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وزا رة التع ـم ـــ لي ـ العالـــي والـبحـــث العلـمـــــــــي MINISTERE DE L’EN

وزا رة التع ـم ـــ لي ـ العالـــي والـبحـــث العلـمـــــــــي MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE جامع ـة ــ فرحات عباس سطيـ ـف ــ UNIVERSITE FERHAT ABBAS -SETIF كليـة التـكنــولــوجيــــا Faculté de Technologie قسم اإللكتروتقنية Département d’Electrotechnique Mémoire de Master No. Réf. : ………./……/2014 Présenté au Département d’Electrotechnique Domaine : Sciences et Technologie Filière : Automatique Spécialité : Commande des processus industriels Réalisé par : Mr : DEHABA HOUSSEM Thème Réalisation d’un cardiofréquencemètre à base du PIC 16F877 Soutenu le ..…/..…/……… devant la commission d’examen composée de : M. Mekaddem. D MCB à l’Université de Sétif Président Mme. Reffad. A MCB à l’Université de Sétif Directeur du Mémoire Mme. Nouar. E MAA à l’Université de Sétif Examinateur Mme. Begag. S MAA à l’Université de Sétif Examinateur Dédicaces C’est avec une grande émotion, que je dédie ce modeste travail de fin d’étude à mes êtres les plus chers; A la mémoire de mon défunt père. A ma très chère mère. Au reste des membres de ma famille qui ont fait de moi ce que je suis aujourd’hui et qui ont veillé à guider mes pas durant toute ma vie par leurs aides, leurs grandes émotions et leurs sacrifices. A tout ce qui m’ont aidé de près ou de loin pour la réalisation de ce travail. A tous mes amis. Remerciements A l'issue de cette fin d'étude, j’adresse mes sincères remerciements premièrement à allah le tout puissant qui nous a donné la santé, la volonté et la patience, pour achever ce travail. Je tiens à remercier en premier lieu Dr RefFad.A épouse MEbarkia mon promoteur pour avoir accepté de m’encadrer et de me diriger, ainsi pour tous ses conseils. Je tiens aussi à remercier Monsieur MEbarkia. K pour nous avoir aidés dans la réalisation pratique de ce projet. Je tiens aussi à remercier tous ceux qui ont contribué de loin ou de près à la réalisation de ce travail Je remercie également tous les membres du jury pour l’intérêt qu’ils ont porté à mon travail :  Dr. Mekaddem. D  Mme. Nouar. E  Mme. Begag. S Sétif, le…../…../2012 ………………………… SOMMAIRE Sommaire INTRODUCTION GENERALE .............................................................................. 1 Chapitre 01 ............................................................................................................................. 1 LE SIGNAL ELECTROCARDIOGRAMME ............................................................. 1 1.1. Introduction ......................................................................................................................................................... 1 1.2. Le cœur .................................................................................................................................................................. 1 1.3. La circulation sanguine .................................................................................................................................... 2 1.4. Cycle cardiaque .................................................................................................................................................. 3 1.5. La genèse du signal électrique cardiaque ................................................................................................. 4 1.6. L’électrocardiogramme .................................................................................................................................. 5 1.6.1. Les différentes déflexions de l’ECG ................................................................................................................ 6 1.6.2. Les segments et intervalles qui caractérisent un ECG normal .......................................................... 7 1.7. Système de dérivations électrocardiographiques ................................................................................. 8 1.7.1. Les dérivations périphériques ......................................................................................................................... 8 1.7.2. Dérivations précordiales .................................................................................................................................. 10 1.8. Artefacts visibles sur l’ECG ........................................................................................................................... 11 1.9. Trouble de rythme ........................................................................................................................................... 11 1.10. Conclusion ........................................................................................................................................................ 12 Chapitre 02 .......................................................................................................................... 13 MICROCONTROLEUR ........................................................................................13 2.1. Introduction ....................................................................................................................................................... 13 2.2. Définition ............................................................................................................................................................. 13 2.3. Microcontrôleur et microprocesseur ....................................................................................................... 13 2.3.1. Microprocesseur .................................................................................................................................................. 13 2.3.2. Microcontrôleur ................................................................................................................................................... 14 2.4. Composants intégrés d’un microcontrôleur .......................................................................................... 15 2.5. PIC16F877A ....................................................................................................................................................... 16 2.5.1. Désignation ............................................................................................................................................................ 