse de Base est codée sur le quartet de poids fort (les 4 premiers bits) et est fixe

et réservée par le constructeur.

L'adresse Auxiliaire c’est l'utilisateur qui la définit selon son besoin, et est représentée

par les 3 derniers bits de poids faible (A0, A1, A2).

Donc le PCF8574 à une adresse de base, qui selon la datasheet (Fiche technique

d’un composant électronique) est :

"0100" il reste l'adresse auxiliaire codée sur 3 bits, donc 23=8 possibilités:

0100 000 ; 0100 001; 0100 010; 0100 011 ; etc.

Alors que le PCF8574A dispose d'une autre adresse de base sur 4 bits, à savoir : "0111"

0111 000 ; 0111 001; 0111 010; 0111 011 ; etc.

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

E. Les Matrices de LED  

Les huit matrices de LED utilisés comportent chacune 112 diodes LED haute luminosité sont

reparties sur sept lignes et seize colonnes. On donne dans les figures suivantes un exemple

d’une matrice de LED 8x8, ainsi que sa structure interne, possédant le même principe de

fonctionnement.

Figure II.12:Matrice de LED 8x8 Figure II.13:Structure de la matrice de LED 8x8

F. Interface Visual Basic (VB ) 

L’interface utilisée pour l’affichage du message est conçu avec le langage VB. Ce dernier est

un langage de programmation événementielle de troisième génération créé par Microsoft pour

son modèle de programmation.

Visual Basic est directement dérivé du BASIC et permet le développement rapide

d'applications , la création d'interfaces utilisateur graphiques

1.2 Journal lumineux à base du PIC 18F452

La différence avec la solution précédente est que ce journal utilise un afficheur LCD et

il garde le même type de communication à savoir la liaison RS232 comme l’illustre la figure

II.14.

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure II.14:Montage à base du PIC18F452

A. Le PIC18F452  

Le PIC18F possède une multiplication 8x8 matérielle comme l’illustre la figure suivante,

extrêmement rapide (100ηs à 1μs) ce qui lui confère des possibilités particulièrement utiles

pour le traitement numérique du signal.

Figure II.15:Brochage de PIC18F452

B. Afficheur LCD  

Les afficheurs à cristaux liquides, autrement appelés afficheurs LCD (Liquid Crystal Display),

sont des modules compacts intelligents et nécessitent peu de composants externes pour un bon

fonctionnement. Ils consomment relativement peu (de 1 à 5 mA) et ils sont relativement bons

marchés et s'utilisent avec beaucoup de facilité.

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

2. Critique de l’existant 

2. 1 Journal lumineux à base du PIC16F877

A. La liaison série RS232  

Elle impose de transmettre une horloge, en plus des données, afin que les registres à décalage

utilisés de chaque côté de la liaison fonctionnent à la même vitesse. Dans le cas contraire,

c’est la panique assurée, même si les horloges sont pilotées par quartz des deux côtés.

B. Le PCF8574  

Il nécessité d'une tension de pilotage en général comprise entre 7 et 12V.

C. ULN2003  

L'inconvénient si que l’ULN2003 est passant alors la LED est éteinte au lieu d'être allumée

donc le courant consommé est toujours présent. 

2.2 Journal lumineux à base du PIC 18F452

A. Les PIC  

L'inconvénient majeur des PIC c'est qu'il vous faudra un programmeur matériel dédié pour

uploader vos programmes dessus, et que ce programmeur dédié coute cher (comptez une

trentaine ou une cinquantaine d'euros).

B. Ecran LCD alphanumériques  

Le principal inconvénient c’est l’illisibilité quand l’éclairage ambiant est faible.

3. Présentation du schéma synoptique de la solution

Comme nous l’avons précisé dans le cahier des charges, le journal lumineux que nous

avons réalisé fonctionne à l’aide d’un microcontrôleur MSP430G2231, trois registres de

décalages 74HC595 et deux matrices de LED 8x8. L’envoi continu des messages via une

transmission série USB de l’ordinateur vers le journal lumineux est assuré à travers une

interface Labview. L’ensemble de la solution est illustré dans la figure II.16.

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure II. 16 : schéma synoptique de la solution

Afin de mieux comprendre le principe de fonctionnement de notre solution, nous avons étudié

minutieusement les différents éléments intervenant dans notre réalisation.

C’est pour cela que nous avons consacré la suite de ce chapitre à une étude bibliographique

qui aboutira par la suite au choix des technologies adoptées dans notre système.

4. Etude des Microcontrôleurs

4.1 Définition

Un microcontrôleur est un système informatique complet rassemblé dans un circuit

électronique. Il contient tous les composants essentiels des systèmes informatiques, à savoir :

Un processeur.

Des mémoires mortes : pour l’implémentation du programme de traitement.

Des Mémoires vives : pour l’enregistrement des données.

Des interfaces d’entrée-sortie pour l’échange des données.

4.2 Utilité des microcontrôleurs

L’utilisation des microcontrôleurs ne cesse de croître dans la réalisation d’applications

électroniques embarquée d’autant plus que les critères de taille mémoire et de vitesse

d’exécution deviennent déterminants [6].

Ces systèmes sont diffèrent par rapport aux systèmes traditionnels par les aspects suivants:

Ils doivent obéir à des contraintes de taille, de coût et de consommation électrique.

Ils sont destinés à une tâche précise. La demande en mémoire des programmes

associés est donc généralement modeste.

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Ils ne disposent pas d’interfaces homme-machine (clavier, écrans, imprimante…)

parce qu’ils sont invisibles à l’utilisateur.

4.3 Le choix d'un microcontrôleur

Le choix du microcontrôleur est dicté principalement par deux critères:

L'adaptation de son architecture interne aux besoins de l'application comme la

présence de convertisseur(s) A/N (Analogique/Numérique) ou de Timer(s) disposant

d'un mot particulier.

La disponibilité d’un système de développement du microcontrôleur choisi.

4.4 Les familles des microcontrôleurs

Il y a plusieurs catégories de microcontrôleurs, nous citons :

La famille Intel 8051 : utilisée dans certains processeurs récents avec l’association

d’autres périphériques (ports d'E/S, compteurs/temporisateurs, convertisseurs A/N et

N/A, superviseur de tension, etc.) ;

La famille Intel 8085, à l'origine conçue pour être un microprocesseur, mais a souvent

été utilisé en tant que microcontrôleur.

