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c'est un projet de fin d'étude qui est basé sur la réalisation …

c'est un projet de fin d'étude qui est basé sur la réalisation
d'un afficheur matriciel à base de microcontroleur de la famille mirochip.

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  • 1. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876
  • 2. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 II-1)-étude technique II-1-1) Schéma synoptique : Pour la réalisation de ce système d’affichage nous choisissons les différents blocs qu’ils sont représentées dans le schéma synoptique suivant. Pc Bloc d’alimentation Bloc d’entrées Bloc de traitement Bloc de programmation Bloc de puissance Bloc de command de colonnes Bloc d ‘affichage Figure. II- 1: Schéma synoptiqueFigure. II- 1: Schéma synoptique
  • 3. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876  Nous voyons sur notre schéma synoptique plusieurs blocs dont chacun remplit une fonction bien déterminée.  Commençons par le bloc d’alimentation qui a pour rôle l’approvisionnement en énergie électrique de toutes les étages qui se suivent, vient par la suite le bloc de traitement assurant toutes les commandes nécessaires imposées par le système à réaliser.  Nous avons conçu également un bloc de programmation dans le but de programmer le microcontrôleur qui se trouve dans l’étage de traitement, ce ci nous facilite la tache de ne pas enlever le microcontrôleur à chaque fois que nous en voulions programmer.  Un bloc d’entrées contenant des interrupteurs et des boutons poussoir pour manipuler l’affichage.  Deux blocs sont encore nécessaires, bloc de puissance et bloc de commande de colonnes, ils reçoivent de l’information de l’étage de traitement pour : -commander les colonnes de l’affichage matriciel -assurer la puissance nécessaire que nécessite l’affichage
  • 4. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 II-1-2) schéma électronique globale
  • 5. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 II-1-2-1) Bloc d’alimentation Figure. II- 2: schéma électronique globalFigure. II- 2: schéma électronique global
  • 6. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 L’alimentation stabilisée à réaliser débite un courant I et fait sortir une tension Vs=5v . On utilise pour cela le montage proposé à la figure (II-3) Celui-ci est composé :  D'un condensateur électrolytique C1, de forte valeur pour filtrage.  D'un condensateur électrolytique C2, de moyenne valeur pour second filtrage  D'un condensateur céramique C3 de faible valeur pour anti parasite  D'un régulateur intégré U1.de référence 7805 pour réguler le courant de sortie II-1-2-2) Bloc de traitement Figure. II- 3: schéma électrique du bloc d’alimentationFigure. II- 3: schéma électrique du bloc d’alimentation Figure. II- 4: schéma électrique du bloc de traitementFigure. II- 4: schéma électrique du bloc de traitement
  • 7. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 La base de ce bloc est le microcontrôleur PIC 16F876A, notre conception est optée pour ce type de microcontrôleur dans la mesure où le nombre d’entrées/sorties que possède satisfait notre choix. Tels que les 8 lignes du port B sont envisagées pour commander les 8 lignes de l’afficheur matriciel, les lignes RC0 àRC5 du port C sont consacrées pour la commande des colonnes via les circuits U2, U3, U4et U5A, alors que lignes RC7etRA1 sont considérées comme entrée et elles sont reliées séparément aux deux interrupteurs BP1etBP2, leurs rôles est optionnel selon le choix de programmation, dans notre application nous n’avons choisi que l’interrupteur BP1, qui active l’affichage. En outre, le circuit construit autour du Crystal de fréquence 4MHZ et les deux condensateurs C1et C2de 22PF, assure le signal d’horloge nécessaire au cadansement du programme du microcontrôleur. La pin 1 du µc est reliée au circuit de remise à zéro à travers le relais RL1 II-1-2-3) Bloc d’entrée Figure. II- 5: schéma électrique du bloc d’entréeFigure. II- 5: schéma électrique du bloc d’entrée
  • 8. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 Comme est montré à la figure II-5, le schéma de principe contient deux interrupteurs (BP1etBP2) et un bouton poussoir. La fermeture ou l’ouverture de BP1 et/ou BP2 ramène aux entrées correspondantes du microcontrôleur un niveau Bas ou un niveau Haut respectivement. Leurs utilisations comme nous l’avons évoqués précédemment sont optionnels. On peut citer quelques unes : -Cas ou un seul interrupteur est utilisé BP1ou BP2 : On peut activer l’affichage si le test de BP1ouBP2 est satisfait (fermé) -Cas ou un les deux interrupteurs sont utilisés BP1et BP2 : Avec ce cas on peut envisager plusieurs types d’affichage possibles. Etat des interrupteurs BP1 BP2 fonction de l’affichage Fermé Fermé affichage en défilement Fermé Ouvert affichage fixe Ouvert Fermé affichage en alternance Ouvert Ouvert affichage de plusieurs message
