Simulation de deux feux rouge d'un carreffour à l'aide d'un Microcontroleur

LA PROGRAMMATION DES DEUX FEUX ROUGE A L'AIDE DU PIC 16F84A

 

Objectif: fonctionner deux feux rouge par l'utilisation d'un Microcontrôleur avec la possibilité de modification de mode de travail. 

Cahier des charges:  

Il y'a 3 modes de fonctionnement :

     A. fonctionnement du Jour (normal);
     
     B. fonctionnement de Nuit;

     c. Arrêt (les deux feux ne fonctionnent pas );

Les deux feux doivent avoir le fonctionnement synchrones (mode normal) selon le tableau suivant (Figure: 2):

 

Figure: 2

 
1.Simulation par le programme ISIS:

 Les deux feux rouge (TRAFFIC LIGHTS ) sont branchés directement au PIC 16F84A avec le port B qui comporte 8 broches entrées/sorties. Tel que :

- Le FEU 1 est brancher aux broches : RB4,RB5 et RB6;

- Le FEU 2 est brancher aux broches : RB1,RB2 et RB3;

-On branche un bouton poussoir à la broche RB0/INT , cette broche qui va nous permet de basculer entre les différents modes de fonctionnement.

Figure: 3

 2.Programmation par le programme MicroC for PIC:



 int i;
 int j=0;

/////////////////////////////////////////
 void interrupt(){
                   j++;                   // fonction Interruption
                  if(j==3) j=0;
                   intcon.f1=0;
                   i=3;
                  }
                 
//////////////////////////////////////





void fjour(){                        //fonction de feu rouge du jour
             portb=0b01000010;
             delay_ms(200);
             for(i=0;i<3;i++){
                          portb=0b00000010;
                          delay_ms(100);
                          portb=0b01000010;
                          delay_ms(100);
                          }
if(j==0){
             portb=0b00100000;
             delay_ms(100);
             portb=0b00011000;
             delay_ms(200);
       }
         for(i=0;i<3;i++){
                          portb=0b00010000;
                          delay_ms(100);
                          portb=0b00011000;
                          delay_ms(100);
                          }
             portb=0b00000100;
             delay_ms(100);
             }


 
///////////////////////////////////////



void fnuit(){                 //fonction de feu clignoté de la nuit
             portb=0b00100100;
             delay_ms(100);
             portb=0b00000000;
             delay_ms(100);
             }

 
//////////////////////////////
 
void fstop(){                       // fonction d’arrêt
             portb=0;
     }

/////////////////////////////////

 
void main() {       
              
              trisb=1; //RB0 en entrée et les 7 bits qui restent en sortie
              portb=0;

              intcon=0b10010000;
              option_reg=0b11000000;
             
              for(;;){
                      if(j==0) fjour();
                      if(j==1) fnuit();
                      if(j==2) fstop();
                      }
             } 

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Arduino

Qu'est ce qu'un ARDUINO ?

L'Arduino est un circuit électronique sur lequel se trouve un microcontrôleur qui peu jouer le rôle d'un directeur de fonctionnement automatiques des appareils électroniques et d'autres composantes électroniques (des leds , porte usb,etc...).Il peut se programmé à l'aide d'un langage informatique (C/C++),afin de réalisé des taches très diverses dans plusieurs domaines comme le contrôle des appareils domestiques,et aussi au domaine de la robotique.

ARDUINO

Il représente un meilleur environnement de création des systèmes électroniques techniquement plus avancés.

Parmi les avantages qui laissent les utilisateurs à pensé de travailler par l'Arduino :

•   L'adaptabilité:arduino fonctionne avec Windows,Linux,Mac-Os.
•   La simplicité: l'environnement de développement est facile d'utilisation pour les débutants.
•   Les "Shield"ou les boucliers: ce sont des cartes arduino supplémentaires qu'on ajoutent parfois à l'arduino pour augmenté les possibilités d'utilisations ; comme la carte wifi etc ...   
•  Le prix  

Arduino se trouve sous plusieurs versions (produits), mais pour les gens qui veulent commencer à l'utiliser , il est préférable de choisir l'Arduino Uno, par ce qu'il est le plus basique.   