La famille des PIC de Micro chip.

La famille des ST6, ST7, ST10, STR7, STR9 de STMicroelectronics.

la famille MSP430 de Texas Instruments.

Notre choix se concentre sur le msp430 par ses avantages qu’on va les citer dans la suite.

5. Les MSP430s

Le MSP430 est une gamme de microcontrôleurs "Ultra-Low-Power " de Texas

Instrument réputés pour consommer très peu d'énergie,  un micro contrôleur à cœur RISC

(Reduced Instructions Set Computer) 16 bits. Ces micro contrôleurs tournent jusqu'à 8 MHz

pour certains et jusqu'à 16 MHz pour d'autres. 

Le MSP430 fonctionne à des fréquences de l'ordre de 8 MHz, 16 MHz pour les modèles les

plus récents. Il a toutefois des limitations qui l'empêchent d'être utilisé dans des systèmes

embarqués plus complexes. Par exemple, il n'a pas de bus mémoire externe (qui permettrait

d'accéder efficacement à des mémoires RAM / ROM externes) et sa capacité de mémoire (8K

de RAM, 120 K de flash pour les mieux dotés) peut se révéler insuffisante pour des

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

applications qui demandent de grandes tables de données. Ils sont donc indiqués pour les

systèmes autonomes, des compteurs intelligents, des capteurs sans fil, ...

Les atouts de la famille MSP430 :

Faible consommation, architecture "carrée", bonne compatibilité de code entre les

membres de la famille.

Grande quantité de notes d'applications assorties de code C et assembleur fournies par

TI.

 Large panoplie de périphériques intégrés : DAC et ADC, comparateurs, driver LCD,

SPI, I2C, UART ... 

Jusqu'à 16 ko de RAM 

1-µs Clock startup 

 Optimisé pour le C et l'assembleur 

16 registres 16 bits à usage général (données et index).

5.1 Le modèle de programmation du MSP430

Instructions 

Un cœur RISC:

- 27 instructions de base

- + 24 instructions «émulées»

Modes d’adressage

- 7 modes d’adressage pour l’opérande source.

- 4 modes d’adressage pour l’opérande destination.

La CPU du MSP430 a une architecture de Von Neumann, avec un espace unique pour

adresser instructions et données. La mémoire est adressée par bytes et pairs de bytes sont

combinées pour faire des words de 16 bits. Le processeur contient 16 registres de 16 bits.

R0 est le program counter.

R1 est le stack pointer.

R2 est le status register.

R3 est un registre spécial appelé le constant generator, et donnant accès à 6 constantes

utilisées fréquemment sans devoir utiliser d’autres opérandes.

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

R4 à R15 disponibles pour usage général.

5.2 Architecture générale d’un MSP430

L’architecture générale d’un MSP430 est constituée de plusieurs modules comme l’illustre la

figure II.17.

Figure II.17: Architecture générale d’un MSP430

MAB = memory address bus

MDB = memory Data Bus

Pour commander les ports d'entrée sortie d’un msp430, on utilise ce qu'on appelle des

registres du micro. Les registres sont des cases mémoires qui sont reliées aux périphériques du

micro. Il y a plusieurs centaines de registres dans un MSP430. Il y en a pour les ports d'entrée-

sortie, mais aussi pour d'autres périphériques comme les timers, l'UART, les horloges.

5.3 Le MSP430G2231

Le microcontrôleur MSP430G2231 comporte 8 entrées sorties générales munies

d’ADC, dont trois d’entre elles peuvent être utilisées pour la communication SPI ( Serial

Peripheral Interface qui est un bus de données série synchrone baptisé par Motorola, et qui

opère en Full-duplex, les circuits communiquent selon un schéma maître-esclaves qui illustré

par la figure II.18).

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure II.18:La liaison SPI (un maître et un esclave)

Le µC est équipé de : 

2kB de mémoire flash128B de RAM un CPU avec 16 registres, un port P1 gérant 8 I/O, Le

reste des éléments composants le µC.

Figure II.19: msp430G2231

5.3.1 Caractéristiques de la famille G2231

Construit autour d'un CPU 16 bits, le MSP430 a été conçu pour des applications

embarquées à basse consommation et à faible coût. Il est particulièrement adapté aux

applications sans-fil fonctionnant sur batteries.

L’architecture interne :L’architecture interne d’un MSP430G2231 est constitué d’une mémoire programme (FLASH)

8K mots de 14 bits, une mémoire RAM 368 octets, une mémoire utilisateur (EEPROM) 256

octets, circuit d’horloge, périphériques internes, et un port entrée/sortie.

Le composant est disparaître en une série de configurations comprenant les périphériques

usuels:

- convertisseurs A/D 10/12/14/16 bits.

- convertisseurs D/A 12 bits.

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Cheima

Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

- comparateurs.

- interfaces USART, SPI, I2C.

- pilote LCD.

- Watchdog.

- multiplicateur hardware.

- oscillateur interne.

Les ports d’entrées/sorties

Le MSP430G2231 possède 16 pattes, la patte 1 est utilisée pour l'alimentation. Elle doit être

reliée à une source de tension d'environ 3 volts (entre 2 volts et 3.6 volts pour être précis). En

général, on utilise du 3.3 volts. Sur le Launchpad elle est déjà reliée au 3.3 volts. La patte 14

doit être reliée à la masse (0 volts) ou à la broche d'une pile. Sur le Launchpad elle est déjà

reliée à la masse.

Les pattes 2 à 9 sont utilisées (entre autre) par le port d'entrée-sortie P1. Ce port d'entrée-

sortie possède 8 connections nommées P1.0 à P1.7.

Les pattes 12 et 13 sont utilisées (entre autre) par le port d'entrée-sortie P2 (P2.6 et P2.7).

On voit aussi que certaines pattes ont plusieurs fonctionnalités. Par exemple la patte 12 peut

être soit P2.7, soit XOUT (utilisé par un oscillateur externe). Par défaut, à la mise sous

tension, ce sont les fonctionnalités des ports d'entrées-sorties qui sont active. Si on veut

utiliser une autre fonctionnalité, il faudra écrire une instruction dans le programme pour cela.