  • 9. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 On note que dans la réalisation un seul interrupteur est utilisé, c’est le premier cas Qui pris en compte cela veut dire que l’affichage n’aura lieu que si l’interrupteur BP2 Soit fermé. II 1-2-4) Bloc de puissance. Figure. II- 6: schéma électrique du bloc de puissanceFigure. II- 6: schéma électrique du bloc de puissance
  • 10. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 Ce schéma électrique est basé sur le circuit intégré spécialisé ULN 2803(voir annexe page ). C’est un circuit de puissance qui a tendance d’amplifier le courant dont on a besoin pour activer les lignes. En conséquence, ce bloc joue le rôle d’interface de puissance entre le microcontrôleur PIC16F876A et l’afficheur matriciel. Nous voyons sur le schéma électrique que le port B (RB0 à RB7) est connecté aux entrées de l’ULN 2803 (1B à 8B) alors que les sorties de ce dernier (1C à 8C) sont connectées aux 8lignes de l’afficheur. Les résistances R19 à R34 sont utilisées pour polariser les transistors Darlington que contient l’ULN2803 en vue de fonctionner en commutation (saturés ; bloqués) Tandis que R35 à R42 sont des résistances de protection pour les LEDS de l’afficheur. II-1-2-5 le bloc de commande des colonnes.
  • 11. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 Il est clair d’aprés le schéma électronique de ce bloc que les 48 colonnes de l’afficheur sont gérées par les 3demultiplixeurs (cd4514) un parmis 16. Les lignes RC4 et RC5 provenantes du µC sont utilisées pour le décodeur 74hc139 en une de sélectionner un démultiplexeur (sur son entrée inhibit pin 23) à la fois à travers les sorties y0, y1et y2 .tan disque. Les lignes RC0à RC3 sont connectées aux entrées de sélections des 3 démultiplexeurs dans le but de choisir une seule sortie parmi les 16 qui va allumer une colonne (voir la table de vérité en annexe page ) Les pin1(STROBE) des démultiplexeurs sont toutes reliées au niveau haut pour valider leurs entrées de sélection. Figure. II- 7: schéma électronique du bloc de commande de colonnes.Figure. II- 7: schéma électronique du bloc de commande de colonnes.
  • 12. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 II-1-2-6) le Bloc d’affichage Dans notre conception nous avons prévu un affichage sur 6 afficheurs matriciels 8*8 .en l’occurrence chaque ligne contient 8 LEDs, il en est de même pour les colonnes, telles que sur une ligne toutes cathodes des 8 LEDs sont connectées en un même point appelé ligne, de même sur une colonne toutes les anodes sont connectées en un même point appelé colonne (voi annexe page ).Donc pour allumer une colonne on est censé d’envoyer de niveau bas, sur toutes les lignes et un niveau haut sur cette colonne. Dans le schéma de la figure .II-8 nous voyons que toutes les lignes sont reliées entre elles et commandées par les 8sorties de l’ULN 2803 alors que chaque colonne est reliée d’une manière ordonnée à une sortie parmi les 48 sorties des 3 Démultiplexeurs. Figure. II- 8: schéma électronique du bloc d’affichageFigure. II- 8: schéma électronique du bloc d’affichage
  • 13. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 II1-2-7) le Bloc programmateur Le bloc de programmation a pour objectif de reprogrammer le µC sans qui soit enlevé de la carte. Les deux relais RL1etRL2commandés par l’interrupteur BP3 (prog/run) sont utilisés pour faire la commutation entre le mode programmation et le mode run.  Mode programmation : Dans ce mode les lignes de programmation du µC 16F876a (RB7, RB6, VCC et MCLR/VPP) sont ramenés au connecteur DB9 par l’intermédiaire du circuit programmateur Figure. II- 9: schéma électronique du programmateurFigure. II- 9: schéma électronique du programmateur
  • 14. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876  Mode run Dans ce mode les lignes RB7, RB6, VCC et MCLR sont connectées à la carte II-2) Programmation du pic 16f876 : 1) Tension de programmation : Le PIC 16F876 peut être programmé en mode basse tension, dans ce mode de programmation 5 volt et suffisante pour la programmation, un fusible appelé LVP permet de sélectionner cette tension de programmation. Comme il peut être programmé en HVP (haute tension), là la tension de programmation est 13,4V. 2)Les lignes de programmation du pic 16F876 : La pin MCLR/Vpp représente la tension de programmation Vpp qui vaut 13,4V ; Rb6 est une entrée Horloge pour la programmation ; Rb7 est une ligne bidirectionnelle sur laquelle circulent les données entrantes et sortantes du microcontrôleur ; la ligne Vdd est utilisée comme GND alors que la pin Vss est portée à une tension égale (-5V). On ajoute ainsi que toutes ces commandes sont parvenues du PC via le programmateur.
