PRESENTATION DE LA CARTE ARDUINO UNO
Vue d'ensemble
La carte Arduino Uno est une carte à microcontrôleur Pour pouvoir l'utiliser, il suffit simplement de la connecter à un ordinateur à l'aide d'un câble USB, l'alimentation étant fournie par le port USB (on peut aussi l'alimenter avec un adaptateur secteur ou un jeu de piles via le connecteur jack).
Le microcontrôleur est donc un véritable petit ordinateur : microprocesseur cadencé à 16MHZ
mémoire flash ⇔ disque dur
mémoire RAM ⇔ mémoire vive (RAM) Mémoire EEPROM ⇔ mémoire morte (ROM) broches Entrée/Sortie ⇔ ports de communication
Synthèse des caractéristiques
Microcontrôleur ATmega328
Tension de fonctionnement 5V Tension d'alimentation (recommandée) 7-12V
Consommation maxi admise sur port USB (5V) 500 mA avant déclenchement d’un fusible Broches E/S numériques 14 (dont 6 disposent d'une sortie PWM pour
commander les moteurs)
Broches d'entrées analogiques 6 (utilisables aussi en broches E/S numériques) Intensité maxi disponible par broche E/S (5V) 40 mA par sortie, mais ATTENTION : 200mA cumulé
pour l'ensemble des broches E/S) Mémoire Programme Flash 32 Ko
Mémoire RAM (mémoire volatile) 2 Ko Mémoire EEPROM (mémoire non volatile) 1 Ko
Vitesse d'horloge 16 MHz
Brochage de la carte Uno
Alim GND Entrées ANALOGIQUES GND Entrées/Sorties NUMERIQUES
Les broches d'alimentation à utiliser sont les suivantes :
• 5V. La tension régulée utilisée pour faire fonctionner le microcontrôleur et les autres composants de la carte. Le 5V régulé fourni par cette broche peut donc provenir soit de la tension d'alimentation VIN via le régulateur de la carte, ou bien de la connexion USB (qui fournit du 5V régulé) ou de tout autre source d'alimentation régulée.
• GND. Broche de masse ou 0V . Broches numériques en entrée OU sortie
Chacune des 14 broches numériques de la carte UNO (numérotées des 0 à 13) peut être utilisée soit comme une entrée numérique, soit comme une sortie numérique
Il suffit de les déclarer en début de programme. Certaines interfaces les ont déjà programmées (S4A) d'autres vous demande de le faire (S2A, ardublock)
Ces broches fonctionnent en 5V. Chaque broche peut fournir ou recevoir un maximum de 40mA d'intensité. De plus, certaines broches ont des fonctions spécialisées :
•
Broche 13. Dans la carte est incluse une LED connectée à la broche 13. Lorsque la broche est au niveau HAUT, la LED est allumée, lorsque la broche est au niveau BAS, la LED est éteinte.•
Broches PWM. Elles pilotent les moteurs à courant continu en vitesse. On peut aussi les utiliser pour piloter une diode en luminosité.Broches analogiques en entrée
La carte Uno dispose de 6 entrées analogiques (numérotées de A0 à A5), chacune pouvant fournir une mesure d'une résolution de 10 bits (c'est à dire sur 1024 niveaux soit de 0 à 1023) .
En terme de tension la sensibilité est donc de 5/1024 = 4,88 mV
Différence entre entrée numérique (digital en anglais) et analogique : Une entrée numérique ne détecte que deux valeurs : 0 (0Volt) et 1 (5Volts)
Une entrée analogique peut détecter 1024 valeurs comprises entre 0 et 5 Volts par saut de 4 ,88 mV
UTILISATION DE LA CARTE
La carte arduino se programme avec le langage arduino créé à partir des langages C et C++.
On ne programme pas au collège sur l’IDE arduino avec des lignes de code, mais nous le ferons en EPI ...
---En mode découverte, on les fait fonctionner à partir du logiciel SCRATCH que vous connaissez déjà : Principe : la carte arduino est déjà programmée par le professeur. Une application appelée S2A (Scratch to Arduino) utilise ce programme appelé « firmware » pour établir une communication entre l’ordinateur et la carte via SCRATCH.
La carte devient une simple interface entre l’ordinateur, et les composants branchés sur la carte. Ce système est agréable, car on teste « en direct » le programme sur la carte.