Le timer 2 (8 bits) : est incrémenté par l’horloge interne, celle-ci peut être pré divisée.

Tous ces timers peuvent déclencher une interruption interne, si elle est autorisée.

6. Les registres à décalage

Ces circuits sont le plus souvent formés de bascules synchrones reliées l'une à la suite

de l'autre et commandées par le même signal d'horloge.

L'état de la première bascule se décale aux bascules suivantes d'où le nom de «circuits à

décalage». Ils sont très utilisés comme circuit de temporisation, comme circuit de mémoire et

de traitement de l'information.

Une application importante des registres à décalage est la transmission série de données

logiques. Les registres à décalage peuvent se présenter sous différentes formes selon l'accès

aux entrées et sorties.

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

6.1 Le registre 74HC595 

Ce registre à décalage se présente sous la forme d'un petit IC (integrated

circuit ou circuit intégré (CI) en français) en paqueté DIP16. Il a donc 8 broches de chaque

côté et la numérotation de celles ci se fait d'une manière on ne peut plus classique [1] .

Voici les fonctions des pins comme l’illustre la figure suivante :

Figure II.20 : Les pins de 74HC595

1 à 7 : Q1 à Q7 : sorties parallèles 1 à 7

8 : GND : masse (0V)

9 : Q7' : sortie série

10 : MR: remise à zéro (master reset) active au niveau bas

11 : SH_CP : horloge de décalage (shift clock)

12 : ST_CP : stockage (latch)

13 : OE : sortie active (Output Enabled) active au niveau bas

14 : DS : entrée série.

15 : Q0 : sortie parallèle 016 : Vcc : alimentation (+5V)

6.2 Les caractéristiques du 74HC595 

La famille 74HC présente les caractéristiques suivantes:

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

- très faible dissipation de puissance.

- tensions de seuils: 30% et 70% de Vcc.

- haute immunité au bruit.

- alimentation de 2V à 6V.

6.3 Principe de fonctionnement du 74HC595 

L'alimentation du 74HC595 se fait sur le pin 16 sous une tension allant de -0.5 a +7V.

On utilisera les 8 pins de sortie parallèles (1 à 7 + 15), plus les 3 à 5 pins de contrôle [2] .

C’est la séquence effectué pour l'envoie d'une donnée sur 8bits en sortie du 74HC595 ; on

passe d'abord ST_CP à 0, puis on présente un par un les 8 bits de la donnée sur DS en

envoyant en même temps un 1 logique sur SH_CP à chaque fois, on repasse ensuite ST_CP à

1 pour recopier la nouvelle valeur dans le second registre. [1]

Le pin 10 MR permet de remettre tout le premier registre à zéro et est active au niveau bas, il

convient donc (pour éviter une remise à zéro permanente du registre) de placer cette pin au

niveau haut (on note que la plupart du temps on reliera cette pin à +Vcc. Le pin 13 OE active

ou non la sortie (elle est aussi active au niveau bas).

On placera cette fois ce pin sur la masse ou bien sur une sortie du microcontrôleur pour

pouvoir en contrôler l’état comme l’illustre la figure II.21 le chronogramme de 74HC595.

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure II.21: Chronogramme de 74HC595

7. Les Matrices LEDs

Ces dispositifs sont constitués principalement des LED « Light Emitting Diode » qui

sont des diodes un peu particulière et qui ont la propriété d'émettre la lumière quand un

courant les parcourt (de l'Anode vers la Cathode) comme l’illustre la figure suivante. 

Figure II.22: Les LEDs

La figure suivante représente la structure interne de matrice de LED.

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure II.23: Structure interne de matrice de LED 8x8

7.1 Les avantages de matrice de LED 

Énergie - économie - vers le haut à 80%.

Longue vie 30.000 heures.

Infrarouge dans le faisceau lumineux.

Aucuns gaz toxiques ou mercure.

Visible à une distance de 3 mm.

Installation facile

8. Présentation du bus USB 

Le bus USB (Universal Serial Bus, en français Bus série universel) est, comme son nom l'indique, basé sur une architecture de type série. Il s'agit toute fois d'une interface entrée-sortie beaucoup plus rapide que les ports séries standards. L'architecture qui a été retenue pour ce type de port est en série pour deux raisons principales :

L'architecture série permet d'utiliser une cadence d'horloge beaucoup plus élevée

qu'une interface parallèle, car celle-ci ne supporte pas des fréquences trop élevées

(dans une architecture à haut débit, les bits circulant sur chaque fil arrivent avec

des décalages, provoquant des erreurs).

Les câbles série coûtent beaucoup moins cher que les câbles parallèles.

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

8.1 Types de connecteurs de bus USB 

Il existe deux types de connecteurs USB [3] :

Les connecteurs dits de type A, dont la forme est rectangulaire et servant

généralement pour des périphériques peu gourmands en bande passante (clavier,

souris, webcam, etc.) ;

Les connecteurs dits de type B, dont la forme est carrée et utilisés principalement

pour des périphériques à haut débit (disques durs externes, etc.) comme le montre la

figure suivante.

Figure II.24: Les deux types de connecteurs A et B d’un USB

1. Alimentation +5V (VBUS) 100mA maximum

2. Données (D-)

3. Données (D+)

4. Masse (GND)

8.2 Fonctionnement de bus USB 

L'architecture USB a pour caractéristique de fournir l'alimentation électrique aux

périphériques qu'elle relie, dans la limite de 15 W maximum par périphérique.

Elle utilise pour cela un câble composé de quatre fils (la masse GND, l'alimentation VBUS et

deux fils de données appelés D- et D+). 

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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure II.25: L’architecture interne d’un USB

La norme USB permet le chaînage des périphériques, en utilisant une topologie en bus ou en

étoile. Les périphériques peuvent alors être soit connectés les uns à la suite des autres, soit

ramifiés. 

La ramification se fait à l'aide de boîtiers appelés « hubs » (en français concentrateurs),

comportant une seule entrée et plusieurs sorties. Certains sont actifs (fournissant de l'énergie

électrique), d'autres passifs (alimentés par l'ordinateur). 