  • 15. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 Figure II.10 : liaison entre le programmateur et le PICFigure II.10 : liaison entre le programmateur et le PIC II.2.1. le logiciel MPLAB : II.A. Présentation : Cet environnement fait partie des outils de génération de code et présente 2 particularités importantes : • Il est commun à tous les outils matériels Microchip et même de certains autres fabricants. • Il est totalement gratuit. Malgré cette gratuité, c’est un outil indispensable et très puissant pour la programmation des microcontrôleurs PIC. Cet environnement MPLAB fonctionne actuellement avec tous les microcontrôleurs PIC. De plus il est multifenêtres, et peut fonctionner sous Windows XP, win98 et win7 et permet de développer avec un maximum de confort toutes applications à base de microcontrôleurs PIC. Il comporte : 13.4 -5 GND Data Horloge
  • 16. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 • Un éditeur de programmer. • Un éditeur de liens. • Un simulateur. • Le macro-assembleur MPASM supportant l’assemblage conditionnel. Tous ces logiciels sont interactifs donc il est ainsi possible de passer immédiatement de la fenêtre affichant le listing source du programme assemblé à la fenêtre d’édition afin de corriger une erreur. Le simulateur intégré permet de tester toutes applications grâce à de multiples possibilités de visualisation des registres, de la mémoire et des entrées/Sorties du circuit simulé.  La barre d’outils de MPLAB : Les différentes icônes disponibles dans la barre d’outils de MPLAB sont définies ci-dessous. Remarque : en fonction du mode de fonctionnement choisi (mode simple, mode « Débuggage », mode programmation), les icônes de la partie droite ne sont pas les mêmes. La barre d’outils représentée ici correspond au mode « Débuggage ».
  • 17. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 II.B. Création d’un nouveau projet : Les différents fichiers nécessaires à MPLAB lors d’un développement pour microcontrôleur sont répertoriés dans un projet. Avant de lancer le MPLAB il faut crée un nouveau dossier et renommer le Data, ensuite ouvrir le bloc-notes et l’enregistrer dans le dossier Data sans oublier l’extension (.asm). La première action à effectuer est donc la création d’un nouveau projet : Après avoir lancé MPLAB Choisir l’option « New Projet », pour ouvrir un nouveau projet. (2) Clic ici pour créer un nouveau projet (2) Clic ici pour créer un nouveau projet (1) FERMER (1) FERMER (3) Donner un nom pour le projet (3) Donner un nom pour le projet
  • 18. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 • Indiquer dans la case « Project Name » le nom souhaité pour le projet. • Appuyer sur le bouton « Browse » pour parcourir l’emplacement du dossier Data. • cliquer ensuite sur « Select ». (4) Clic ici (4) Clic ici (6) Clic ici (6) Clic ici (5) Parcourir l’emplacement du dossier Data (5) Parcourir l’emplacement du dossier Data (7) Clic (7) Clic
  • 19. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 • Cliquer sur « Ok »pour ouvrir le nouveau projet. • Choisir l’option « Add Files » dans le menu contextuel (obtenu par un clic du bouton droit de la souris) de la rubrique « Source Files ». (8) Clic avec le bouton droit de la sourie (8) Clic avec le bouton droit de la sourie (9) Clic avec le bouton gauche de la sourie (9) Clic avec le bouton gauche de la sourie (10) Clic (10) Clic (11) Clic (11) Clic
  • 20. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 • Rechercher puis sélectionner le fichier sauvegardé précédemment, puis appuyer sur « Ouvrir ». Un double clic sur celui-ci permet de l’ouvrir en vue de l’éditer. (12) Doble clic (12) Doble clic (13) Zone de programmation (13) Zone de programmation