16 2.5.2. Description ............................................................................................................................................................. 16 2.5.3. Brochage ................................................................................................................................................................. 19 2.5.4. Les ports d’E/S ..................................................................................................................................................... 19 SOMMAIRE 2.5.5. Quelques registres de configuration et leurs bits .................................................................................. 22 2.5.6. Les TIMERS ............................................................................................................................................................ 25 2.5.7. Les interruptions ................................................................................................................................................. 28 2.6. Conclusion .......................................................................................................................................................... 30 Chapitre 03 .......................................................................................................................... 31 LA REALISATION ...............................................................................................31 3.1. Introduction ....................................................................................................................................................... 31 3.2. Avantages du MikroC ...................................................................................................................................... 31 3.3. Etapes de développement d’une carte ..................................................................................................... 31 3.3.1. Etape1 ...................................................................................................................................................................... 31 3.3.2. Etape2 ...................................................................................................................................................................... 34 3.3.3. Etape3 ...................................................................................................................................................................... 38 3.4. Réalisation du circuit imprimé ................................................................................................................... 39 3.4.1. Connexion des composants ............................................................................................................................. 39 3.4.2. L’outil de visualisation en 3D ......................................................................................................................... 41 3.5. Electrocardiogramme ..................................................................................................................................... 43 3.5.1. Fonctionnement du montage ......................................................................................................................... 44 3.5.2. Cardiofréquencemètre ...................................................................................................................................... 47 3.6. Conclusion .......................................................................................................................................................... 47 CONCLUSIONS GENERALES ET PERSPECTIVES ...........................................48 LISTE DES FIGURES v Liste des figures Figure 1.1. Anatomie du cœur. ................................................................................................................................................ 2 Figure 1.2.La circulation sanguine. ......................................................................................................................................... 3 Figure 1.3. Les cinq phases du potentiel d'action d'une cellule du muscle myocardique. ............................................. 5 Figure 1.4. Les différentes déflexions de l’ECG. ................................................................................................................. 7 Figure 1.5. Période d’in signal cardiaque avec les intervalles. ............................................................................................ 8 Figure 1.6. Montage d’Einthoven pour l’enregistrement des dérivations bipolaires des membres. ............................ 9 Figure 1.7. Montage de Goldberger pour l’enregistrement des dérivations unipolaires des membres. .................... 10 Figure 1.8. Montage de Wilson (a) et la position des électrodes précordiales (b). .................................................. 11 Figure 2.1. Eléments externes pour fonctionnement d’un microprocesseur. ............................................................... 14 Figure 2.2. Organisation interne du µc PIC16F877A........................................................................................................ 18 Figure 2.3. Brochage du µcPIC16F877A............................................................................................................................. 19 Figure 2.4. Principe de fonctionnement de la broche RA4. ............................................................................................. 20 Figure 2.5. Configuration des lignes. .................................................................................................................................... 25 Figure 2.6. Fonctionnement du Timer0. ............................................................................................................................. 26 Figure 2.7. Fonctionnement du Timer1. ............................................................................................................................. 27 Figure 2.8. Système d’interruption pour le µcpic16f877A. ............................................................................................... 29 Figure 3.1. L’organigramme du programme. ...................................................................................................................... 33 Figure 3.2L’interface du logiciel MikroC. ............................................................................................................................ 