Les ports USB supportent le Hot plug and play. Ainsi, les périphériques peuvent être branchés

sans éteindre l'ordinateur (branchement à chaud, en anglais hot plug). Lors de la connexion du

périphérique à l'hôte, ce dernier détecte l'ajout du nouvel élément grâce au changement de la

tension entre les fils D+ et D-. A ce moment, l'ordinateur envoie un signal d'initialisation au

périphérique pendant 10 ms, puis lui fournit du courant grâce aux fils GND et VBUS (jusqu'à

100mA). Le périphérique est alors alimenté en courant électrique et récupère temporairement

l'adresse par défaut (l'adresse 0). L'étape suivante consiste à lui fournir son adresse définitive

(c'est la procédure d'énumération). Pour cela, l'ordinateur interroge les périphériques déjà

branchés pour connaître la leur et en attribue une au nouveau, qui en retour s'identifie. L'hôte,

disposant de toutes les caractéristiques nécessaires est alors en mesure de charger le pilote

approprié. 

9. Présentation de LABVIEW 

LABVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) est un logiciel de

développement d'applications d'instrumentation. Bien que tout à fait utilisable dans un grand

nombre de domaines, LabVIEW est plus particulièrement destiné à l'acquisition de données et

au traitement du signal [8] .

PFE 2011/2012 5

Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

31

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

En effet, ce logiciel offre de larges possibilités de communication entre l'ordinateur et le

monde physique (par cartes d'acquisitions analogiques ou numériques, cartes GPIB, réseau,

liaisons série et parallèles, etc.) ainsi que d'importantes bibliothèques mathématiques

permettant de traiter les signaux mesurés.

L'idée de LabVIEW est de remplacer les instruments de mesures et d'analyse d'un laboratoire

par un ordinateur muni de cartes spécifiques et d'un logiciel approprié, au même titre qu'un

ordinateur muni d'une carte son et d'un logiciel de musique peut remplacer n'importe quel

instrument de musique ou bien encore une table de mixage. Dans le cadre de la mesure, les

cartes permettent de convertir des signaux électriques (provenant de capteurs mesurant des

grandeurs physiques) en données numériques.

Ainsi, un seul ordinateur muni d'une carte d'acquisition analogique et de LabVIEW est

capable de remplacer un voltmètre, un fréquencemètre ou un oscilloscope. De plus, on pourra

traiter, analyser et archiver sur disque automatiquement les mesures effectuées.

LabVIEW permet de réaliser, entre autre, des instruments virtuels. Par extension on appellera

VI (pour Virtual Instrument) toute application réalisée avec LabVIEW. 

LabVIEW est centré autour du principe d’instrument virtuel.

IL se décomposer en deux parties :

La première partie : elle contient l’algorithme du programme décrit sous la forme d’un

diagramme flot de données en langage graphique.

La seconde partie est constituée de l’interface utilisateur

Figure II.26 : Face diagramme et face utilisateur

PFE 2011/2012 5

Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

32

Page 39: Web viewLa norme USB permet le chaînage des périphériques, ... La définition du prototype permet de concrétiser la construction du système. 2. Les Diagrammes UML

Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Pour écrire un programme sur LabVIEW, on a besoin des « Palettes » qui nous offre la

possibilité de modifier la face avant et le digramme de LabVIEW, on trouve trois palettes :

Palette d’outils : sur la face utilisateur et la face du diagramme.

Palette de commandes : sur la face utilisateur seulement.

Palette de fonctions : uniquement sur le diagramme

Figure II. 27 : Palette d’outils, palette de commandes et palette de fonctions

Conclusion Après la présentation des projets qui portent sur le concept de journal lumineux, nous

avons conclus que ces solutions innovantes présentent les lacunes précitées que nous

essayerons de combler dans la solution que nous proposons.

Nous avons présenté le schéma synoptique de notre solution pour définir par la suite les

différents modules nécessaire au développement de notre projet.

Suite à cela nous avons établie une étude bibliographique minutieuse sur les microcontrôleurs

qui nous a permis de choisir les composants et les technologies nécessaires à la réalisation de

notre système de journal lumineux.

PFE 2011/2012 5 33

Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Chapitre III Modélisation du problème et conception de la solution

Introduction 

L’objectif de ce chapitre est d’analyser et modéliser notre solution de Journal

lumineux.

Nous avons adopté l’approche de modélisation orientée objet UML (Unified Modeling

Language). La phase d’analyse comprend les activités qui permettent d’aboutir au modèle de

l’analyse du système en partant des besoins fonctionnels, du contexte du Projet, des cas

d’utilisations jusqu’aux diagrammes de séquences.

Dans ce chapitre nous commençons par présenter la méthodologie UML adoptée le long du

cycle de vie de ce projet, ensuite nous détaillons l’analyse et la modélisation.

PFE 2011/2012 5

Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

34

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

1. Présentations du langage UML

UML (Unified Modeling Language) est un langage formel, défini par un méta

modèle.Le méta-modèle d'UML décrit de manière très précise tous les éléments de

modélisation (les concepts véhiculés et manipulés par le langage) et la sémantique de ces

éléments (leur définition et le sens de leur utilisation).

UML est avant tout un support de communication performant, qui facilite la représentation et

la compréhension des solutions objet.

D’une part sa notation graphique permet d'exprimer visuellement une solution objet, ce qui

facilite la comparaison et l'évaluation des solutions. D’autre part l'aspect formel de sa notation

limite les ambiguïtés et les incompréhensions.

UML permet donc de modéliser une application selon une vision objet.

L’appréhension d’UML est complexe car il est à la fois :

- une norme.

- un langage de modélisation objet.

- un support de communication.

- un cadre méthodologique.

Comme toute, le langage UML permet grâce aux différents diagrammes qu’il présente de

donner une vision complète du futur système à développer.

Ces différents diagrammes sont représentés et implémentés à l’aide de l’outil de modélisation

Rational Rose.

1.1 La démarche simplifiée proposée pour l’analyse

Notre analyse suivra une démarche simplifiée d’application d’UML structurée en six

étapes :

Etape1 : Élaboration du diagramme de contexte du système à étudier : Il est important

de démarrer une analyse par l’approvisionnement le plus précis possible du système à

étudier. Nous partons donc sur d’un diagramme de contexte.

