La carte électronique free-dcc-2008 et une souris qui permet de contrôler le réseau








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A chaque front positif (passage du niveau bas au niveau haut) d’horloge sur CK ; la donnée présente en entrée est mise dans la première bascule (carré en haut à gauche) alors que l’ancienne donnée de la 1ere va en 2 … Les données se décalent donc. Lorsque la patte L pour Load (chargement) est à l’état haut alors les données des bascules de décalages sont copiées dans les bascules de sorties qui se retrouvent sur les pattes O1 à O8. Au niveau bas, les sorties sont mémorisées et indépendantes de l’état des bascules de décalages. Hz permet de d’activer les sorties lorsqu’il est à l’état haut, nous le mettrons donc à l’état haut. La patte S2 permet de chaîner les registres à décalage en la connectant à l’entrée du registre suivant. Nous n’utiliserons pas S1. Nous utiliserons donc les 4094 comme suit :

  • Décalage des données présentées sur l’entrée avec des impulsions sur l’horloge

  • Transferts des données sur les sorties avec une impulsion sur la patte Load.

Pour le registre des entrées, nous laisserons Load à l’état haut afin d’économiser une patte car ce n’est pas gênant de voire les données se déplacer en sortie alors que c’est inacceptable pour les 2 autres groupes de registres.

== Les optocoupleurs == (TIL111 / TLP504A)
Un optocoupleur se compose d’une LED qui lorsqu’elle est alimentée, éclaire un phototransistor qui devient passant. Cela permet d’isoler électriquement les 2 parties de l’optocoupleur et donc du montage associé. Dans notre cas, ils seront utilisés dans ce montage pour réaliser des capteurs de courant. On trouve des optocoupleurs simples ou multiples.

== Le driver de LEDs == (MAX7219)
Les MAX7219 ou 7221 permettent de piloter 64 LEDs.

DO SG SDPSE SC +5 I SG SB SF SA CLK +led: SEGA,B,C,D,E,F,G,DP

24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 -led: L0,1,2,3,4,5,6,7

# # # # # # # # # # # # données prisent en compte sur front montant de CLK (D15 a D0)

#################################### - validation par pulse positive LD (7219)

# MAX7219 / MAX7221 # - mettre CS\ a 0 durant transmission (7221)

#################################### Réglage de l'intensité par registre et R entre +5 et I (ex 10k)

# # # # # # # # # # # #

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12

DI L0 L4 MM L6 L2 L3 L7 MM L5 M1 LD(CS\)
Les MAX7219 ou 7221 permettent de piloter 64 LEDs en matriciel. C'est-à-dire qu’il faut mettre les LEDs entre un segment (A-G+DP) et une ligne (L0-7). La communication se fait par une liaison série synchrone SPI comme dans le cas du 4094 grâce aux pattes DI / CLK / LD. Il est possible de chaîner d’autres circuits grâce à la sortie DO mais nous n’utiliseront pas cette possibilité car 64 LEDs, cela fait déjà beaucoup. Le réglage de l’intensité lumineuse maximale se fait par une résistance à mettre entre +5V. Il est ensuite possible de diminuer cette intensité avec des commandes. Il est impératif de monter un condensateur chimique de 10uF sur les broches d’alimentation pour que le circuit fonctionne correctement.

== L’afficheur LCD standard ==

(non utilisé actuellement)
L’afficheur LCD que nous utiliserons est un modèle standard de 2 lignes de 16 caractères rétroéclairé.

+---------------------------------------------------------+

| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 |

| GND-5V-ADJ-RS-RW-E-D0-D1-D2-D3-D4-D5-D6-D7-BL5-BLGND |

| +-----------------------------------------------------+ |

| | | |

| | 2L x 16C | |

| | | |

| +-----------------------------------------------------+ |

+---------------------------------------------------------+
L’afficheur s’alimente en 5V entre les pattes 5V et GND (masse)

Le contraste se règle sur ADJ

Pour le rétroéclairage, il suffit de mettre du 5V entre BL5 et BLGND en ayant pris soin de rajouter une résistance de protection pour les LEDs de rétroéclairage. Choisissez cette résistance en fonction de vos besoins, pour ma part, j’ai choisis 120ohms.

La commande d’un tel LCD est facile, il suffit de mettre une commande ou donnée sur le bus de donnée D7-D0, de choisir avec RS s’il s’agit d’une commande ou d’un caractère à afficher, de sélectionne l’écriture en mettant la broche RW à la masse puis en envoyant une impulsion sur la broche E.

Les commandes permettent d’initialiser le LCD, afficher le curseur et le déplacer …

Il est à noter que pour gagner quelques fils, il est possible de commander l’afficheur en mode 4 bits. Dans ce mode les pattes D0-D3 ne sont pas utilisées et les échanges sont 2 fois plus longs car il faut alors 2 transferts de 4 bits par D4 - D7 pour faire un transfert de 8 bits

== Les circuits d’interface I2C numérique et numérique == (PCF8574 / PCF 8591)

(non utilisés actuellement)
Le bus I2C permet de contrôler un ensemble de circuits compatibles I2C avec seulement 2 fils nommés SDA (Data) et SCK (Horloge). Dans notre cas, ce sera bien entendu la centrale qui pilotera ce bus. Sur un bus I2C chaque composant à une adresse qui se compose d’une partie fixe liée au circuit et d’une partie réglable par la mise à la masse ou au +5V des pattes d’adresses. Ce bus est conçu pour avoir une longueur de quelques mètres tout au plus. Mais par diminution de la résistance de pull-up de SDA, comme dans notre cas,il est possible d’augmenter cette portée à 10m. Ensuite il faudrait modifier le logiciel pour baisser la vitesse. Une caractéristique intéressante du bus I2C est qu’il est possible de brancher et débrancher les circuits du bus sans couper l’alimentation.
Nous utiliserons les circuits suivants :

