Sommaire Présentation de la maquette Stratégie pédagogique Une fiche élève du TP Éléments d’évaluation formative Une fiche de synthèse élève sur la séquence Éléments d’évaluation sommative perspectives

Synoptique de la maquette Mesure de hauteur de neige Température extérieure Stockage des mesures Envoi des données Gestion des mesures Horloge temps réel Affichage maintenance Pluviométrie (option) Vitesse du vent (option)

Principe de l’anémomètre

Mesure de la température (DS1621) Utilisation du bus I2C (Inter Integrated Circuit) La température est codée sur 9 bits La résolution du capteur est de 0,5°C

Organigramme de communication

Communication sur le BUS I2C Premier octet envoyé MSB Premier octet envoyé MSB Premier octet envoyé MSB SDA 11100 soit 25 11010 soit 26 11000 soit 24 SCL

Mesure de distance Capteur à ultrasons

Organigramme de la mesure de distance

Chronogramme des signaux 284 pour 19,5 cm Valeur données 284 x 4 = 1,1 ms Signal trigger pulse Signal Echo pulse Largeur de l’impulsion = 1,1 ms

Résultats de mesures Temps de propagation = 2 x D / V Mesures sur le capteur de distance à ultrasons valeur de largeur d'impulsion donnée par le microprocesseur Distance réelle en cm largeur mesurée à l'oscilloscope (en µs) temps de propagation de l'onde sonore (en µs) 570 40.4 2400 2356 847 60.7 3550 3540 284 19.5 1200 1137 417 29.3 1750 1709 vitesse du son à T=21°C 342.9 m/s Temps de propagation = 2 x D / V

Carte d’acquisition

Organisation annuelle Classe de première CI1 GE CI3 GE CI0 GE CI 10 GE CI11 GE CI1 GM CI2 avec CI4 GM Classe de terminale CI8 GE CI9 GE CI10GE CI11 GE CI12 GE CI6 GM CI5 GM CI7 GM

Rotation des binômes Les élèves seront par binôme sur chaque TP Rotation sur un ou deux centres d’intérêts Utilisation de plusieurs systèmes Pour traiter un ou deux centres d’intérêt

Axes principaux de la formation La chaîne d’information (I) La chaîne d’énergie (E) L’analyse fonctionnelle (AF) La représentation et la schématisation (R)

Démarche pédagogique Partir d’une situation concrète Arriver à acquérir des notions abstraites pédagogie inductive 4H cours / semaine en GE 2h TP 1h Cours + synthèse 1h TD

Positionnement de la séance Domaines étudiés Analyse fonctionnelle Analyser le besoin Analyser le produit L’énergie Alimenter Distribuer Convertir Transmettre, adapter Protéger L’information Acquérir Communiquer Un projet pluritechnique Représenter Schématiser Projet pluritechnique encadré Traiter

Planning de la séance proposée CI10 étapes Prof Élèves matériels Moyens documents Compétences 1 2 mn Rappel du centre d’intérêt Écouter Écouter Questionner Répondre S’interroger 2 3 mn Vérification rapide des pré-requis. Questionner 3 1 mn Rappel des consignes de travail. Écouter Questionner Lancer l’activité Chaque élève par binôme se positionne sur chacun de leur système 4 1 mn Station Capteur DS1621 Capteur DS1620 Supports documents constructeurs sur Intranet + doc papier si nécessaire Vérifier en tournant sur les systèmes l’acquisition des compétences demandées Evaluation formative Répondre aux questions Poser des questions Réponses à la problématique 5 50 mn Identifier constituants Schéma-bloc Éléments transformés Caractériser entrées/sorties Configurer le produit Générer le programme tester 6 5 mn Bilan de la séance Recadrer en fonction des problèmes récurrents Écouter. Questionner Bilan des problèmes

