Table de matières

Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

Figure III.10 : La bibliothèque de composants standard

3.3 Présentation de l’environnement ARES

ARES est un outil complémentaire à ISIS, il permet l’acheminement et le routage des composants présents sur la carte électronique qui a été schématisée par ISIS.

ARES facilite la conception du circuit imprimés correspondant.

Le logiciel ARES permet la génération de tous les fichiers nécessaires à la fabrication de la carte électronique.

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Figure III.11 : Environnement de travail d’ARES

Chapitre III: Modélisation du problème et Conception de la solution Dabbeche Cheima

Pour passer à l’élaboration de schéma de fabrication il faut migrer vers le logiciel de routage ARES, en cliquant sur le bouton ARES se trouvant dans la barre d’outils d’ISIS.

L’application ARES s’ouvre et deux cas peuvent se présenter :

• 
  Tous les composants possèdent sous ISIS une empreinte connue, dans ce cas il suffit alors de procéder au routage de la carte.
  
• 
  Certains composants ne possèdent pas d’empreinte définie sur ISIS, ce qui engendre l’apparition de la fenêtre présenté dans la figure.5. Il faut alors attribués aux composants indiqués le type de boitier correspondant (package).
  

Figure III.12 : Attributions des empreintes aux composants

4. Conception de la carte électronique 

Nous présentons, dans ce paragraphe, les étapes de conception de la carte électronique.

4.1 Importation des composants 

Comme nous l’avons indiqué dans le paragraphe précédent, nous avons choisi d’utiliser l’environnement ISIS comme outils de conception et simulation.

D’abord, nous avons commencé par importer de la bibliothèque d’ISIS tous les composants nécessaires à notre système.

La figure III.13 illustre l’importation du registre à décalage 74HC595 qui est considéré comme un élément nécessaire du notre système et qui est connecté avec l’msp430.

En effet il doit assurer en permanence la réception et la conversion des données de series en parallèle provenant de labVIEW via l’msp430.

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Comment importer un composant de la bibliothèque.




La liste des composants nécessaire pour notre carte électronique.

Figure III. 13 : Importation de 74HC595

Les deux matrices de LED.
Ensuite, nous avons placé et connecté les éléments. Cette description est bien visualisée dans la figure III.14.


Potentiomètre pour régler la luminosité.

Les signaux reçus par la carte.

Les trois registres 74HC595.

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Figure III.14: Schéma électronique complet de la carte électronique sur ISIS



Apres avoir conçu le circuit électronique nous avons transféré ce circuit sur ARES pour la phase du routage comme le montre la figure suivante.

Figure III.15: Schéma électronique complet de la carte électronique sur ARES

Pour les matrices de LED nous avons construit un nouveau package sur ARES pour assurer la phase de routage.

Conclusion

La conception réalisée dans ce chapitre nous a permis de passer d’un modèle métier à un modèle de classe implantable en tenant compte de l’architecture technique des environnements de développement choisis pour l’implémentation.

Nous consacrons la partie suivante à la réalisation des modules logiciels et matériels que nous avons déjà conçus.

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Chapitre IV: Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique Dabbeche Cheima
Chapitre IV

Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique

Introduction 

Dans la partie précédente nous avons étudié et modélisé le système que nous proposons de développer. La présente partie sera consacrée à la réalisation et la mise en place de la solution. La solution peut être répartie en deux volets : volet matériel, et volet logiciel.

Dans ce chapitre nous abordons le volet matériel : la conception et la réalisation de la carte électronique et la programmation du microcontrôleur MSP430G2231.

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Chapitre IV: Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique Dabbeche Cheima
Réalisation de la carte électronique 


Les deux matrices de LED.



Signaux reçus par la carte.

Les trois registres à décalages 74HC595.

Figure IV.1 : La carte électronique complète
Cette carte électronique permet l’affichage des caractères selon le principe suivant
1.1 Le Principe de l’affichage avec une matrice de LED 8x8


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Dans un affichage à matrice de points, plusieurs LED sont connectés ensemble sur les lignes et les colonnes.  Toutes les anodes sont rangées ensemble dans les lignes (de R1 à R8) et les cathodes sont rangées ensemble dans les colonnes (de C1 à C8), le nombre requis de broches d'E / S est réduit à 16. Chaque LED est adressée par son numéro de ligne et colonne comme le montre la figure suivante.


