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DEDICACE Nous dédions ce rapport à : A nos familles Tous ceux qui de prêt ou de

DEDICACE Nous dédions ce rapport à : A nos familles Tous ceux qui de prêt ou de loin, nous ont porté assistance. REMERCIMENTS Nous remercierons Dieu qui nous aide et nous donne la patience, le courage et la force d’accomplir ce modeste travail. Nous tenons aussi à remercier grandement notre Encadreur M. AKAFFOU JEAN NICAISE Pour sa grande disponibilité et ses précieux conseils. Nous remercions également tous les enseignants du département Génie Electrique et Electronique (G2E) de l’Ecole Supérieure d’Industrie (ESI) qui nous a encadré tout au long de cette étude AVANT-PROPOS La connaissance et la formation constituent des piliers du développement, du progrès et du succès économique d’un pays. C’est au regard de cette réalité et pour ne pas rester en marge du développement que la Côte d’Ivoire, dès les premières heures de son indépendance, a mis un accent particulier sur la formation et l’éducation. En effet, en moins de deux décennies d’indépendance, elle s’est dotée de structures de formation et de recherche dont l'Institut Agricole de Bouaké (IAB), l'Ecole Nationale Supérieure d’Agronomie (ENSA), l'Institut National Supérieur d’Enseignement Technique (INSET) et l'Ecole Nationale Supérieure des Travaux Publics (ENSTP). Etablissement à caractère administratif, l’Institut National Polytechnique Félix HOUPHOUËT-BOIGNY (INP-HB) de Yamoussoukro, créé par décret 96-678 du 04 Septembre 1996, nait de la fusion de ces quatre (4) grands établissements. Suite à cette restructuration, on assiste à la création de huit (8) grandes écoles que sont : L’Ecole Supérieure d’Agronomie (ESA) ; L’Ecole Supérieure d’Industrie (ESI) ; L’Ecole Supérieure de Commerce et d’Administration des Entreprises (ESCAE) - L’Ecole Supérieure des Travaux Publics (ESTP) ; - L’Ecole Supérieure des Mines et de Géologie (ESMG) ; - L’Ecole de Formation Continue et de Perfectionnement des Cadres (EFCPC) ; - Les Classes Préparatoires aux Grandes Ecoles (CPGE) ; - L’Ecole Doctorale Polytechnique (EDP). Par ailleurs, L’ESI est chargée de la formation des ingénieurs et des techniciens supérieurs dans les principaux domaines de l’industrie. Et de ce fait, elle a en charge notre formation de Technicien Supérieur en Electrotechnique et Automatismes Industriels (EAI). SOMMAIRE INTRODUCTION..................................................................................................................................9 PREMIERE PARTIE :.........................................................................................................................10 NOTIONS DE COURS........................................................................................................................10 1. Généralités sur les microcontrôleurs et les microprocesseurs...................................................11 2. Microprocesseur de la Raspberry Pi et sa carte.........................................................................13 3. Microcontrôleur de l’Arduino et la carte..................................................................................15 DEUXIEME PARTIE :........................................................................................................................22 1. But............................................................................................................................................24 2. Powerswitch Tail......................................................................................................................24 3. Composants nécessaires...........................................................................................................24 4. Construction.............................................................................................................................24 5. Programme...............................................................................................................................25 6. Application du projet................................................................................................................26 CONCLUSION....................................................................................................................................27 SIGLES ET ABREVIATIONS LISTES DES FIGURES Figure 1: microcontrôleur.....................................................................................................................11 Figure 2: microprocesseur....................................................................................................................11 Figure 3: carte Raspberry Pi..................................................................................................................14 Figure 4: Carte Arduino........................................................................................................................15 Figure 5: Entrée et sortie de la carte Arduino......................................................................................17 Figure 6: Entrée de l’Arduino................................................................................................................18 Figure 7: Tensions d’alimentation........................................................................................................19 Figure 8: Interface du logiciel...............................................................................................................20 Figure 9 : Un PowerSwitch Tail.............................................................................................................23 Figure 10: Schéma de raccordement du projet d'interrupteur à minuterie.........................................24 LISTE DES TABLEAUX RESUME INTRODUCTION A notre époque, la nécessité de mettre en place des moyens de facilité la vie de tout être humain est primordial et exige une certaine connaissance du domaine informatique et de l’automatisme. L'objectif du cours Microcontrôleurs n'est pas simplement de savoir utiliser la carte Arduino et la Raspberry Pi mais surtout l'occasion d'aborder des problèmes de programmation partant du langage C au langage Python en mettant en évidence certaines informations techniques concernant l'exploitation des périphériques intégrés PREMIERE PARTIE : NOTIONS DE COURS 1. Généralités sur les