Séance développée Un programme de lecture d’un octet sur le BUS I2C Terminale S option SI CI10 / I2 Séance : Structure d’un microcontrôleur Support : Station météo Déroulement de la séquence TP n°10.2.3 Durée : 1h Pré-requis : Lecture d’une documentation constructeur MSB et LSB Représentation dans le système binaire Complément à 2 Centre d’intérêt : CI10 Traitement de l’information Axe : I2 Thématique : Structure et principe de fonctionnement d’un système à base de carte microcontrôleur Savoirs et savoir-faire associés : A.2 L’analyse fonctionnelle interne B.41 Le système de traitement intégré dans la chaîne d’information B.42 Les systèmes programmables B.421 Structure fonctionnelle et matérielle B. 422 Structure logicielle On donne : le système complet à base de microcontrôleur. Un afficheur, un capteur de température DS1621 et DS1620 Un programme de lecture d’un octet sur le BUS I2C Indicateurs d’évaluation : Décrire une structure fonctionnelle Savoir relever les contraintes de compatibilité des signaux échangés Identifier et régler des paramètres Relier les différents périphériques à la carte µC Tester le bon fonctionnement Compétences attendues : Identifier les différents constituants matériels de la chaîne d’information et les fonctions techniques réalisées, Analyser l’organisation fonctionnelle de la chaîne d’information et en établir un schéma bloc (fonction assurée et flux de données), Identifier les éléments transformés et les flux (énergie, informations), Lister et caractériser les entrées et les sorties, Générer automatiquement le programme et l’implanter dans le système cible, Configurer le produit et le faire fonctionner, Tester le fonctionnement.

TP lecture du capteur DS1621 1. Identifie les différents constituants matériels nécessaires de la chaîne d’information Capteur de température 2. Fonctions techniques & schéma T° de l’air En °C Afficheur LCD PC Capteur de température Afficheur LCD Carte microcontrôleur microcontrôleur

TP lecture du capteur DS1621 3. Identifie sur le schéma structutel et entoure chaque composant d’une couleur différente le capteur DS1621 La connexion à l’afficheur L’arrivée de l’alimentation du système Alimentation Microcontrôleur Afficheur LCD Trace des flèches pour relier les composants Capteur température

TP lecture du capteur DS1621 4. Choix du capteur : On souhaite utiliser le capteur qui permet d’utiliser le minimum d’entrées/sorties du microcontrôleur ? Parmi les deux capteurs proposés DS1621 et DS1620, lequel faut-il choisir ? Justifier ta réponse.

TP lecture du capteur DS1621 5. Propose les entrées/sorties à utiliser sur le microcontrôleur. 6. Quelle est la plage de température possible par le composant choisi ? 7. Quelle est la résolution donnée par le capteur ? 8. Sur combien de bits sera codée la température ? 9. Comme la communication se fait par envoi de paquets de 8bits (1 octet), combien de paquets est-il nécessaire d’envoyer pour la mesure d’une température ? two byte transfer

TP lecture du capteur DS1621 10. Quelles est la tension maximale du niveau haut sur le DS1621? 11. Quelle est la tension maximale sur l’entrée/sortie d’une patte du µC? Tension max= 5V

TP lecture du capteur DS1621 12. Est-ce que les composants µC et DS1621 peuvent être connectés? Oui, chacun travaillant en TTL 0/+5V 13. Quel est l’ordre d’envoi des octets ? MSB et ensuite LSB ou l’inverse ? The data is transmitted through the 2–wire serial interface, MSB first. (page 2) 14. Si on envoie que le MSB, quelle est alors la précision de la mesure ? Since data is transmitted over the 2–wire bus MSB first, temperature data may be written to/read from the DS1621 as either a single byte (with temperature resolution of 1°C). (page 4)

TP lecture du capteur DS1621 15. Comment est codée la température de +14°C en binaire ? 00001110 16. Quelle est l’utilisation des pins 5, 6 et 7 de votre composant ? Adressage physique 17. Propose une configuration de ces pins, comment les règles-tu ? On à 3 bits donc 23 = 8 possibilités d’adressage ex:&B101 18. Quelle commande doit-on envoyer au composant pour lire la température ? Read Temperature [AAh] (c.f. doc)