Etape2 : Identification et représentation des cas d’utilisation : Les fonctions du

système sont identifiées par les cas d’utilisation du système qui seront mis en œuvre

par les différents acteurs. Chaque cas d’utilisation doit faire l’objet d’une fiche

PFE 2011/2012 5

Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

3 5

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

descriptive permettant de mieux cerner les actions remplies et les premières classes

envisagées pour la modélisation statique.

Etape3 : Description et représentation des scénarios : Chaque cas d’utilisation se

traduit par un nombre de scénarios. Chaque scénario fait l’objet d’une description

textuelle qui est ensuite décrite sous forme graphique à l’aide du diagramme de

séquence et/ou de collaboration.

Etape4 : Identification des classes et des objets : L’identification des objets et des

classes est fournie par la synthèse des Diagrammes de séquences et/ou diagrammes de

collaborations. Ainsi, une liste de tous les objets et toutes les classes manipulés peut

être dressée.

Etape5 : Elaboration du diagramme d’état transition : Pour chaque classe importante

c'est-à-dire présentant un intérêt pour le système à modéliser.

Etape 6: Consolidation et vérification des modèles : Nous avons élaboré les étapes 3, 4

et 5 de manière itérative jusqu’à obtenir des résultats qui décrivent le plus fidèlement

possible notre système et son interaction avec son environnement.

La définition du prototype permet de concrétiser la construction du système.

2. Les Diagrammes UML

2.1 Contexte du projet

Le diagramme de contexte permet d’avoir une vision globale d’interaction entre ses

activités et des liens avec l’environnement extérieur. Ce diagramme permet aussi de mieux

délimiter le champ d’étude.

Notre système de Journal-lumineux comporte un microcontrôleur MSP430 qui communique

avec les registres de décalages 74HC595 et avec un ordinateur via le labVIEW.

La représentation des sous-systèmes de mon projet est représentée par le diagramme de

contexte de la figure (III.1).

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Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

36

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure III.1: Diagramme de contexte

2.2 Cas d’utilisation

Les cas d'utilisation sont très utiles en phase de recherche des besoins. L'approche

consiste à regarder le système à construire de l'extérieur.

Le diagramme des cas d’utilisation décrit alors le comportement (actions et réactions) du

système vis à vis de ses utilisateurs. Il s’agit donc de la description de ses fonctionnalités en

réponse à des stimulations externes.

Le comportement attendu de notre système est illustré par un modèle de cas d’utilisation qui

met en évidence:

L’environnement : l’acteur (l’utilisateur).

Les fonctions attendues du système : Cas d’utilisation

Les relations entre cas d’utilisation et les acteurs : Diagramme d’utilisation

L’objectif principal de cette partie est d’extraire et de détailler les différents modules qui

composent le diagramme de cas d’utilisation et qui peuvent aussi être décomposés à leur tour.

Dans la figure qui suit nous présentons les cas d’utilisation de notre système :

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Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

37

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

MSP430G2231

Admin

Connexion labVIEW Saisir un messge

Traitement des données

Registre à décalage 74HC595

Matrice de LED

Envoie des données

Affichage message lumineux

<<include>>

<<extend>>

<<include>>

<<include>>

convertir les données séries en parallèles

<<include>>

envoyer message

<<extend>>

Figure III.2: cas d’utilisation globale

Étant donné que notre système offre deux modes de fonctionnement, nous décomposons dans la suite

la conception en deux parties et nous consacrons une partie à chaque mode.

2.2.1 Mode d’analyse en temps réel des résultats

Objectif :

Ce cas traite des actions qui assurent l’obtention de journal lumineux.

Acteur : Administrateur

Actions :

- Connexion de l’ordinateur du l’administrateur à la carte électronique via la

communication USB.

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Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

38

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

- Réception des messages via les registres de décalages 74HC595.

- Traitement et affichage des messages sur les matrices de LED.

Documents :

- Les données envoyées par le microcontrôleur MSP430G2231

Admin

Connexion labVIEW

Saisir un messge

<<extend>>

envoyer message

<<extend>>

Figure III. 3 : cas d’utilisation : analyse des résultats en temps réel

Nous remarquons que ce cas d’utilisation, illustré dans la figure III.3, contient trois relations

d’inclusion : le premier se présente entre le module « saisir un message» et le module «

connexion labVIEW » et cela car l’administrateur ne peut pas accéder au labVIEW et traiter

les données s’il est connecté à la carte électronique via une communication série USB.

2.2.2 Mode de recevoir des données par labVIEW

Objectif : Dans ce mode, quand l’MSP reçoive une donné par labVIEW ; il fait son

traitement.

Acteur : MSP430G2231

Actions :

- Reçoive d’une donnée.

- Communication USB entre le labVIEW et la carte électronique MSP430G2231.

Traitement de donnés au niveau MSP430. Documents:

- Les données envoyées par le labVIEW.

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Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

39

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

MSP430G2231 Traitement des données

Figure III. 4 : cas d’utilisation : traitement des données via MSP430

Dans la figure ci dessus, nous décrivons le cas d’utilisation «traitement des données via

MSP430». Il est à noter que ce cas d’utilisation contient une relation d’inclusion avec le

module «traitement des données » par ce que l’MSP430G2231 avant d’envoyer les données

au registres de décalages 74HC595 il faut traiter les données.

2.2.3 Mode de recevoir des données par l’MSP430

Objectif : Dans ce mode, quand les registres 74HC595 reçoivent les données par

MSP430G2231; ils convertir les données séries en parallèle avant de faire le

traitement pour envoyés les données aux matrice de LED.

Acteur : Registre à décalage 74HC595

Actions :

- Reçoive des données.

- Convertir les données séries en parallèle.

- Traitement de donnés au niveau 74HC595.

Documents:

- Les données envoyées par les registres 74HC595.

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40

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Registre à décalage 74HC595

Envoie des données

convertir les données séries en parallèles

<<include>>

Figure III. 5 : cas d’utilisation : traitement et convertir des données série en parallèle via

74HC595

Dans la figure ci dessus, nous décrions le cas d’utilisation «traitement et convertir des

données série en parallèle via 74HC595». Il est à noter que ce cas d’utilisation contient une

relation d’inclusion entre le module «envoie des données » et «convertir les données séries en

parallèle » par ce que les 74HC595 avant d’envoyer les données aux matrices de LED, ils

traites et convertirent les données séries en parallèle.