Mais ce système est limité, car il ne permet pas la programmation réelle de la carte : on faut toujours rester connecté à l'ordinateur.
---Autres possibilités : on utilise un logiciel de programmation visuelle (de type scratch) qui va traduire le programme réalisé, en lignes de code arduino. Il ne reste plus qu’à téléverser les lignes de code dans la carte via l’IDE arduino. Avantage : plus besoin d’ordinateur, la carte est autonome et devient ‘‘l’ordinateur’’ qui pilote.
Inconvénient : si le programme ne fonctionne pas, il faut le reprendre à l’ordinateur, puis à nouveau traduire et téléverser, c’est plus long ...
Utilisation avec S2A
S2A est une interface logicielle qui permet à l’ordinateur de reconnaître, puis communiquer avec la carte arduino via le logiciel scratch.
Son lancement est un peu compliqué.
1- Lancer la fenêtre S2A à partir du bureau de l’atelier 2- Connecter la carte :
si la carte n’est pas reconnue, un message d’installation apparaît, appeler le professeur. 3- Vérifier le port de connexion :
4- Ouverture de l’interface S2A
C'est la version 2.0 de SCRATCH que vous utilisez.
De nouveaux blocs sont disponibles dans l'onglet « autres blocs ». Ils permettent de programmer les entrées et sorties et de piloter la carte.
Ouvrir « ports », et vérifier qu’un port arduino existe bien. REPERER son numéro
Vérifier que le chiffre inscrit correspond bien au numéro de port, sinon changez le en faisant double clic
Lancez S2A : une fenêtre apparaît : Ne surtout pas la fermer
Pour démarrer avec les blocs Arduino, ouvrir le fichier « fichier_depart_s2a.sb2 » qui est dans le bureau de l’atelier
Premiers programmes
Rappel : Les broches numériques sur l’arduino peuvent être entrée ou sortie !
Il est donc impératif de renseigner la carte en début de programme : vous devez définir avec son numéro si la broche que vous utilisez est une entrée ou une sortie.
Exercice 1 :
La sortie 13 est très pratique car elle pilote une micro DEL placée à même la carte Faite la clignoter : 2 secondes allumée, 1 seconde éteinte !
Pour faciliter les prochaines manipulations vous utiliserez la carte GROVE. Elle se fixe sur la carte Arduino et permet d’utiliser de petits modules en simplifiant leur connexion.
Exercice 2 :
utilisation d'une entrée numérique pour piloter une sortie
Choisissez D2 : branchez le module bouton poussoir. 2 sera une entrée
Choisissez D6: branchez le module diode électroluminescente. 6 sera une sortie
Programme à réaliser : la diode clignote quand le bouton poussoir est appuyé. Elle est éteinte quand le bouton est relâché.
Exercice 3 :
utilisation d'une entrée analogique avec 2 sorties
Choisissez l’entrée analogique A0 : branchez le potentiomètre Choisissez 1 sortie : branchez la diode électroluminescente Programme à réaliser :
créer une variable pour afficher et connaître les valeurs du potentiomètre (minimum et maximum) définir 2 seuils compatibles avec les valeurs du potentiomètre :
sous la 1ère valeur : tout est éteint
entre la 1ère et la 2ème valeur : la diode clignote au-dessus de la 2ème valeur : la diode est allumée Exercice 4 :
utilisation d'une entrée analogique avec un lutin Choisissez une entrée analogique: branchez le joystick Programme à réaliser :
En fait chaque connexion analogique du GROVE permet d’utiliser 2 entrées analogiques si le capteur le permet Choisir A0 : elle permet de piloter les entrées A0 et A1
la direction haut-bas du joystick sera sur l’une : un coté renvoie une valeur positive, l’autre négative la direction droite-gauche du joystick sera sur l’autre: un coté renvoie une valeur positive, l’autre négative Le but du programme est de piloter avec le joystick les déplacements d’un lutin dans toutes les directions. Pour aller plus loin, imaginez un jeu utilisant le joystick.
Le projet musical
Vous utiliserez les entrées analogiques car elles sont très sensible. Matériel :plaquette lab, fils, résistance de 10K
Idée de départ : placer une entrée analogique à 1 ou 0, puis détecter la moindre variation de tension sur cette entrée pour jouer un son ou une note.
exemples à compléter ....
Y-a-t-il une variation de tension sur Ax ? est-elle stable ? comment la gérer et l'utiliser pour créer une note ?