Arduino Uno

• Description de la partie materielle :

Micro-contrôleur	ATmega328
Tension de fonctionnement	5 Volt
tension d'alimentation	Recommandée = 7 à 12V limites = 6 à 20 V
Entrées/sorties numériques	14 dont 6 sorties PWM
Entrées analogiques	6
Courant max par broches E/S	40 mA
Courant max sur sortie 3,3V	50 mA
Mémoire Flash	32 KB dont 0.5 KB utilisée par le bootloader
Mémoire SRAM	2 KB
mémoire EEPROM	1 KB
Fréquence horloge	16 MHz
Dimensions	68.6mm x 53.3mm

Description de la partie logicielle :

langage Arduino est basé sur le langage C/C++ , avec des fonctions et des librairies spécifiques à l'Arduino .

Le logiciel qui va nous permet de traduire du langage informatique ,  vers un langage langage machine afin que la machine qui va le lire puisse le comprendre.ce logiciel est appelé :

« Arduino IDE »

• L’utilisation de l'Arduino :

L’utilisation des cartes Arduino est simple :

1- Écrire votre programme sur logiciel  « Arduino IDE », vérifiez-le puis connectez la carte Arduino à l’ordinateur via le câble USB.

2-  mettez en place vos composants et reliez-les à la carte .

3- cliquer sur le bouton " téléverser ",le programme commence s’exécuter en boucle .

Mais il y'a aussi une méthode pour faire la simulation sans passés à la pratique ,on utilisant programme important s'appelle "PROTEUS ISIS ", qui nous permet de faire des montages avec Arduino et les programmer facilement .

• Regarder la description dans la vidéo suivant:

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Les Semi-conducteurs (épisode 3) : La Jonction PN polarisée

La Jonction PN polarisée 

1- Polarisation directe :

Si on excitent la jonction PN  par un générateur de tension V,de façon à ce que la borne (+) est reliée à la région P.et la borne (-) est reliée la région N .

•  La barrière de potentiel devient plus faible et sa valeur devient:

•  la zone de transition diminue,et la probabilité de diffusion des porteurs majoritaires augmente
• le courant de diffusion augmente et devient plus grand devant le courant de saturation ,ce qui donne un courant totale important qui augmente avec V tel que:

                 >> Donc la jonction PN conduit en sens direct .

 2-Polarisation en Inverse: 

Si on excitent la jonction PN  par un générateur de tension V,de façon à ce que la borne (-) est reliée à la région P.et la borne (+) est reliée la région N .

•  La barrière de potentiel devient plus important et sa valeur devient:

•  la zone de transition devient plus grande ,les porteurs sont incapable de franchir la zone .
• le courant de diffusion devient plus faible (presque nul) ,donc le courant  totale devient très faible (presque nul) par ce que Is est de quelques "µA" (courant très faible).

                >> Donc la jonction ne conduit pas en sens inverse , on dit qu'elle est bloquée.

Remarque:

La jonction PN représente la description des propriétés du fonctionnement d'une diode.   

 

               

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Les Semi-Conducteur (épisode 2) : Jonction PN

 Jonction PN

Définition de la jonction: c'est la mise en contact de 2 barreaux de semi-conducteur  extrinsèque de type opposé (P avec N),la surface de séparation entre les 2 régions est appelée Jonction PN.

remarque:

- Pour le semi-conducteur de type N,les électrons sont des Majoritaires (plus nombreux)que les trous qui sont Minoritaires.

-Pour le semi-conducteur de type P,les trous sont des Majoritaires (plus nombreux)que les électrons qui sont Minoritaires.

- A l'état initial : (voir la figure si-dessous )

-Autour de la jonction  PN les électrons qui ont une concentration très élevée dans la région N diffusent vers la région P pour se combiner avec ses trous et de donner une zone qui ne contient pas des porteurs de charges mobiles appelée Zone de Transition (ou de Déplétion),qui contient juste les ions fixes de chaque région.Ces ions créent un champ électrique appelé champ de diffusion dirigé de la région N vers la région P qui entraîne l’existence d'un potentiel électrique Vd (potentiel de Diffusion) en absence d'un générateur externe( pour le Si par exemple, Vd = 0.7 Volt).