  • 21. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 • Cette zone permet d’écrire le programme. • Cliquer sur « Configure », puis sur « Select Device »pour indiquer la référence du Microcontrôleur qui sera utilisé. (14) Sélectionner le type de pic (14) Sélectionner le type de pic (15) Choisir le pic 1F876 (15) Choisir le pic 1F876
  • 22. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 • MPLAB affiche la fenêtre du projet, une fenêtre d’édition dans laquelle on peut aisément modifier le programme source grâce à la coloration syntaxique. • Cliquer sur « Build All » pour compiler et corriger en cas d’erreurs. (16) Ecrire le programme (16) Ecrire le programme (17) Clic pour compiler (17) Clic pour compiler
  • 23. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 • Pour exécuter notre programme en simulation pour voir s'il réalise bien la tache demandée : - Debugger → Select tool → MPLAB SIM • Cliquer sur « Animate » pour lancer la simulation. (18) Pour simuler (18) Pour simuler (20) Clic sur halt pour arêtes la simulation (20) Clic sur halt pour arêtes la simulation
  • 24. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 • pour arrêter, il faut cliquer sur le bouton halt. La compilation est terminée, le fichier « source.exe » est disponible dans le répertoire du MPLAB. C’est à partir du logiciel Winpic que nous aurons ouvert le fichier choisi afin de le transférer vers la mémoire flash du PIC. Dans le cas où il y a des erreurs le logiciel MPLAB nous indique la ligne à laquelle se trouve l’erreur de syntaxe. II.2.2. Le logiciel Winpi : C’est un logiciel qui nous permet de transférer le fichier Hex, d’un programme ASM ainsi compilé par le logiciel MPLAB, dans la mémoire flash du microcontrôleur. Les fenêtres qui nous montrent l’utilisation de logiciel se trouvent Winpic: C’est un logiciel sous Windows qui a pour intérêtcommandé un programmateur de développement pour des microcontrôleurs de type PIC Voilà quelques fenêtres avec leur explication • Lancer le winpic. Fenêtre principale de logiciel Winpic800Fenêtre principale de logiciel Winpic800
  • 25. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 • On sélectionne en suite le type de PIC. Fenêtre de choix du picFenêtre de choix du pic Fenêtre de configuration des fusiblesFenêtre de configuration des fusibles
  • 26. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 • Cocher les paramètres concernant la programmation. Fenêtre de choix du programmeFenêtre de choix du programme Fenêtre de détection du picFenêtre de détection du pic
  • 27. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 • Une fois le PIC détecter, on sélectionne le fichier compilé (tina. hex) avec « open file ». • Lancer la programmation par le menu commande. Fenêtre de programtionFenêtre de programtion
  • 28. Chapitre II: étude technique page:Chapitre II: étude technique page: Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876Conception et réalisation d’un journal lumineux commandée par PIC 16F876 Figure. II- 1 Schéma synoptique Page : 2 Figure. II- 2 schéma électronique globale Page : 4 Figure. II- 3 schéma électrique du bloc d’alimentation Page : 5 Figure. II- 4 schéma électrique du bloc de traitement Page : 5 Figure. II- 5 schéma électrique du bloc d’entrée Page : 6 Figure. II- 6 schéma électrique du bloc de puissance Page : 7 Figure. II- 7 schéma électronique du bloc de commande de colonnes. Page : 8 Figure. II- 8 schéma électronique du bloc d’affichage Page : 9 Figure. II- 9 schéma électronique du programmateur Page :10 Figure. II-10 liaison entre le programmateur et le PIC Page :11