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2ème Année ingénierie des systèmes informatiques et électroniques Groupe 1 Mémo

2ème Année ingénierie des systèmes informatiques et électroniques Groupe 1 Mémoire de mini projet en électronique numérique Institut Supérieur d’inGénierie & des Affaires ISGA Rabat Ecole d’ingénierie Conception et réalisation d’un thermomètre numérique à base du PIC16F877A Réalisé par : - Achraf HAMMOUMI - Adil BELHAJI - Karim LAGHRISSI Encadré par : - M. EL MOUHI - M. EL KADMIRI Année universitaire 2015-2016 2 Sommaire Remerciements…………………………………………………………………………… 3 Introduction générale……………………………………………………………………... 4 Tables de figures…………………………………………………………………………. 5 I – Généralités sur le thermomètre : 1-1 définition ……………………………………………………………………………. 6 1-2 Historique…………………………………………………………………………… 6 1-3 Différents types …………………………………………………………………….. 7 II - Généralités sur les microcontrôleurs : 2-1 Définition ………………………………………………………………………....... 9 2-2 Les avantages des microcontrôleurs ……………………………………………….. 9 2-3 Différentes familles des microcontrôleurs …………………………………………. 10 2-4 Caractéristiques principales d’un microcontrôleur …………………………… 10 III - Généralités sur les PICs : 3-1 Définition ……………………………………………………………………….. 11 3-2 Les différentes familles des PIC………………………………………………… 11 IV – Etude du PIC16F877A : 4-1 Présentation ……………………………………………………………………… 12 4-2 Brochage ………………………………………………………………………… 12 4-3 Les caractéristiques du PIC 16F877A …………………………………………… 13 4-4 Identification du PIC 16F877A ………………………………………………...... 14 V – Conception et réalisation du thermomètre numérique : 5-1 Cahier de charges ………………………………………………………………… 14 5-2 Schéma principal ………………………………………………………………… 15 5-3 les composants utilisés …………………………………………………………… 16 VI – Programmation et simulation sur ISIS PROTEUS 6-1 Présentation du logiciel de programmation …………………………………… 17 6-2 Présentation du logiciel de simulation ISIS ……………………………………... 17 6-3 Code source …………………………………………………………………… 17 6-4 Schéma de simulation …………………………………………………………… 19 Conclusion générale …………………………………………………………………… 20 Bibliographie …………………………………………………………………………… 21 Annexes …………………………………………… 22 3 Remerciements Avant d’entamer le présent rapport, nous tenons à remercier : - Toute l’équipe pédagogique de l’ISGA et les intervenants professionnels responsables de notre projet pour assurer la partie théorique de celle-ci. - Mr El MOUHI et Mr EL KADMIRI qui ont encadré notre projet et ils nous ont permis de le réaliser dans de bonnes conditions grâce aux renseignements précieux qu’il nous a fournis. - Tous ceux et celles qui ont contribué de près ou de loin à l’accomplissement de ce travail ; qu’ils trouvent, ici, l’expression de nos remerciements les plus chaleureux, notre grande estime et notre haute reconnaissance. 4 Introduction générale Dans le cadre de notre formation, il nous est demandé de réaliser un mini-projet afin d’améliorer nos connaissances dans le domaine de l’électronique et notre capacité de travailler en groupe. De nos jours, des grandes usines travaillent avec des grandes machines de fabrication et il est utile de savoir la température de ces machines la pour prendre après des décision est ce qu’on les arrête ou bien est ce qu’il y a un problème de température . Pour cette étude nous allons commencer par faire une présentation générale du projet à savoir un cahier des charges, puis on va élaborer une étude théorique et donner des états de synthèses par la suite, nous ferons une simulation du projet par un outil informatique qui s'appelle ISIS. 5 Table des figures Figure 1 : thermomètre à gaz ……………………………………………………… 7 Figure 2 : thermomètre à cadran et aiguille ………………………………………. 8 Figure 3 : thermomètre à cristaux liquides ………………………………………... 8 Figure 4 : brochage du pic16f877a ……………………………………………… 12 Figure 5 : schéma principal ……………………………………………………… 15 Figure 6 : résistance ……………………………………………………………….. 16 Figure 7 : LM335 ………………………………………………………………… 16 Figure 8 : LCD (liquid crystal display) ………………………………………… 16 Figure 9 : configuration du LCD ……………………………………………………17 Figure 10 : Affichage du min et max sur LCD …………………………………… 18 Figure 11 : Affichage de température sur LCD …………………………………… 18 Figure 12 : Affichage de température sur LCD (simulation) ……………………… 20 Figure 13 : Affichage du Max/Min sur LCD (simulation) ……………………… .20 6 I – Généralités sur le thermomètre 1-1 Définition : [2]. Un thermomètre est un appareil qui sert à mesurer et à afficher la valeur de la température. C’est le domaine d'étude de la thermométrie. Développé durant les XVIe et XVIIe siècles, le thermomètre est utilisé dans différents domaines1. Les applications des thermomètres sont multiples, en météorologie, en médecine, en cuisine, pour la régulation, dans les procédés . 