2.2.4 Mode de recevoir des données par les registres 74HC595

Objectif : Dans ce mode, quand les matrices de LED reçoivent les données par les

registres 74HC595 ; elles affichent le message

Acteur : Matrice de LED

Actions :

- Reçoive le message.

- Affichage de message lumineux.

Documents:

- Les données envoyées par les registres 74HC595.

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Matrice de LEDAffichage message lumineux

Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

41

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure III.6 : cas d’utilisation : Affichage de message lumineux.

Dans la figure III.6, nous présentons le cas d’utilisation «Affichage de message lumineux».

Il est à noter que ce cas d’utilisation contient une relation d’inclusion avec le module

«affichage de message lumineux ».

2.3 Présentation du diagramme de séquence

Dans ce paragraphe, nous présentons les événements générés et les relations entre les

objets des cas d’utilisation à travers de diagramme de séquence qui décrit un scénario

d’interaction entre objets du système et de l’acteur externe.

Chaque scénario peut être vu comme une instance d’un cas d’utilisation donc la description

doit être suffisamment générale et exhaustive pour identifier tous les algorithmes.

Nous allons à présent détailler le diagramme de séquences qui se composent de deux parties :

une partie textuelle comportant l’enchaînement des scénarios et une partie graphique

représentant les différents messages échangés entre les acteurs ou les instances ou même

l’acteur externe.

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

DiagrammeSequence 1

Message affichertrai tement

traitement

envoi donnée

conversion série paralléle

envoie des données en série

sauvegadre et traitement de donnée

envoie messagesaisir message

Acteur_1

labVIEW :Registre 74HC595:MSP430G2231 :Matrice de LED

traitement

traitement

envoi donnée

conversion série paralléle

envoie des données en série

sauvegadre et traitement de donnée

envoie messagesaisir message

Figure III.7 : Diagramme de séquence du mode

Après la saisie de message sur l’interface de labVIEW ; Le message est envoyer à la carte

MSP430 pour sauvegarde et traite les données reçus de la part de labVIEW. Ensuite les

données sont envoyées aux registres de décalage 74HC595 pour les convertir de séries en

parallèle. À la fin les matrices des LED affichés le message reçue lumineux. Cet

enchainement est illustré dans la figure III.7.

3. Choix de Proteus pour la conception de la carte électronique 

Avant d’entamer la phase de la réalisation du circuit électronique, nous avons introduit

tout d’abord les différents environnements que nous avons eu besoin durant la réalisation de

ma carte électronique à savoir : La solution PROTEUS de conception de carte qui inclut deux

logiciels ISIS pour la schématisation et ARES pour la disposition et le routage de la carte.

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Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

3.1 L’outil PROTEUS VSM (Virtual System Modeling)

L’outil PROTEUS est un système interactif et convivial de conception des schémas

électronique et visualisation graphique à destination scientifique. Il permet la saisie et

l’édition des schémas, la conception des circuits imprimés et la simulation de circuits

électroniques.

De plus, PROTEUS présente aussi un outil de CAO/DAO (Conception Assistée par

Ordinateur/Dessin Assisté par Ordinateur) et se distingue par la facilité de création des

circuits imprimés PCB (Printed Circuit Board).

Figure III.8 : Conception sans ou avec Proteus

L’outil de PROTEUS présente les avantages suivants :

Faciliter la conception électronique.

Plus de performance et de précision.

Test et simulation d’un prototype virtuelle avant la fabrication du produit.

Gain de temps.

Somme toute, cet outil permet d’améliorer l’efficacité, la qualité et la flexibilité du processus

de conception.

L’environnement PROTEUS se compose de deux logiciels ISIS et ARES qui seront présentés

dans le paragraphe suivant.

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Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

3.2 Présentation de l’environnement ISIS

ISIS est un logiciel (de l’environnement PROTEUS) performant permettant le traçage et

la simulation des circuits électronique. Il associe un environnement de dessin puissant et offre

des bibliothèques complètes de composants standards organisées en famille de type TTL,

CMOS (Complementary Metal Oxyde Semi-conducator), microprocesseurs…

Figure III.9 : L’environnement de travail d’ISIS

Le Logiciel de saisie ISIS, se caractérise par la présence d’une bibliothèque des composants

standards, très riche et qui facilite la recherche des moules nécessaires pour la saisie de

schéma. Pour chercher un composant, il suffit de taper le nom de sa catégorie dans la zone

« Mots clés »comme l’indique la figue suivante.

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Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure III.10 : La bibliothèque de composants standard

3.3 Présentation de l’environnement ARES

ARES est un outil complémentaire à ISIS, il permet l’acheminement et le routage des

composants présents sur la carte électronique qui a été schématisée par ISIS.

ARES facilite la conception du circuit imprimés correspondant.

Le logiciel ARES permet la génération de tous les fichiers nécessaires à la fabrication de la

carte électronique.

Figure III.11 : Environnement de travail d’ARES

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Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

46

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Pour passer à l’élaboration de schéma de fabrication il faut migrer vers le logiciel de routage

ARES, en cliquant sur le bouton ARES se trouvant dans la barre d’outils d’ISIS.

L’application ARES s’ouvre et deux cas peuvent se présenter :

Tous les composants possèdent sous ISIS une empreinte connue, dans ce cas il suffit

alors de procéder au routage de la carte.

Certains composants ne possèdent pas d’empreinte définie sur ISIS, ce qui engendre

l’apparition de la fenêtre présenté dans la figure.5. Il faut alors attribués aux

composants indiqués le type de boitier correspondant (package).

Figure III.12 : Attributions des empreintes aux composants

4. Conception de la carte électronique 

Nous présentons, dans ce paragraphe, les étapes de conception de la carte

électronique.

4.1 Importation des composants 

Comme nous l’avons indiqué dans le paragraphe précédent, nous avons choisi d’utiliser

l’environnement ISIS comme outils de conception et simulation.

D’abord, nous avons commencé par importer de la bibliothèque d’ISIS tous les composants

nécessaires à notre système.

La figure III.13 illustre l’importation du registre à décalage 74HC595 qui est considéré

comme un élément nécessaire du notre système et qui est connecté avec l’msp430.

