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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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1
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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2
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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3
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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5
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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6
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.
PFE 2011/2012 5
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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
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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.
PFE 2011/2012 5 215
Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima
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.
PFE 2011/2012 5
Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima
16
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.
PFE 2011/2012 5 17
Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima
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.
PFE 2011/2012 5
Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima
18
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
19
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.
PFE 2011/2012 5
Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima
20
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
21
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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23
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] .
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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima
31
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
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Chapitre II : Etude de l’existant et Etat de l'Art Dabbeche Cheima
32
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
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
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
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Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima
3 5
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).
PFE 2011/2012 5
Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima
36
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
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
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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
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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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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
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
45
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
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
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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
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
50
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
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
52
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
53
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
PFE 2011/2012 5
Chapitre IV: Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique Dabbeche Cheima
54
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.
PFE 2011/2012 5
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
55
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
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
56
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.
57
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
58
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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59
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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60
Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima
Annexe A : La structure interne de matrice de LED
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Annexes
61
Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima
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62
Chapitre I: Présentation générale du cadre de travail Dabbeche Cheima
PFE 2011/2012 5 62
Annexe B : Le schéma de dimension de paquet d’un circuit interne de matrice de
63
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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