1-2 Historique : Nous tous avons déjà au moins dit une fois :« Qu’est ce qu’il fait chaud …». Dans de nombreux actes quotidiens, la notion de température est là. La température est partout ! On n’y prête plus attention tellement c’est devenu un phénomène courant et « transparent ». La température n’est pas une grandeur au sens strict du terme comme le sont-les autres unités de mesure. En effet, une grandeur est tout ce qui est susceptible d'augmenter ou de diminuer comme, par exemple, une longueur, une surface, une puissance, etc. Physiquement mesurer une grandeur G (quelle que soit son espèce), c'est la comparer à une autre grandeur U, de même espèce, choisie pour unité. Le résultat de la mesure est un nombre entier si l'unité U est contenue un nombre entier de fois dans la grandeur G considérée. Une grandeur est directement mesurable quand nous pouvons définir le rapport ou l'égalité ou encore la somme de deux valeurs de cette grandeur. Une longueur, une surface sont des grandeurs mesurables. En revanche, une température repérée au moyen de l'échelle thermométrique n'est pas une grandeur mesurable car nous pouvons définir l'égalité de deux températures mais nous ne pouvons pas en faire la somme. On devrait donc dire : évaluer, comparer, marquer, indiquer la température et non pas la mesurer au sens propre du terme Cependant la température, au sens ordinaire du mot, se présente à nous comme une valeur susceptible d'augmenter ou de diminuer, caractérisant l'état d'un corps au point de vue des échanges possibles de chaleur (phénomène thermodynamique) entre ce corps et le milieu extérieur qui l’entoure. On a ainsi défini l'égalité et l'inégalité de température. 7 Mais pour apprécier cette égalité ou cette inégalité avec quelque précision, l'on a recours à des instruments spéciaux : les thermomètres ou capteurs de température. Galilée fut semble t-il le premier inventeur d’un système permettant d’évaluer la température. Imaginé pour la première fois en 1624, le thermomètre mis en place par Galilée est un objet simple basé uniquement sur la modification du volume d’un liquide en fonction de la température. Comme évoqué plus haut, plusieurs phénomènes font face à des variations de températures. Ainsi, de nos jours, l’on distingue plusieurs types de capteurs de température selon le phénomène en présence, en autre les thermomètres à dilatation pour la dilatation de la matière, tels que le thermomètre à mercure (classique) plus utilisé pour prélever la température humaine on a passé à un système programmable qui peux réalisé beaucoup de taches pour le thermomètre 1-3 Différents types : Il existe plusieurs type de thermomètre parmi ces derniers il y a :  Thermomètre à gaz : Le thermomètre à gaz est basé sur les variations de pression ou de volume d'un gaz en fonction de la température. Ce type de thermomètre utilise la loi d’avogadro : Figure 1 : thermomètre à gaz  V est le volume du gaz ;  P est la pression ;  T est la température ;  R est la constante de gaz parfait, de valeur R = 8,3144621 J⋅K−1⋅mol−1  n est le nombre de moles (mol) 8 La première variante utilise un réservoir rempli de gaz et un tube ouvert dans lequel se trouve un bouchon mobile séparant le gaz du réservoir de l'air ambiant. Si la pression ambiante reste constante, une variation de température du réservoir va causer une variation du volume du gaz qui va se refléter dans la position du bouchon. La variation de V est proportionnelle à celle de T et on peut donc en obtenir le changement de température. La seconde variante de ce thermomètre garde le volume constant. Un réservoir contenant un gaz est connecté par un tube capillaire à un manomètre. Lors d'une variation de température, le volume reste constant mais la pression varie inversement au changement de température. La température peut donc être calculée avec l'équation.  Thermomètre à cadran et aiguille Le thermomètre bilame est constitué de deux lames de métaux ou d'alliages différents, souples, soudées ou collées l'une contre l'autre, dans le sens de la longueur. Ces deux plaques de métal soudées par laminage à froid, sont très souvent de l'invar et du nickel ayant un coefficient de dilatation différent. Leur dilatation étant différente, l'objet se déforme avec les variations de température. La lame ainsi produite est enroulée, une de ses extrémités est fixée au centre d'un cadran et l'autre, en forme de pointe, est libre. Un cadran gradué est placé derrière la lame. Lors d'une variation de la température, la dilatation fera changer la position de la pointe et qui bougera par rapport à la graduation. figure 2 : thermomètre à cadran et aiguille  Thermomètre à cristaux liquides : Les thermomètres à cristaux liquides utilisent des cristaux liquides qui changent de couleur selon la température. Souvent, les cristaux liquides dessinent la valeur de la température. Sur d'autres modèles, ils dessinent simplement une échelle juxtaposée à des valeurs chiffrées. Ces thermomètres sont souvent utilisés pour les aquariums (modèles autocollants) ou dans le secteur médical (thermomètres uploads/Ingenierie_Lourd/ conception-et-realisation-d-x27-un-thermometre-numerique-a-base-du-pic16f877a.pdf