En effet il doit assurer en permanence la réception et la conversion des données de series en

parallèle provenant de labVIEW via l’msp430.

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Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure III. 13 : Importation de 74HC595

Ensuite, nous avons placé et connecté les éléments. Cette description est bien visualisée dans la figure III.14.

Figure III.14: Schéma électronique complet de la carte électronique sur ISIS

PFE 2011/2012 5

Comment importer un composant de la bibliothèque.

La liste des composants nécessaire pour

Les deux matrices de LED.

Les trois registres 74HC595.

Potentiomètre pour régler la luminosité.

Les signaux reçus par la carte.

Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

48

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Apres avoir conçu le circuit électronique nous avons transféré ce circuit sur ARES pour la

phase du routage comme le montre la figure suivante.

Figure III.15: Schéma électronique complet de la carte électronique sur ARES

Pour les matrices de LED nous avons construit un nouveau package sur ARES pour assurer la

phase de routage.

Conclusion La conception réalisée dans ce chapitre nous a permis de passer d’un modèle métier à

un modèle de classe implantable en tenant compte de l’architecture technique des

environnements de développement choisis pour l’implémentation.

Nous consacrons la partie suivante à la réalisation des modules logiciels et matériels que nous

avons déjà conçus.

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Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Chapitre IV Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique

Introduction 

Dans la partie précédente nous avons étudié et modélisé le système que nous

proposons de développer. La présente partie sera consacrée à la réalisation et la mise en place

de la solution. La solution peut être répartie en deux volets : volet matériel, et volet logiciel.

Dans ce chapitre nous abordons le volet matériel : la conception et la réalisation de la carte

électronique et la programmation du microcontrôleur MSP430G2231.

1. Réalisation de la carte électronique 

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Chapitre IV: Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique Dabbeche Cheima

Chapitre IV: Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure IV.1 : La carte électronique complète

Cette carte électronique permet l’affichage des caractères selon le principe suivant

1.1 Le Principe de l’affichage avec une matrice de LED 8x8

Dans un affichage à matrice de points, plusieurs LED sont connectés ensemble sur les

lignes et les colonnes.  Toutes les anodes sont rangées ensemble dans les lignes (de R1 à R8)

et les cathodes sont rangées ensemble dans les colonnes (de C1 à C8), le nombre requis de

broches d'E / S est réduit à 16. Chaque LED est adressée par son numéro de ligne et colonne

comme le montre la figure suivante.

PFE 2011/2012 5

Les deux matrices de LED.

Les trois registres à décalages 74HC595.

Signaux reçus par la carte.

51

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure IV.2 : Structure d'une matrice de LED 8x8

Pour afficher l'alphabet A nous allons d'abord sélectionner la colonne C1, cela signifie que C1

est tirée vers la masse (niveau bas : 0V), les autres colonnes sont désélectionnées en bloquant

leurs voies par un niveau haut 5V. Maintenant, la première colonne est active, et nous avons

besoin pour allumer les LED de R2 à R7 d’appliquer des tensions de 5V (niveau

haut). Ensuite, on sélectionne la colonne C2 et on désélectionne les autres colonnes et on

applique des tensions de 5V sur les lignes R1 et R5, et ainsi de suite. Par conséquents, en

balayant rapidement les colonnes (avec une période de 1ms), et en changeant à chaque fois le

niveau logique de chaque ligne de la colonne, la persistance de la vision entre en jeu, et nous

percevons l'image d'affichage comme suit [4].

Figure IV.3: la structure d'affichage à matrice

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Chapitre IV: Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

La figure ci-dessous montre quelles diodes doivent être allumées pour afficher l’alphabet 'A'.

Figure IV.4 : Méthode de balayage de la colonne

Dans notre cas les 7 lignes et 5 colonnes sont contrôlées par trois registres à décalages

74HC595 qui sont à leur tour contrôlé par le msp430g2231.

Dans notre carte les trois registres 74HC595 sont reliés par le pin 9 dont on va expliquer son

utilité.

1.2 Rôle du pin 9 sur le 74HC595

Le pin 9 du 74HC595 correspond à sa sortie série ; en utilisant la sortie série, on

peut chaîner les 74HC595 et avoir ainsi des registres à décalage sur 16, 24, 32 etc.… bits .

PFE 2011/2012 5

Chapitre IV: Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure IV.5 : Brochage du registre 74HC595

On peut alors utiliser les Q0 à Q7 du CI du haut pour les 8 bits de poids faible (si on balance

les poids fort en premier, voir après) et ceux du second pour les 8 de poids fort.

On aurait :

en vert : DS

en bleu : ST_CP

en rouge : SH_CP

2. Programmation du MSP430G2231

La programmation du MSP430 nécessite l’utilisation d’un environnement dédié. On

distingue plusieurs environnements. Dans notre cas nous avons eu recours au Code Composer

Studio.

2.1 Présentation de l’environnement Code Composer Studio

Code Composer Studio, dont la page d’accueil est illustrée dans la figure IV.8, est un

environnement de développement pour msp430 intuitif et bien organisé.

Il permet essentiellement de programmer les microcontrôleurs msp430, de saisir du code en C

et de le compiler. Code Composer Studio ™ (CC Studio) est un environnement de

développement intégré (IDE) pour Texas Instruments (TI) des familles de processeurs

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Chapitre IV: Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

embarqués. CC Studio comprend une suite d'outils utilisés pour développer et déboguer les

applications embarquées. Il comprend des compilateurs pour chacune des familles d'appareils

de TI, l'éditeur de code source, projet de construction de l'environnement, débogueur,

profileur, simulateurs, systèmes d'exploitation temps réel et de nombreuses autres

fonctionnalités. L'IDE intuitive offre une interface utilisateur unique vous emmène à travers

chaque étape du flux de développement d'applications. Des outils familiers et des interfaces

permettant aux utilisateurs de démarrer rapidement que jamais auparavant et ajouter des

fonctionnalités à leurs applications grâce à des outils de productivité sophistiqués.

Figure IV.6 : Fenêtre principale du Code Composer Studio

Lors de la création d’un nouveau projet il est conseillé de sélectionner la configuration par

défaut du msp430G2231 pour assurer le fonctionnement du programme comme le montre la

figure IV.7.

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Onglet principale de saisie du code source.

