Découverte des microcontrôleurs et du langage ARDUINO

Présentation générale d’un
microcontrôleur


Présentation

Une carte à microcontrôleur est une carte qui rassemble les éléments essentiels d’un ordinateur : processeur, mémoire, interface d’entrée-sortie.Il existe de nombreuses marques proposant ce type de cartes, dont ARDUINO, Educaduino,… La carte ARDUINO est une carte électronique qui comporte un microcontrôleur, c’est-à-dire une carte électronique programmable par ordinateur.

Utilités


Ces cartes possédant des entrées et sorties, elles permettent :

  • d’échantillonner et de traiter des signaux électriques (tensions électriques directe-ment mesurables ouissues de capteurs : température, pression, luminosité,. . . ) ;
  • de commander des éléments (DEL, moteur, buzzer. . . ) ; on parle d’actionneurs.


Analogie avec le quotidien


Radar de recul, arrosage automatique, éclairage par détecteur de présence, détecteur de fumée. . .


Différence avec une carte d’acquisition


La carte d’acquisition permet uniquement de faire des acquisitions de données contrairement au microcontrôleur qui en plus de faire des acquisitions de données est programmable.


Programmation


La programmation de ces cartes se fait via le port USB d’un ordinateur, par codage directement en langage Arduino basé sur C++.


Installer Arduino (Windows)


Installer Arduino en téléchargeant la version adaptée (Windows, Mac, Linux,..) sur ce lien :


https://www.arduino.cc/en/Main/Software

Cliquer sur « I Agree » Cliquer sur « Next » Cliquer sur « Install »
Ouvrir le logiciel Arduino
Vérifier que le type de carte choisi est bien « Arduino/Genuino Uno » depuis le menu [Outils][Type de carte]
Vérifier que la carte est reconnue en sélectionnant le bon port de communication de la carte Arduino, depuis le menu [Outils][Port].



Découverte de la carte ARDUINO UNO


Présentation de la carte ARDUINO



Présentation de la plaque de montage (Breadboard)

Plaque de montage



En pratique, on relie souvent les 2 lignes du bas aux broches 5V (ligne intérieure) et GND (ligne extérieure).

Lignes de masse et 5V



Mise en application


Présentation du logiciel ARDUINO.IDE

  • Les accolades sont « les conteneurs » du code programme.
  • Les points virgules terminent les instructions
  • Les commentaires (lignes de code ignorés par le programme) s’effectue de la manière suivante :
/* ligne ou paragraphe sur plusieurs lignes*/
// ligne unique de commentaire    

          


Réalisation d’un montage simple avec une LED


Nous allons faire allumer une LED, connectée sur la broche13. La résistance utilisée est de 220 ohms.

Allumer une LED avec Arduino



Dans le logiciel ARDUINO IDE, la programmation se fait de la façon suivante :



void setup()  {                                       /*  « void », littéralement « vide», sert à définir une fonction mais ne renvoie aucune valeur et setup ne s’exécute  
                                                           qu’une seule fois, sert à déclarer les entrées et les sorties */



  pinMode (13, OUTPUT) ;                             /*  définit le mode de la broche: ici on demande que la broche n°13 soit une sortie */
}


void loop () {                                      /* loop = exécute une boucle parce qu’on va de-mander au programme d’être en permanence « en alerte » pour pouvoir allumer 
                                                      la LED */


  digitalWrite (13,HIGH) ;                        /*littéralement « écriture digitale », instruction qui permet de définir 1 état: HAUT. Le microcontrôleur connecte la broche 
                                                    13 au +5V ce qui a pour effet d’allumer la LED.*/
}
int led1=13                                           /* Les variables sont  à noter avant le void setup */


void setup() {


  
 pinMode (led1, OUPUT) ;
}


void loop () {


  digitalWrite (led1,HIGH) ;
}


Evolution du code pour faire clignoter la LED

int led1=13


void setup()  {


  
 pinMode (led1, OUPUT) ;
}


void loop () {

 
digitalWrite (led1,HIGH) ;                            /*littéralement « écriture digitale », instruction qui permet de définir 1 état: HAUT. Le microcontrôleur connecte la 
                                                        broche 13 au +5V ce qui a pour effet d’allumer la LED.*/


 delay(1000) ;                              /*L’instruction « retard 1000 » indique au micro-contrôleur de ne rien faire pendant 1000 millisecondes soit 1 seconde.*/


 digitalWrite (led1,LOW) ;                       /*littéralement « écriture digitale », instruction qui permet de définir 1 état: BAS. Le microcontrôleur connecte la broche 13 
                                                   au GND ce qui a pour effet d’éteindre la LED.*/
 
delay(1000) ;                             /*L’instruction « retard 1000 » indique au micro-contrôleur de ne rien faire pendant 1000 millisecondes soit 1 seconde.*/
 }

Exemple avec l’allumeur de réverbère

Ci dessous  un exemple simple de code qui permet de programmer un dispositif d’allumeur de réverbère en langage Arduino.

/*
Allumage d'une LED pour un faible éclairement d'une photorésistance (LDR)                  /* Pour insérer un commentaire, il faut encadrer le texte  entre /* et */ */
*/


int Valeur_A0;                    /* Le mot « Valeur_A0 est associé à un entier » */

void setup() {                 /* « void », littéralement « vide », sert à définir une fonction mais ne renvoie aucune valeur et setup ne s’exécute qu’une seule fois, 
                                   sert à déclarer les entrées et les sorties  */

pinMode (13,OUTPUT);         /* définit le mode de la broche: ici on demande que la broche n°2 soit une sortie  */

}
void loop() {                      
Valeur_A0=analogRead(A0);               /*demande de lire la valeur de la tension sur la borne analogique A0: on récupère ici une tension en Volt qui va être convertie en une 
                                          valeur comprise entre 0 et 1023 */

if (Valeur_A0<100) {                  /*littéralement « écriture digitale » , instruction qui permet de définir 1 état: soit LOW, correspondant à 0V, soit HIGH, correspondant  
                                        à 5V. Ici on demande : si la valeur lue en A0 est inférieure à 500 (donc si il fait nuit), la broche numérique n°2 doit être placée            
                                        dans l’état « HIGH », c’est à dire 5V. Donc la led (= le réverbère) s’allumera. */
 digitalWrite(13,HIGH); 
}

else {                                    /*sinon si la tension est supérieure à 4V alors la broche n°2 doit être placée dans l’état « LOW», c’est à dire 0V. Donc la led ne 
                                            s’allumera pas.*/
 digitalWrite(13,LOW) ; }



delay(250);                            /*on attend 250 ms avant la prochaine boucle  */
}

BONUS : Peut-on programmer une carte Arduino avec le langage Python ?

Oui c’est possible ! Il faut pour cela utiliser la bibliothèque nanpy.

Pour que la carte Arduino soit prête à être programmée en Python, il faut :

  • Dans Arduino, d’abord téléverser Nanpy à partir de la bibliothèque d’exemple (dossier zip à télécharger avant)
  • Dans Pyzo, utiliser la bibliothèque nanpy (à installer au préalable).

Vous trouverez ici  des explications détaillées ainsi que des fichiers à télécharger (bibliothèques, tutoriels, exemples d’activités Arduino avec les codes Python et codes Arduino équivalents,…) :

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