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Réalisé par : Mourad El Harcha Encadré par : Pr. Abderrahim Salhi Année univers

Réalisé par : Mourad El Harcha Encadré par : Pr. Abderrahim Salhi Année universitaire : 2019/2020 Carte d’Interface Avec MATLAB à base de l’ARDUINO Rapport de Projet de Fin d’Etudes Sous thème Université Sultan Moulay Slimane Faculté des Sciences et Techniques Département de Physique LST-IETEL 2 Dédicace Je tiens à dédier ce travail : A ma chère mère, A mon cher père, Qui n’ont jamais cessé, de me soutenir et de m’épauler pour que je puisse atteindre mes objectifs et d’être tout le temps à la hauteur. A mon frère pour ses soutiens et à ma petite sœur qui sait toujours comment procurer la joie pour toute la famille. A mes grands-parents, à Qui je souhaite une bonne santé. A mon binôme Abderrahim, Pour son soutien moral, sa patience et sa compréhension tout au long de ce projet. A mes chers amis, A toute ma famille, A tous ceux que j’aime et ceux qui m’aiment. 3 Remerciement Avant tout développement de mon projet de fin d’étude. Je rends mes profondes gratitudes à Dieu tout puissant qui nous a aidé à réaliser ce modeste travail. J’exprime mes profondes gratitudes à mes parents pour leurs encouragements, leurs soutiens et pour les sacrifices qu’ils ont enduré. Je remercie, Mon encadrant Mr. SALHI ABDERRAHIM pour les efforts qu’il déployé pour nous aider, conseiller, corriger et encourager. Je remercie les membres de jury d’avoir accepté d’examiner mon travail. Je remercie aussi tout le corps enseignant dans la filière I.E.TEL qui ont donné une grande formation durant cette année scolaire. Que tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail, trouvent ici mon sincère reconnaissance. 4 Table des matières Dédicace.................................................................................................................................2 Remerciement ........................................................................................................................3 Table des matières ..................................................................................................................4 Liste des figures .....................................................................................................................9 Liste des tableaux ................................................................................................................. 12 Introduction générale ............................................................................................................ 13 GENERALITES ................................................................................................................... 14 I.1. Comment Choisir une carte d’interface ....................................................................... 14 I.1.1. Interface matérielle ............................................................................................... 14 I.1.2. Interface logicielle ................................................................................................ 14 I.1.3. Interface utilisateur ............................................................................................... 15 I.2. Comment programmer une carte d’interface ................................................................ 15 I.2.1. Carte d’interface à base d’un microcontrôleur ....................................................... 15 I.2.2. Carte d’interface à base d’automate programmable industriel ................................ 15 I.3. Les produits équivalents sur le Marché ........................................................................ 16 I.3.1. Surveillance du monde physique ........................................................................... 17 I.3.2. Pilotage de petit matériel....................................................................................... 17 I.3.3. Automatisation à petite échelle ............................................................................. 18 I.3.4. Performances artistiques ....................................................................................... 18 5 I.3.5. Thermostat intelligent à base d’une Carte Arduino ................................................ 18 I.3.6. Les architectures et les technologies utilisées ........................................................ 19 ARDUINO ET SIMULATION SOUS ISIS .......................................................................... 20 II.1. Définition Arduino..................................................................................................... 20 II.2. Les différents types de l’Arduino ............................................................................... 20 II.2.1. La carte Arduino UNO ........................................................................................ 21 II.2.2. La carte Arduino Leonardo .................................................................................. 21 II.2.3. La carte Arduino Mega ........................................................................................ 21 II.2.4. La carte Arduino Mega ADK............................................................................... 22 II.2.5. La carte Arduino Mega ........................................................................................ 22 II.2.6. La carte Arduino Nano ........................................................................................ 22 II.3. Partie matérielle ......................................................................................................... 23 II.3.1. La constitution de la carte Arduino UNO ............................................................. 24 II.3.2. Le microcontrôleur ATMega328 ......................................................................... 24 II.4. Logiciel ..................................................................................................................... 25 II.4.1. Bibliothèque Serial .............................................................................................. 26 II.4.2. La Structure du programme ................................................................................. 27 II.4.3. Données, variables et constantes .......................................................................... 28 II.4.4. Fonctions de gestion des Entrés et des Sorties numériques et Analogiques. .......... 28 II.4.5. Fonctions de gestion du port série asynchrone. .................................................... 29 II.4.6. Bibliothèque. ....................................................................................................... 30 6 II.5. Simulation en Proteus ................................................................................................ 30 II.5.1. La fenêtre du logiciel ........................................................................................... 31 II.5.2. Placement et câblage des composants .................................................................. 