microcontrôleurs et les microprocesseurs 1.1. Définitions Microcontrôleur Un microcontrôleur (en notation abrégée µc, ou uc ou encore MCU en anglais) est un circuit intégré qui rassemble les éléments essentiels d'un ordinateur : processeur, mémoires (mémoire morte et mémoire vive), unités périphériques et interfaces d'entrées-sorties. Figure 1: microcontrôleur Dans un microcontrôleur, CPU, RAM, ROM, ports IO, interfaces série et minuteries sont intégrés dans une seule puce. Dans l’ensemble, les microcontrôleurs sont utilisés dans les systèmes embarqués tels que les fours à micro-ondes et les machines à laver. Ces appareils sont conçus pour effectuer une tâche particulière. Microprocesseur Un microprocesseur est un processeur dont tous les composants ont été suffisamment miniaturisés pour être regroupés dans un unique boitier. Fonctionnellement, le processeur est la partie d’un ordinateur qui exécute les instructions et traite les données des programmes. Figure 2: microprocesseur Dans une puce de microprocesseur, les éléments de mémoire et les périphériques IO sont connectés de manière externe à la CPU. En d'autres termes, la RAM, la ROM, les interfaces série, les ports d'E / S, les temporisateurs sont connectés à la CPU en externe. Certaines applications courantes utilisant des microprocesseurs sont les ordinateurs et les ordinateurs portables. Leurs applications effectuent de nombreuses activités de traitement, telles que la navigation sur le Web, les calculs mathématiques, la création de documents, les jeux, l'édition d'images, etc. 1.2. Différence entre microprocesseur et microcontrôleur Définition Un microprocesseur est un composant qui exécute les instructions et les tâches associées au traitement informatique. Un microcontrôleur est un circuit intégré compact conçu pour un fonctionnement spécifique dans un système intégré. Usage Un microprocesseur est utilisé pour les applications nécessitant un traitement intensif, tandis qu'un microcontrôleur est utilisé pour une application effectuant une tâche particulière. Connexion des éléments Dans un microprocesseur, la mémoire, les ports IO, les minuteries, etc. sont connectés à la CPU en externe. Dans un microcontrôleur, la CPU et tous les autres éléments sont intégrés dans une seule puce ou une carte. Tâche Une application utilisant un microprocesseur n'est pas prédéfinie. D'autre part, la tâche d'une application utilisant un microcontrôleur est prédéfinie. Mémoire requise Les applications basées sur un microprocesseur effectuent plusieurs tâches. Par conséquent, cela nécessite plus de mémoire. Un microcontrôleur effectue une seule tâche. Par conséquent, il ne nécessite pas plus de mémoire et de ports IO. Vitesse de l'horloge La vitesse d'horloge d'un microprocesseur supérieure à celle d'un microcontrôleur. Traitement de l'information Les microprocesseurs sont 32 bits ou 64 bits. Un microcontrôleur peut être 8 bits, 16 bits ou 32 bits. Interfaces Périphériques Un microprocesseur utilise les interfaces USB, UART et Ethernet haut débit. Un microcontrôleur utilise I2C, UART et SPI pour les interfaces périphériques. Consommation d'énergie Par rapport au microcontrôleur, un microprocesseur consomme plus d'énergie. Coût Un microprocesseur coûte plus cher qu'un microcontrôleur. Taille La taille de la carte de microprocesseur est plus grande qu'une puce de microcontrôleur. Applications Les ordinateurs personnels et les ordinateurs portables sont des applications utilisant un microprocesseur. Four à micro-ondes, machine à laver sont quelques exemples d'applications utilisant des microcontrôleurs. 2. Microprocesseur de la Raspberry Pi et sa carte 2.1. Le microprocesseur de la Raspberry Pi Le Raspberry Pi possède un processeur ARM11 à 700 MHz. Il inclut 1, 2 ou 4 ports USB, un port RJ45 et 256 Mo de mémoire vive pour le modèle d'origine jusqu'à 8 Go sur les dernières versions). 2.2. La carte Raspberry Pi Un Raspberry Pi est un ordinateur monocarte doté du système d'exploitation Linux, de prises USB pour raccorder un clavier et une souris, ainsi que d'un connecteur HDMI pour raccorder un écran. Il existe quelques variantes dont certaines ne sont plus disponibles. Tous les modèles de Raspberry Pi sont plus ou moins compatibles et la réalisation des exemples présentés dans ce livre ne devrait pas vous poser de difficultés, même si vous avez un vieux Raspberry Pi. La figure 3-1 présente un Raspberry Pi 2 modèle B. Sur le côté droit de la carte, vous trouverez quatre ports USB qui peuvent servir à raccorder un clavier et une souris ou d'autres périphériques, comme une imprimante, un scanner ou une clé USB. Au-dessous des ports USB, vous trouverez une prise RJ45 Ethernet qui permet de relier le Raspberry Pi à votre routeur domestique via un câble. Vous devrez connecter votre Raspberry Pi au réseau pour avoir accès à Internet et installer des logiciels sur votre nano-ordinateur. Peut-être préférerez-vous vous passer de câble et utiliser une clé Wi-Fi USB ? Un adaptateur de ce type ne coûte que quelques euros et se branche sur un port USB. Veillez toutefois à choisir un adaptateur compatible. Vous trouverez une liste de composants compatibles sur http://elinux. org/RPi_VerifiedPeripherals. Figure 3: carte Raspberry Pi Si nous continuons à faire le tour de la carte Raspberry Pi dans le sens horaire, nous arrivons au connecteur audio stéréo et vidéo composite. Cette prise sert surtout au raccordement d'un casque audio ou au branchement d'un câble auxiliaire connecté à des haut-parleurs, mais le connecteur contient aussi une prise supplémentaire qui vous permet de raccorder un moniteur vidéo composite utilisant un câble spécial. En général, le connecteur vidéo HDMI sert surtout à brancher un moniteur ou un téléviseur, car sa qualité est bien meilleure que la vidéo composite. Entre les prises HDMI et audio, vous trouverez un connecteur plat permettant de brancher une caméra spécialement conçue pour le Raspberry Pi. À côté de la prise HDMI se trouve un connecteur micro USB qui sert uniquement à l'alimentation électrique du Raspberry Pi à l'aide d'un adaptateur 5V. Au-dessus du connecteur d'alimentation micro USB, sur la face inférieure de la carte, se trouve un connecteur microSD. Le Raspberry Pi n'intègre pas de disque dur ordinaire ; à la place, le système d'exploitation et tous les fichiers sont stockés sur une carte microSD. uploads/Geographie/gps-4.pdf