Préliminaires, mise en bouche

Cher lecteur, comme déjà précisé, il ne s’agit pas ici de vous apprendre à mettre en service l’environnement de programmation d’un Arduino. D’une part parce que « tout » est actuellement disponible sur Internet concernant cette facette du développement sur microcontrôleurs, mais d’autres parts, si vous possédez ou achetez un Arduino UNO c’est que probablement vous êtes déjà autonomes dans ce domaine. Nous allons uniquement effleurer le très vastes domaine du mesurage, et ce de façon ludique. Ce document associé aux listages de nombreux programmes est un bonus gracieusement mis à votre disposition. Une petite friandise informatique en quelques sortes. On suppose ici que vous savez utiliser l’éditeur de texte de l’I.D.E. et que téléverser du code compilé dans Arduino confine pour vous à de « la routine ».

S’il est un domaine pour lequel l’ATmega328 s’avère particulièrement convivial, c’est bien celui des mesures analogiques, ou des mesures relatives au déroulement du temps. Avec ses cinq convertisseurs Analogiques Numériques internes indépendants, il devient presque élémentaire avec Arduino d’effectuer des mesures en tous genres, et ce d’autant plus que le compilateur C nous affranchit de l’écriture compliquée en binaire ou en assembleur pour élaborer des procédures de calculs. Un simple Arduino Uno, ou mieux, un petit module plus simple deviennent des outils rêvés pour se concocter des appareils de mesures à notre souhait. Ce petit document résume quelques expériences pour développer divers petits projets, avec pour aboutissement un multimètre « universel » compact et aussi polyvalent que possible. Comme chaque aspect des mesures envisagé est abordé autant au point de vue théorique, que sous l’aspect pratique et celui de la programmation, chacun pourra s’en inspirer pour étudier du « personnalisé ». Dans une première étape nous allons graduellement analyser différents types de mesures, la sortie des résultats étant effectuée sur la ligne série USB du module Arduino. Ainsi, mis à part quelques composants élémentaires, on pourra disposer déjà d’un appareil complet … pratiquement sans bourse déliée. L’aboutissement de ces diverses études élémentaires consistera à étudier un appareil complet totalement indépendant avec affichage sur un écran à cristaux liquides pourvu de deux lignes de 16 caractères.

Les variantes envisagées

Compte tenu des nombreux produits disponibles en magasin, plusieurs pistes sont envisageables. Si vous disposez d’un Arduino UNO et d’un « Shield » LCD, (Voir la Fig.1) vous pouvez parfaitement transformer ce couple en un mini laboratoire, et vous passer de la version « Ligne série USB ». L’assemblage des deux modules alimenté à part de votre P.C. sera déjà totalement autonome, sans pour autant engager des frais supplémentaires. Naturellement, un programme adapté est fourni avec le document relatif à « l’approche LCD ». Mais l’intégralité de l’étude à été contrainte par l’optique de finaliser par un appareil très compact utilisant un KIT fréquencemètre montré sur la Fig.2 dont le microcontrôleur permet d’évaluer la taille. Plus petit qu’un ARDUINO UNO ce module est conçu pour fournir les valeurs sur un afficheur LCD de deux lignes à seize caractères chacune. Sur la Fig.2 l’afficheur n’est pas visible car situé de l’autre coté du petit circuit imprimé. Enfin, pour les fanas de la miniaturisation à outrance, la Fig.3 présente une autre possibilité, car le minuscule circuit imprimé est à peine plus grand que l’ATmega328 qui permet d’en évaluer l’échelle. Mais ce dernier n’est pas équipé du « boot loader » qui assure le téléversement du programme. Il faut un Arduino UNO pour réaliser cette opération. Ces diverses possibilités qui du reste n’ont rien d’exhaustif nous montrent à l’évidence les innombrables variantes offertes par les microcontrôleurs de la famille AVR® dont le succès mondial n’est plus à démontrer.

Fonctions prévues sur le mini laboratoire

Véritable couteau Suisse pour électronicien, l’appareil envisagé sera capable d’effectuer des mesures très variées, mais également de générer des signaux « carrés TTL » à la demande. Pour vous mettre l’eau à la bouche, voici la liste des fonctions prévues sur la version « Ligne série USB ». Son grand frère de type LCD sera pourvu des mêmes options, mais il sera également complété par la possibilité d’afficher les tensions sous forme d’un « ruban » analogique. Voici le programme :

Dans un projet à base de microcontrôleur la répartition judicieuse des Entrées / Sorties est une phase impérative qui conditionne directement la difficulté rencontrée lors du développement logiciel. Le tableau donné ci-dessous résulte de nombreux compromis. Il est forcément compatible avec les branchements réalisés sur le petit KIT fréquencemètre mais ne doit pas remettre fondamentalement en cause le programme si on utilise un « Shield » LCD. Enfin quelques broches sont imposées par l’usage de certaines spécificités internes à l’ATmega328. Ne croyez surtout pas que c’est celui qui était prévu au début, l’avancement du projet l’a pas mal remanié …

Définition de SHIELD (Bouclier.) : Petite carte électronique spécifique dédiée à une application dont l’agencement permet le branchement « gigogne » direct sur les connecteurs d’une carte Arduino.

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