Chapitre IV: Programmation MSP430 et réalisation de la carte électronique Dabbeche Cheima

Figure IV.2 : Structure d'une matrice de LED 8x8

Pour afficher l'alphabet A nous allons d'abord sélectionner la colonne C1, cela signifie que C1 est tirée vers la masse (niveau bas : 0V), les autres colonnes sont désélectionnées en bloquant leurs voies par un niveau haut 5V. Maintenant, la première colonne est active, et nous avons besoin pour allumer les LED de R2 à R7 d’appliquer des tensions de 5V (niveau haut). Ensuite, on sélectionne la colonne C2 et on désélectionne les autres colonnes et on applique des tensions de 5V sur les lignes R1 et R5, et ainsi de suite. Par conséquents, en balayant rapidement les colonnes (avec une période de 1ms), et en changeant à chaque fois le niveau logique de chaque ligne de la colonne, la persistance de la vision entre en jeu, et nous percevons l'image d'affichage comme suit [4].

Figure IV.3: la structure d'affichage à matrice

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La figure ci-dessous montre quelles diodes doivent être allumées pour afficher l’alphabet 'A'.

Figure IV.4 : Méthode de balayage de la colonne

Dans notre cas les 7 lignes et 5 colonnes sont contrôlées par trois registres à décalages 74HC595 qui sont à leur tour contrôlé par le msp430g2231.

Dans notre carte les trois registres 74HC595 sont reliés par le pin 9 dont on va expliquer son utilité.

1.2 Rôle du pin 9 sur le 74HC595


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Le pin 9 du 74HC595 correspond à sa sortie série ; en utilisant la sortie série, on peut chaîner les 74HC595 et avoir ainsi des registres à décalage sur 16, 24, 32 etc.… bits .


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Figure IV.5 : Brochage du registre 74HC595

On peut alors utiliser les Q0 à Q7 du CI du haut pour les 8 bits de poids faible (si on balance les poids fort en premier, voir après) et ceux du second pour les 8 de poids fort.

On aurait :

• 
  en vert : DS
  
• 
  en bleu : ST_CP
  
• 
  en rouge : SH_CP
  

2. Programmation du MSP430G2231

La programmation du MSP430 nécessite l’utilisation d’un environnement dédié. On distingue plusieurs environnements. Dans notre cas nous avons eu recours au Code Composer Studio.

2.1 Présentation de l’environnement Code Composer Studio

Code Composer Studio, dont la page d’accueil est illustrée dans la figure IV.8, est un environnement de développement pour msp430 intuitif et bien organisé.


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Il permet essentiellement de programmer les microcontrôleurs msp430, de saisir du code en C et de le compiler. Code Composer Studio ™ (CC Studio) est un environnement de développement intégré (IDE) pour Texas Instruments (TI) des familles de processeurs embarqués. CC Studio comprend une suite d'outils utilisés pour développer et déboguer les applications embarquées. Il comprend des compilateurs pour chacune des familles d'appareils de TI, l'éditeur de code source, projet de construction de l'environnement, débogueur, profileur, simulateurs, systèmes d'exploitation temps réel et de nombreuses autres fonctionnalités. L'IDE intuitive offre une interface utilisateur unique vous emmène à travers chaque étape du flux de développement d'applications. Des outils familiers et des interfaces permettant aux utilisateurs de démarrer rapidement que jamais auparavant et ajouter des fonctionnalités à leurs applications grâce à des outils de productivité sophistiqués.


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Accès rapide à un endroit spécifique du code

Onglet principale de saisie du code source.

Figure IV.6 : Fenêtre principale du Code Composer Studio

Lors de la création d’un nouveau projet il est conseillé de sélectionner la configuration par défaut du msp430G2231 pour assurer le fonctionnement du programme comme le montre la figure IV.7.

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Figure IV.7 : Configuration d’un projet

2.2 Implémentation du programme msp430G2231

  Suite à la compilation de notre projet (intitulé Journal lumineux à base de msp430) un fichier exécutable es tainsi générer d’extension *.c (PFE.c).

C’est ce fichier « PFE.c» que nous allons charger dans le Microcontrôleur pour le rendre fonctionnel. La figure IV.8 montre la compilation réussite de notre code.

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Figure IV. 8 : Vue du code de notre programme


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Le but de notre programme est de traiter l’information envoyé par Labview via le bus de données de l’USB pour pouvoir commander les 74HC595 et par suite les matrices de LED.

3. Commande du journal lumineux via l’interface Labview

Grace au logiciel VI package de National Instrument nous avons introduit les blocs [7] permettant la communication en série avec l’msp430 via le port USB. Ces derniers se résument en trois blocs à savoir :

• 
  Ouvrir la communication série (vitesse, nb de bits de données, nb de bits STOP, contrôle de flux, ...).
  
• 
  Ecrire / Lire les données.
  
• 
  Fermer la communication.
  