34 Figure 3.3. La fenêtre du logiciel de simulation " ISIS ". .................................................................................................. 35 Figure 3.4. Branchement du régulateur 7805. ..................................................................................................................... 35 Figure 3.5. Oscillateur à base de NE555. ............................................................................................................................ 36 Figure 3.6. Schéma fonctionnel d'un LCD. ........................................................................................................................ 37 Figure 3.7. Configuration du programmateur géré par Winpic800. ................................................................................ 38 Figure 3.8. Les étapes de transfert d’un programme. ........................................................................................................ 39 Figure 3.9. Fenêtre schématique de l’ARES. ...................................................................................................................... 40 Figure 3.10. Fenêtre schématique de circuit imprimé sous ARES............................................................................... 40 Figure 3.11. Schéma du circuit imprimé final. .................................................................................................................... 41 Figure 3.12. Carte réalisée sous ARES en visualisation 3D. ............................................................................................. 42 Figure 3.13. Carte du cardiofréquencemètre développée sur circuit imprimé à base du NE555. ........................ 43 Figure 3.14. Montage de détection et de conditionnement du signal ECG ................................................................ 44 Figure 3.15. Electrodes et câbles utilisés. ............................................................................................................................ 44 Figure 3.16. Fonction de transfert d'un comparateur. ..................................................................................................... 45 LISTE DES FIGURES v Figure 3.17. Electrocardiogramme sur plaque d'essais. .................................................................................................. 46 Figure 3.18. Signal ECG affiché sur l’oscilloscope. ...................................................................................................... 46 LISTE DES TABLEAUX vi Liste des tableaux Tableau 2.1. Les prédiviseurs du Timer. .............................................................................................................................. 23 Tableau 3.1. Rôle et nom de chaque broche. ...................................................................................................................... 37 LISTE DES ACRONYMES ET SYMBOLES vii Listes des Acronymes et Symboles Acronymes ECG: ElectroCardioGram. OD : Oreillette Droite. OG : Oreillette Gauche. VD : Ventricule Droite. VG: Ventricule Gauche. bpm : Battement par minute. µc : Microcontrôleur. CAN : Convertisseurs Analogiques-Numériques. CNA : Convertisseurs Numériques-Analogiques. INTRODUCTION GENERALE viii INTRODUCTION GENERALE L’électrocardiographie est l’outil de diagnostic utilisé pour évaluer la probabilité d’anomalies cardiaques. C’est une représentation graphique temporelle des différences de potentiels prélevées entre plusieurs électrodes cutanées, ce qui permet d’avoir une connaissance sur les phénomènes électriques qui conduisent à la contraction musculaire cardiaque. L’idée de l’utilisation des microcontrôleurs est née de la nécessité de disposer pour certaines applications d’une commande avec des performances assez élevées. De plus, les microcontrôleurs possèdent un indéniable avantage sur la logique câblée. En effet pour modifier le fonctionnement d’une application, il suffit de modifier le programme sans refaire de câblage. Les microcontrôleurs possèdent également la puissance d’un microprocesseur mais ils ont un atout en plus, du fait qu’ils possèdent des périphériques intégrés dans le même boitier. Les microcontrôleurs sont actuellement les plus utilisés dans les montages nécessitant les commandes des appareils et des équipements industriels. Notre travail consiste à réaliser deux cartes. La première a pour but de détecter les impulsions cardiaques et la deuxième permet de compter et d’afficher en temps réel le nombre de ces impulsions par minute appelées aussi le pouls cardiaque. Notre manuscrit est organisé comme suit : Après une introduction générale, nous avons abordé le premier chapitre, dans lequel nous avons exposé les notions fondamentales utiles pour comprendre l’origine du signal électrocardiogramme, ainsi que sa détection. On s’est intéressé dans le deuxième chapitre à la présentation et la description du microcontrôleur PIC16F877A qui est un élément essentiel pour notre application. Le troisième chapitre a fait l’objet de la partie expérimentale de notre projet. En effet, nous avons décrit toutes les étapes de notre réalisation ainsi que les outils utilisés aussi bien hardware que software. Nous avons achevé ce manuscrit par une conclusion générale. . CHAPITRE 01 LE SIGNAL ELECTROCARDIOGRAMME p .1 Chapitre 01 LE SIGNAL ELECTROCARDIOGRAMME 1.1. Introduction Le traitement du signal électrocardiogramme (ECG) est d’une nécessité primordiale dans plusieurs disciplines de la médecine. En réalité, l’examen ECG est un outil non invasif effectué par le médecin en vue d’explorer le fonctionnement du cœur par l’emploi des électrodes externes mises en contact de la peau. Il s'agit d'un signal qui reflète l’activité électrique du cœur. Cette activité qui se manifeste par un pouls cardiaque (nombre de battements du cœur par minute) est souvent un des facteurs importants pour le diagnostic de certaines anomalies du cœur. 1.2. Le cœur Le cœur est un organe creux et musculaire comparable à une pompe, qui assure la circulation du sang dans les veines et les artères. Sa forme est similaire à un cône inversé (sa base vers le haut et à droite et son apex en bas et à gauche). Le cœur se situe dans le médiastin, c'est la partie médiane de la cage thoracique délimitée par les deux poumons, le sternum et la colonne vertébrale. Il se trouve un peu à gauche uploads/Geographie/ houssem-memoire-pdf 1 .pdf