-A l'état d'équilibre:(voir la figue suivante) 

 Les courants dans la jonction:

-Certain éléctrons majoritaires de la région N qui abordent la zone de transition peuvent la traverser vers l'autre région sous l'effet de la température  ambiante d'où l'apparition du courant Id(courant de diffusion).

-les porteurs minoritaires de la région P qui aborde la zone de transition sont accéléré par le champ Ed vers l'autre région .Il en résulte le courant de Saturation Is.

- Le courant à l'extérieur du semi-conducteur est nul; Id + Is = 0.

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Les Semi-Conducteurs ( épisode 1) : Introduction

Le Semi Conducteur :

C'est un matériau qui peut être soit un conducteur ou un isolant électrique selon la température et selon la tension d'excitation.Les dispositifs électroniques comme la diode, le transistor ont fabriqué à base de semi conducteur,parmi les matériaux les plus utilisés dans la fabrication de ses dispositifs il y'a le Silicium (Si),le germanium (Ge)...

Il y'a 2 types de semi conducteurs : Intrinsèque et Extrinsèque;

1. Un Semi-Conducteur Intrinsèque est un solide cristallisé sans défaut de structure.Dans le cas du Silicium (Si:4 électrons de valence), chaque atome de Silicium met en commun avec les 4 atomes voisins une liaison .A la température ambiante le nombre de porteurs de charges est très faible ce qui donne une mauvaise conduction , c'est pour cette raison que le Semi Conducteurs Intrinsèques n'intervient pas dans la fabrication des dispositifs à Semi Conducteurs.
   
2. Le Semi-Conducteur Extrinsèque est un Semi Conducteur Intrinsèque au quel on introduit des impuretés (des atomes étrangère );c'est le Dopage.

• Il y'a 2 types de dopage qui donnent 2 types de Semi Conducteur Extrinsèque Négatif et Positif, selon l'impuretés introduites. Si on prend notamment le cas du Si (4 électrons).

Semi Conducteur Extrinsèque type N:

l'impureté introduite c'est par exemple;Phosphore (P:5 électrons de valences).
chaque atome de P va mettre en liaison de 4 électrons  avec les  4 atomes Si voisins et un electron reste seul (electron célibataire ) cet electron qui va se manifester comme un porteur de charge (-) et P devient ion positif (+).
Le Semi Conducteur Extrinsèque de type N est caractérisé par le nombre important de porteurs de charges (-) (électrons libres).

Semi Conducteur Extrinsèque de type P :

L’impureté introduite c'est le Bore (B: 3 électrons de valences)
Le Bore va mettre 3 liaisons avec les 3 atomes de Si voisins,et fixe un electron de la 4ème  atome Si est devient un ion négatif ,l'electron perdu par le 4ème atome de Si produit un défait qui joue le rôle d'un porteur positif de charge (trou).
Dans le Semi Conducteur Extrinsèque de type P il y'a un nombre important de porteurs de charges (+) (des trous).

Donc on peut dire que le Semi Conducteur Extrinsèque porte un nombre important de porteurs de charges (+ positive ou - négative),ce qui donne une conduction importante.
Mais on n’utilisent pas le Semi Conducteur Extrinsèque directement dans la fabrication des composantes électroniques .
Il y'a une technique qui est la base de la fabrication de composantes .Cette technique s'appelle la jonction PN.
.a suivre dans la poste--->> le SemiConducteur  (épisode 2): Jonction PN.

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les fibres optiques

Qu'est-ce que la fibre optique ?

Les fibres optiques sont des petits fils  en plastique ou en verre , qui peut transmettent des signaux (ex:des données) sous forme de lumière (des ondes électromagnétiques) . 

L'importance du fibre optique c'est que le passage des données  se fait presque sans atténuation ,contrairement aux câbles de cuivres par "l’effet Joule" les données subissent des atténuation importantes.

         La découverte du fibre optiques est basé sur les théories de l'Optique Géométrique

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