32 II.5.3. Schéma de l’exemple sur Isis .............................................................................. 33 II.6. Le code Arduino ........................................................................................................ 33 II.6.1. Organigramme du fonctionnement de code Arduino. ........................................... 33 II.6.2. Les commandes ................................................................................................... 34 II.6.3. Les règlements .................................................................................................... 34 II.6.4. Les erreurs ........................................................................................................... 35 II.7. Les commandes programme pour le port série. .......................................................... 35 II.7.1. Virtuel terminal ................................................................................................... 35 II.8. Conclusion................................................................................................................. 37 SIMULATION SOUS MATLAB ......................................................................................... 38 III.1. Définition de Matlab................................................................................................. 38 III.2. Interface graphique et environnement de développement (IDE) ................................ 39 III.3. Le programme en Proteus. ........................................................................................ 39 III.4. Simulation sous Matlab et Isis .................................................................................. 42 III.5. Les fonctions ............................................................................................................ 43 III.5.1. La première fonction : Communication Arduino Matlab. .................................... 43 III.5.2. Deuxième fonction : Configuration des pins. ...................................................... 44 III.5.3. Troisième fonction : Lecture des pins. ................................................................ 44 7 III.5.4. Quatrième fonction : L’écriture. ......................................................................... 44 III.5.5. Cinquième fonction : Les pins Analogique. ........................................................ 44 III.6. Les Test .................................................................................................................... 45 III.6.1. Test n°1 .............................................................................................................. 45 III.6.2. Test n°2 .............................................................................................................. 46 III.7. Conclusion ............................................................................................................... 46 APPLICATION FEU DE CIRCULATION INTELLIGENT ................................................ 47 IV.1. Feu de circulation routière ........................................................................................ 47 IV.1.1. Définition du feu de circulation .......................................................................... 47 IV.1.2. Objectifs et domaine d'emploi. ........................................................................... 47 IV.1.3. Principe du feu de la circulation. ........................................................................ 48 IV.2. Le problème ............................................................................................................. 48 IV.3. Réalisation d’un feu de circulation intelligent. .......................................................... 48 IV.3.1. Les composants .................................................................................................. 48 IV.3.2. Schéma sur Proteus Isis du montage avec l’organigramme. ................................ 49 IV.4. Tableau de vérité et tableau de Karnaugh ................................................................. 50 IV.4.1. Table de vérité ................................................................................................... 50 IV.4.2. Tableaux de Karnaugh ....................................................................................... 51 IV.5. Mode de fonctionnement et Organigrammes............................................................. 51 IV.5.1. Organigramme du programme principale (carrefour) .......................................... 52 IV.5.2. Organigramme OuvrirDirectionAC .................................................................... 52 8 IV.5.3. Organigramme OuvrirDirectionBD .................................................................... 53 IV.6. Les codes sous Matlab .............................................................................................. 54 IV.6.1. Configurations des pins. ..................................................................................... 54 IV.6.2. Code décompteur ............................................................................................... 54 IV.6.3. Code principal (carrefour) .................................................................................. 55 IV.6.4. OuvrirDirectionAC (Code Matlab). .................................................................... 55 IV.6.5. Feucroisement .................................................................................................... 56 IV.6.6. OuvrirDirectionBD ............................................................................................ 56 IV.6.7. Test .................................................................................................................... 57 IV.7. Conclusion ............................................................................................................... 57 Conclusion générale ............................................................................................................. 58 Annexe ................................................................................................................................. 59 BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................... 63 Webographie ........................................................................................................................ 63 9 Liste des figures Figure 1 : les différentes interfaces de l’ordinateur. ............................................................... 14 Figure 2 : schéma bloc carte d’interface à base d’un Microcontrôleur. .................................. 15 Figure 3 : Exemple d’une carte d’entrée typique d’un API. ................................................... 16 Figure 4 : station de météo automatisée. ............................................................................... 17 Figure 5 : Suivi de soleil. ...................................................................................................... 