3.1 Le Diagramme sur LABVIEW 

Pour permettre une programmation productive, Labview propose l'utilisation de  structures de contrôles au sein d'un diagramme. Nous allons ici présenter la structures de contrôle la boucle for et leurs utilisations. Le diagramme sert à représenter le code de notre application à l'aide du langage G. Nous disposons pour l'édition de ce diagramme de la même palette d'outils que pour la face-avant (l’interface).

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Conversion de la chaine de caractère en tableau.

La saisie de la chaine de caractère.

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L’envoi des éléments du tableau élément par élément.

Figure IV.9: Le diagramme de notre interface

Sur ce diagramme, N représente la taille de la chaine de caractère introduit par l’utilisateur et entre autre le nombre d'itérations de la boucle for.

L'indice 'i' est incrémenté à chaque itération. Dans notre diagramme, le métronome permet de faire une pause entre chaque envoie des caractères du message.

Nous remarquons sur ce diagramme, la présence de trois variables, la première de type chaîne de caractères, la seconde de type booléen et la dernière de type double.

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Ce sont les trois variables qui représentent les objets graphiques que nous avons placées sur l’interface. Ces variables sont directement insérées dans le diagramme lors de leur placement sur l’interface.


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3.2 L’interface sur LabVIEW 

Figure IV.10: La face avant de notre interface

Cette face-avant va nous permettre de mettre au point l'interface utilisateur. Pour ce faire, Labview propose une palette d'outils permettant de manipuler les objets se trouvant sur l’interface, afin de pouvoir disposer les différents terminaux et indicateurs, d'éditer le texte ou d'en rajouter et de modifier les couleurs des composants de cette interface.

Sur l’interface, nous avons choisi de disposer trois terminaux, le premier pour une chaîne de caractère, le second pour un booléen et le dernier pour un nombre réel (double). Les trois terminaux sont des terminaux de contrôle, c'est à dire qu'il permette à l'utilisateur de saisir les données de ces variables depuis l’interface.

Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons présenté les étapes de conception de la carte électronique à savoir la saisie du schéma avec ISIS, le routage avec ARES, la programmation du MSP430 avec Code Composer Studio et l’interface réalisée avec LabVIEW.


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Conclusion générale et Perspective

ans ce projet, nous avons proposé un dispositif matériel et logiciel assurant le journal lumineux.

A travers le premier chapitre de ce rapport, nous avons fait une présentation générale du cadre de travail de l’entreprise.

Le deuxième chapitre a été consacré à l’étude des solutions existantes dans la discipline de journal lumineux et à la présentation du schéma synoptique de notre solution et au choix des technologies adoptées en occurrence le MSP430G2231 en tant que microcontrôleur.

Le troisième chapitre, contient les différentes étapes de la conception et la modélisation du problème de notre solution.

Le denier chapitre est réservé aux configurations des communications entre les différents composants de notre carte électronique et aux tests qui ont permis de valider notre solution.

Comme perspective pour notre travail nous proposons l’ajout d’un Bluetooth en tant que protocole de transmission sans fil.

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Webographie
[1] http://www.datasheetdir.com/74HC595+Shift-registers [Accès le 04/2012].

[2] http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT595.pdf [Accès le 04/2012].

[3] http://www.commentcamarche.net/contents/pc/usb.php3 [Accès le 03/ 2012].

[4] http://embedded-lab.com/blog/?p=2661 [Accès le 05/2012].

[5] http://www-igm.univ-mlv.fr/~dr/XPOSE2004/smarmech/controle.html[Accèsle 04/2012].

[6] http://microprocesseur.wikibis.com/microcontroleur.php [Accès le 06/2012].

[7] https://sites.google.com/site/msp430launchpaddiy/dian-nao-jie-mian-cheng- shi/uart-fan-li3-jie-shou-chuan-songdigital [Accès le 06/2012].

[8] http://www.ni.com/white-paper/11977/en

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Annexes
Annexe A : La structure interne de matrice de LED


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Annexe B : Le schéma de dimension de paquet d’un circuit interne de matrice de

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« Un journal lumineux à base de microcontrôleur msp430, commandé par ordinateur à travers une interface Labview »

Réalisé par : Dabbeche cheima

Résumé

L’objectif de ce projet est de réaliser un journal lumineux pour la société AVOCarbon qui répond aux besoins d’administrateur ainsi que celles de l'entreprise. Cette application à pour but de facilité la communication entre l’administrateur et les ouvriers.

Abstract

The objective of this project is to achieve a society for bright newspaper AVOCarbon that meets the needs of the board and those of the company. This application is intended to ease communication between the administrator and the workers.

ملخص

إحتياجتهم يلبي الذي الشركة عمال على مضيئة الرسائل لعرض مضيئة علامة تحقيق

هو المشروع من هذا الهدف

Mots clés

Microcontrôleur MSP430, matrice de LED et journal lumineux.

PFE 2011/2012