- PCF8574 : interface d’entrées/sorties qui permet de disposer de 8 entrées/sorties (adresses : 32-39 )

- PCF8574A : Idem mais avec d’autres adresses (adresses : 56-63 )

- PCF8591 : convertisseur analogique/numérique qui permet de mesurer jusqu’à 4 tensions (adresses 68-75 )

+5 SDASCKINTP7 P6 P5 P4

16 15 14 13 12 11 10 09

# # # # # # # #

########################

# PCF8574 # adresse de base 0100+A2A1A0+R/W#

######################## adresse de base version A 0111+A2A1A0+R/W#

# # # # # # # #

01 02 03 04 05 06 07 08

A0 A1 A2 P0 P1 P2 P3 MM
Ce circuit permet de lire ou écrire sur 8 entrées/sorties P0 à P7. Chaque port dispose d’une pull-up.

Les sorties sont à collecteurs ouverts, elles sont donc assimilables à des interrupteurs qui peuvent relier la masse pour l’état 0. L’état 1 étant assuré par les pull-up.

Reste ensuite l’alimentation et les signaux I2C SDA et SCK ainsi que les pattes de sélection d’adresse du circuit. La broche INT quand à elle peut être utilisée pour signaler le changement d’état des entrées, mais comme cela rajoute un fil, elle n’est pas utilisée.

+5 OUTREFAMMEXTOSCSCKSDA adresse de base 1001+A2A1A0+R/W#

16 15 14 13 12 11 10 09 oscillateur interne EXT=MM OSC=NC

# # # # # # # # plage 5V REF=+5 AMM=MM

########################

# PCF8591 # reg: 0.OUTON.INCONFx2.0.autoinc.INFIRSTx2

######################## INCONF: 00=4MC, 01=3Min3, 10=2MC+1DIFF, 11=2DIFF

# # # # # # # # INFIRST:canal a convertir durant le mot après du mot d'adresse

01 02 03 04 05 06 07 08 le mot après le mot d'adresse vient de la conversion précédente

IN0IN1IN2IN3A0 A1 A2 MM a la mise sous tension config a 0.0.0.0.0.0.0.0
Ce circuit permet de mesurer les 4 tensions présentes sur les pattes IN0 à IN3.

Il peut également sortir une tension sur la sortie analogique OUT.

La plage du convertisseur analogique numérique se règle avec Ref et AMM, nous choisirons (5V et masse).

Nous utiliserons l’oscillateur interne pour les conversions (donc EXT à la masse et OS non connecté)

Reste ensuite l’alimentation et les signaux I2C SDA et SCK ainsi que les pattes de sélection d’adresse du circuit.


== L’adaptateur de niveau RS232 == (MAX232)
Le MAX232
La RS232 est une liaison standard qui remonte à l’origine du PC. Elle permet de transférer des informations entre un PC et tout type d’appareil. Sur cette liaison, les informations transitent en série c’est à dire les unes après les autres. Pour en savoir plus regardez sur Internet. Nous utiliserons cette liaison pour commander notre carte à l’aide du PC. Les PC en possèdent généralement 2 accessibles chacune grâce à un connecteur à 9 points mâle (DB9) à l’arrière du PC. Les vieux ordinateurs possèdent un connecteur à 9 points mâle et un connecteur à 25 points mâle (Ne pas confondre avec le port parallèle qui lui est à 25 points femelle). Les numéros des pattes sont gravés sur les connecteurs DB et on à :


  • TX PC DB9: patte3 DB25:patte2

  • RX PC DB9: patte2 DB25:patte3

  • GND DB9: patte5 DB25:patte7


Les autres pattes ne seront pas utilisées.

Le MAX232 permet d’adapter les signaux RS232 12/-12V aux signaux 0/5V du UC. Ce composant fabrique le +12V et –12V (en fait du +9 et –9) à partir du 5V de la carte en utilisant une pompe de charge qui nécessite 4 condensateurs. Le MAX232 possède 2 émetteurs et 2 récepteurs. La figure suivante présente ce composant :


Nous n’aurons besoin que d’un émetteur et d’un récepteur, par exemple ceux qui sont placés entre les pattes 10,7 et 8,9. Les connections suivantes devront être réalisées entre le UC et un connecteur DB9 à raccorder au PC. Les numéros des pattes sont marqués sur les connecteurs 9 points.


UC TX -- > (10)MAX232(7) -- > DB9(2) PC RX

UC RX < -- ( 9)MAX232(8) < -- DB9(3) PC RX

Masse de la carte ----------- DB9(5) GND

== Le microcontrôleur == PIC16F876A

La famille PIC
Le UC est un véritable ordinateur qui tient sur une puce. Il exécute un programme contenu dans sa mémoire interne et utilise ses entrées et sorties pour contrôler la carte. Le UC possède également des périphériques internes comme un convertisseur analogique numérique qui servira à convertir les tensions en sortie des potentiomètres en valeurs numériques, un contrôleur rs232 utilisé pour communiquer avec le PC… Ce UC fait partie de la famille PIC fabriquée par Microchip. Toute la documentation sur ces UC peut être trouvée sur le site web du fabricant http://www.microchip.com . Les PIC sont des UC très populaires et faciles à se procurer et à programmer. Aussi beaucoup de sites web leurs sont dédiés et trouver des informations et de l’aide est toujours possible. Je conseille par exemple de lire les excellents cours de BIGONOFF sur le site : http://www.abcelectronique.com/bigonoff . La famille des PIC compte de nombreux composants dont les plus connus sont sans doutes les PIC16F84 et PIC16F876.

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