Accès rapide à un endroit spécifique

Chapitre IV: Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure IV.7 : Configuration d’un projet

2.2 Implémentation du programme msp430G2231

  Suite à la compilation de notre projet (intitulé Journal lumineux à base de msp430) un fichier exécutable es tainsi générer d’extension *.c (PFE.c).C’est ce fichier « PFE.c» que nous allons charger dans le Microcontrôleur pour le rendre fonctionnel. La figure IV.8 montre la compilation réussite de notre code.

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Chapitre IV: Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Figure IV. 8 : Vue du code de notre programme

Le but de notre programme est de traiter l’information envoyé par Labview via le bus de

données de l’USB pour pouvoir commander les 74HC595 et par suite les matrices de LED.

3. Commande du journal lumineux via l’interface Labview

Grace au logiciel VI package de National Instrument nous avons introduit les blocs [7]

permettant la communication en série avec l’msp430 via le port USB. Ces derniers se

résument en trois blocs à savoir :

Ouvrir la communication série (vitesse, nb de bits de données, nb de

bits STOP, contrôle de flux, ...).

Ecrire / Lire les données.

Fermer la communication.

3.1 Le Diagramme sur LABVIEW 

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Chapitre IV: Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Pour permettre une programmation productive, Labview propose l'utilisation de 

structures de contrôles au sein d'un diagramme. Nous allons ici présenter la structures de

contrôle la boucle for et leurs utilisations. Le diagramme sert à représenter le code de notre

application à l'aide du langage G. Nous disposons pour l'édition de ce diagramme de la même

palette d'outils que pour la face-avant (l’interface).

Figure IV.9: Le diagramme de notre interface

Sur ce diagramme, N représente la taille de la chaine de caractère introduit par l’utilisateur et

entre autre le nombre d'itérations de la boucle for.

L'indice 'i' est incrémenté à chaque itération. Dans notre diagramme, le métronome permet de

faire une pause entre chaque envoie des caractères du message.

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L’envoi des éléments du tableau élément par élément.

Chapitre IV: Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique Dabbeche Cheima

La saisie de la chaine de caractère.

Conversion de la chaine de caractère

en tableau.

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Nous remarquons sur ce diagramme, la présence de trois variables, la première de type chaîne

de caractères, la seconde de type booléen et la dernière de type double.

Ce sont les trois variables qui représentent les objets graphiques que nous avons placées sur

l’interface. Ces variables sont directement insérées dans le diagramme lors de leur placement

sur l’interface.

3.2 L’interface sur LabVIEW 

Figure IV.10: La face avant de notre interface

Cette face-avant va nous permettre de mettre au point l'interface utilisateur. Pour ce faire,

Labview propose une palette d'outils permettant de manipuler les objets se trouvant sur

l’interface, afin de pouvoir disposer les différents terminaux et indicateurs, d'éditer le texte ou

d'en rajouter et de modifier les couleurs des composants de cette interface.

Sur l’interface, nous avons choisi de disposer trois terminaux, le premier pour une chaîne de

caractère, le second pour un booléen et le dernier pour un nombre réel (double). Les trois

terminaux sont des terminaux de contrôle, c'est à dire qu'il permette à l'utilisateur de saisir les

données de ces variables depuis l’interface.

Conclusion

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Chapitre IV: Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique Dabbeche Cheima

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Dans ce chapitre, nous avons présenté les étapes de conception de la carte électronique

à savoir la saisie du schéma avec ISIS, le routage avec ARES, la programmation du MSP430

avec Code Composer Studio et l’interface réalisée avec LabVIEW.

Conclusion générale et Perspective

ans ce projet, nous avons proposé un dispositif matériel et logiciel assurant le journal lumineux.A travers le premier chapitre de ce rapport, nous avons fait une présentation générale du cadre de travail de l’entreprise.Le deuxième chapitre a été consacré à l’étude des solutions existantes dans la discipline de journal lumineux et à la présentation du schéma synoptique de notre solution et au choix des technologies adoptées en occurrence le MSP430G2231 en tant que microcontrôleur.Le troisième chapitre, contient les différentes étapes de la conception et la modélisation du problème de notre solution.Le denier chapitre est réservé aux configurations des communications entre les différents composants de notre carte électronique et aux tests qui ont permis de valider notre solution.Comme perspective pour notre travail nous proposons l’ajout d’un Bluetooth en tant que protocole de transmission sans fil.

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Webographie

[1] http://www.datasheetdir.com/74HC595+Shift-registers [Accès le 04/2012].

[2] http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT595.pdf [Accès le

04/2012].

[3] http://www.commentcamarche.net/contents/pc/usb.php3 [Accès le 03/ 2012].

[4] http://embedded-lab.com/blog/?p=2661 [Accès le 05/2012].

[5] http://www-igm.univ-mlv.fr/~dr/XPOSE2004/smarmech/controle.html[Accèsle

04/2012].

[6] http://microprocesseur.wikibis.com/microcontroleur.php [Accès le 06/2012].

[7] https://sites.google.com/site/msp430launchpaddiy/dian-nao-jie-mian-cheng-

shi/uart-fan-li3-jie-shou-chuan-songdigital [Accès le 06/2012].

[8] http://www.ni.com/white-paper/11977/en

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

Annexe A : La structure interne de matrice de LED

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Annexes

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

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Annexe B : Le schéma de dimension de paquet d’un circuit interne de matrice de

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Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima

« Un journal lumineux à base de microcontrôleur msp430, commandé par ordinateur à travers

une interface Labview »

Réalisé par : Dabbeche cheima

Résumé

L’objectif de ce projet est de réaliser un journal lumineux pour la société AVOCarbon

qui répond aux besoins d’administrateur ainsi que celles de l'entreprise. Cette application à

pour but de facilité la communication entre l’administrateur et les ouvriers.

Abstract

The objective of this project is to achieve a society for bright newspaper AVOCarbon that meets the needs of the board and those of the company. This application is intended to ease communication between the administrator and the workers.

ملخصتحقيق عالمة مضيئة لعرض الرسائل مضيئة على عمال الشركة الذي يلبي إحتياجتهم

الهدف هذا من المشروع هو

Mots clésMicrocontrôleur MSP430, matrice de LED et journal lumineux.

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