17 Figure 6 : Exemple d’un thermostat à base d’une carte Arduino. ........................................... 19 Figure 7 : Exemple d’une carte Arduino UNO. ..................................................................... 21 Figure 8 : Exemple d’une carte Arduino Leonardo. ............................................................... 21 Figure 9 : Exemple d’une carte Arduino Mega ADK. ........................................................... 22 Figure 10 : Exemple d’une carte Arduino Mega. ................................................................... 22 Figure 11 : Exemple d’une carte Arduino Nano. ................................................................... 22 Figure 12 : les composants de la carte Arduino UNO. ........................................................... 23 Figure 13 : les composants de la carte Arduino UNO en détaillent. ....................................... 23 Figure 14 : Microcontrôleur ATMega 328. ........................................................................... 24 Figure 15 : Interface d’Arduino IDE. .................................................................................... 25 Figure 16 : Description de l’interface d’Arduino IDE. .......................................................... 26 Figure 17 : listes des boutons. ............................................................................................... 26 Figure 18 : les pins RX et TX. .............................................................................................. 27 Figure 19 : Exemple d’un programme Arduino. .................................................................... 27 10 Figure 20 : Fenêtre principale d’ISIS. ................................................................................... 30 Figure 21 : les éléments de la fenêtre du logiciel. .................................................................. 31 Figure 22 : Choix des composants. ....................................................................................... 32 Figure 23 : Circuit électronique de l’exemple. ...................................................................... 33 Figure 24 : Organigramme du code Arduino. ........................................................................ 34 Figure 25 : Virtuel Terminal. ................................................................................................ 35 Figure 26 : Simulation dans ISIS avec Virtuel Terminal. ...................................................... 36 Figure 27 : Interface Matlab.................................................................................................. 38 Figure 28 : Environnement de développement IDE. .............................................................. 39 Figure 29 : COMPIM. .......................................................................................................... 40 Figure 30 : L’ouverture de logiciel virtuel serial port. ........................................................... 40 Figure 31 : Simulation dans ISIS avec COPMIM. ................................................................. 41 Figure 32 : Configuration de VSPE, (b) Configuration de COMPIM. ................................... 41 Figure 33 : Ouverture port 14 pour Matlab. ........................................................................... 42 Figure 34 : Simulation et commande sous Matlab. ................................................................ 42 Figure 35 : Instructions indique une fausse commande. ........................................................ 43 Figure 36 : Communication Arduino avec Matlab. ................................................................ 43 Figure 37 : Configuration des pins ........................................................................................ 44 Figure 38 : Lecture des pins. ................................................................................................. 44 Figure 39 : l’écriture dans les pins. ....................................................................................... 44 Figure 40 : Configuration des pins Analogique. .................................................................... 44 11 Figure 41 : Test n°1. ............................................................................................................. 45 Figure 42 : Résultat du premier test. ..................................................................................... 45 Figure 43 : Code Matlab pour Test n°1. ................................................................................ 46 Figure 44 : feux tricolores à l’aide des LEDS. ....................................................................... 47 Figure 45 : Le circuit électronique du feu rouge intelligent. .................................................. 49 Figure 46 : Organigramme du programme principal. ............................................................. 52 Figure 47 : Organigramme OuvrirDirectionAC. .................................................................... 52 Figure 48 : Organigramme OuvrirDirectionBD. .................................................................... 53 Figure 49 : Configuration des pins. ....................................................................................... 54 Figure 50 : Code principal (carrefour). .................................................................................. 55 Figure 51 : Code OuvrirDirectionAC. ................................................................................... 55 Figure 52 : Code feucroisement. ........................................................................................... 56 Figure 53 : Code OuvrirDirectionBD. ................................................................................... 56 Figure 54 : Code test. ............................................................................................................ 57 12 Liste des tableaux Tableau 1 : Type de systèmes et leurs fonctions .................................................................... 17 Tableau 2 : Commandes et leurs significations...................................................................... 35 Tableau 3 : Table de vérité.................................................................................................... 50 Tableau 4 : Tableaux de karnaugh ........................................................................................ 51 Tableau 5 : Le mode de fonctionnement d’un décodeur ........................................................ 54 13 Introduction générale Généralement, quand on parle de périphériques permettant à un ordinateur de communiquer avec le mode extérieur, on pense tout de suite à un clavier, un écran, une souris, une imprimante En réalité dans la majeure partie des applications ou il est nécessaire de uploads/Geographie/ carte-d-x27-interface-avec-matlab-a-base-de-l-x27-arduino.pdf