TP lecture du capteur DS1621 Lecture d’une donnée Voici l’organigramme pour: Écriture d’une donnée 19. Réécrit l’organigramme pour répondre complètement au cahier des charges

TP lecture du capteur DS1621 20. Lance le logiciel PICBASIC STUDIO 21. Ouvre le programme « DALLAS_TEMP.BAS » qui se trouve sur le serveur de l’établissement Dans eleves$\terminale\SI\station_meteo 22. Modifie le programme 23. Connecte le capteur à la carte d’acquisition Attention aux connexions! 24. Télécharge et test ton programme

TP lecture du capteur DS1621 25. Combien d’octets sont nécessaires pour obtenir la résolution voulue? 2 octets 26. Comment est codée la température de +12,5°C en binaire ? Code de 12,5 donne 2 octets 00001100 10000000

TP lecture du capteur DS1621 27. Quelle est la valeur de l’octet renvoyé par le DS1621 pour une température (T entier relatif): T,0°C T,5°C Octet envoyé = &H00 Octet envoyé = &H80 28. Quelle est la condition de test à réaliser pour afficher à la suite de T soit: ,0 degres C ,5 degres C &H80

TP lecture du capteur DS1621 Pour recevoir les octets, le microcontrôleur doit renvoyer un accusé de réception (Acknowledge) au capteur DS1621 29. Réécrit ton organigramme pour répondre au cahier des charges en utilisant la procédure ACK

TP lecture du capteur DS1621 30. Réalise tes essais et consigne sur ta feuille de réponses la méthode que tu as utilisée ainsi que les résultats obtenus N’oublie pas de noter aussi les erreurs et corrections effectuées

Test actuel sur un prototype

Évaluation formative Les élèves complètent une fiche de position de leurs compétences Le professeur relève dans un tableau les compétences des élèves Et leurs évolutions Compétence atteinte Compétence Partiellement atteinte Compétence Non atteinte

Synthèse de la série de TP Les binômes en fin de série de TP qui portent sur le même centre d’intérêt font le bilan suivant : Réécriture de leur problématique Explication de leur démarche Les difficultés qu’ils ont rencontrées Qu’est-ce qu’ils ont appris ? Les résultats obtenus

Travaux dirigés 1. Comment est codée la température de -12,5°C en binaire ? On utilise le complément à 2 de 12 et on rajoute l’octet &H80 00001100 11110011 11110111 Complément +1 Code de 12,5 donne 11110111 10000000 2. Propose un organigramme pour afficher la valeur signée en décimale

Sujet de l’évaluation sommative

Evaluation sommative (critères)

Perspectives Utilisation de la communication par radio Utilisation d’un anémomètre de Degréane Utilisation d’une girouette Degréane Utilisation d’un pluviomètre pour la fonction comptage Utilisation d’une PT100 en mesure 4 fils et XTR105 Création d’une séquence pédagogique Utilisation du capteur WTX510 de Vaisala Interfaçage avec un boîtier RS485/Ethernet

Merci de votre attention

générateur de courant = 1 mA U3 = k  k = 0,1 V.°C-1

Convertisseur simple rampe

Translateur 0 / 5V

Portée visuelle de piste

Amplificateur d’instrumentation Taux de réjection de mode commun TRMC amélioré τ=Ad/Amc Common-Mode Rejection Ratio CMRR

Caractéristiques de MIRA Nombre de voies de mesure : 5. Affectation des voies : variable avec l'application. Capacité mémoire : 128 KO maximum. Résolution: 12 bits + signe. Alimentation : externe (panneau solaire ou secteur + batterie) Tension : 12 V = Consommation : <1,5 W Conditions d'utilisation : Gamme de température : -25°C à +60°C Taux d'humidité : 100% Sauvegarde des mémoires et de l'horloge temps réel : 2000 heures. Capacité de stockage des données: Variable en fonction du nombre de conditionneurs Produit jours-capteurs = 60 à 240 selon équipement mémoire