Supervision par GSM Supervision par GSM
Sommaire
Introduction
Gnrale.............................................................................................................9Chapitre
1 : Prsentation Du Projet.10
I Prsentation.........................................11
I.1Introduction..11I.2 Fonctionnement...11I.3 Bnfices du
systme...11I.4 Cahier de charge...12II structure gnrale du
systme... 13II.1 Prsentation de la carte dinterface pour le
module14II.2 Prsentation de la carte dacquisition..15
III Conclusion..15Chapitre 2 : Module GSM16I Module GSM siemens
MC45...17
I.1 Caractristique technique..17I.2 Les entres/sorties de module
GSM MC45.18I.3 Structure interne du module GSM MC45.19II Module GSM
Tlit GM862.21II.1 Caractristiques technique22II.2 Les
entres/sorties de module GSM GM862...22II.3 Structure interne du
module GSM GM862..23II.4 Critres de choix...24
Chapitre 3 : Les commandes AT..25I Introduction...26II
Fonctionnement26III Commandes ddies au service SMS...27
IV Interfaage modem GSM...28V Mode TEXT..29VI Autres mthodes
denvoi dun SMS..30VII Conclusion..30Chapitre 4 : Etude et
conception..31I Etude de la carte lectronique..32I.1
Introduction32I.2 Schma fonctionnelle.32I.3 Schma de block33II
Introduction gnrale au microcontrleur34II.1 Caractristiques
principales dun microcontrleur...34II.1.2 Les avantage dun
microcontrleur...34II.1.3 Contenu dun microcontrleur...34II.2
Dfinition dun PIC..35II.2.1 Les diffrentes familles des
Pics....35II.2.2 Identification des Pics...35II.3 PIC
16F877..35II.3.1 Principales caractristiques du PIC 16F877
..36II.3.2 Mmoires du PIC 16F877..37
II.3.3 Organisation externe du PIC 16f877..37II.3.4 Ports
dentres/sortie......38II.3.5 Interruption RB0/INT.38III Module de
commande...39III.1 Relation entre (PIC, Sorties
Numriques)..39III.1.2 Les Relais.40III.1.3 ULN2803A..41
III.2 Module de contrle dtat.42
III.3 Module de mesure de tension42
III.4 La liaison RS232.43III.5 Prsentation du MAX23244III.6 Le
QUARTZ..45III.7 Les Rsistances..46III.8 Les diodes..46IV Ralisation
de la carte et simulation.....47IV .1 Introduction..47IV.2
Simulation47IV.2.1 prsentation de LISIS..47IV .2.2carte
dacquisition.47IV.3 Routage...48IV.3.1 Prsentation de lARES48IV.3.2
Cartes...49IV.4 Conclusion..50Chapitre 5: programmation du
PIC...51I Le micro pascal..52I.1 Introduction52I.2 Prsentation de
Micro Pascal52I.3 Programmation du Pic en Micro Pascal53
II Programmateur de PIC...56II.1 Introduction..56II.2
Prsentation du programmateur de PIC56
Conclusion gnrale......60Listes des figures
Figure 1: schma descriptif de fonctionnement gnral du
systme13Figure 2: structure de la carte dinterface14Figure 3:
structure de la carte dacquisition et de commande..15Figure 4:
Module GSM Siemens MC45..17Figure 5: connecteur DF12..19Figure 6:
schma bloc..20Figure 7: Module GSM GM862...21Figure 8: schma de
connexion de GM862.23Figure 9: Architecture interne de
MG86223Figure10: Schma de fonctionnement..26Figure11: communication
en Usart Terminal..29Figure 12: Schma fonctionnel.32Figure 13:
Schma de bloc33Figure14: structure interne du PIC..36Figure 15:
Brochage du PIC 16F87737Figure 16: Relation entre (PIC, Sorties
Numriques)...39Figure 17: Commande de sortie numrique..39Figure 18:
Schma interne de relais..40Figure 19: Schma interne de circuit
intgr ULN2803A41Figure 20: Relation entre (PIC, Entres
Numriques)..42Figure 21: Relation entre (PIC, Entres
Analogiques).42Figure 22: Diviseur de tension..43Figure 23: Cble
RS23243Figure 24: Structure interne et externe de MAX232.44Figure
25: Liaison RS232 entre lordinateur et la carte45Figure 26: Schma
de QUARTZ..45Figure 27: Les valeurs des diffrentes rsistances du
montage46Figure 28: Schma interne de Diode.46Figure 29: Schma de
Diode.46Figure30: schma de simulation de la carte.47Figure 31:Schma
de la carte en ISIS...48Figure32: schma de routage sur
ARES..49Figure33: Schma de la carte en 3D....49Fichier 34: micro
pascal compilateur de PIC..53Figure 35: Ouvrir un nouveau
projet.53Figure 36: Fentre de nouveau projet...54Figure 37:
Compilation du programme.54Figure38: Programmateur de PIC56Liste
des tableaux
Tableau 1: caractristiques techniques de module MC45.18Tableau
2: caractristiques techniques de module GM862...22Tableau 3:
commande AT ddies service SMS...27Introduction gnraleLes moyens
traditionnels de transfert dinformation ne rpondent plus aux
critres defficacit et aux contraintes de temps qui deviennent de
plus en plus svre. Le recourt aux moyens de communication
sophistiqus devient incontournable pour assurer une matrise des
alas qui peuvent tre rencontres, ainsi que satisfaire notre besoin
au confort.
En pensant la technologie de tlcommunication GSM, il nous vient
immdiatement lesprit la communication vocale, lenvoi et la rception
des SMS et des MMS, linternet mobile, et tous ce qui fonctionne en
utilisant cette technologie moderne introduite dans notre vie
quotidienne.
Il est moins vident de penser, quen se servant de ces services
fournis travers ce systme, il est possible de contrler et de
commander des systmes distance en ayant recours au rseau GSM. Des
applications peuvent tre utilises dans divers domaines comme le
contrle et la commande distance des machines, des systmes dalarme
et de surveillance, de commander des portes ou dallumer des
lampes
En fait, la supervision par GSM (notre projet raliser), se
prsente comme une solution simple et facile qui peut nous aider
assurer une bonne manipulation de lexistant afin daboutir
concrtiser notre objectif.
Chapitre 1:
Prsentation du projet
I.1 Introduction:
La communication distance apparat de nos jours comme tant une
composante principale de la politique de modernisation et de
transfert de technologie, donc le dveloppement de lactivit
industrielle dune entreprise doit passer imprativement par
lintgration de cette composante.
I.2 Fonctionnement:
Dans le cadre du projet de fin dtudeon se propose de raliser une
carte dacquisition et de commande autour dun module GSM ou un
tlphone portable permettant le contrle et la commande des systmes
distance.
Lutilisation de cette carte est facile dont lutilisateur pourra,
laide de son tlphone portable, commander, contrler ou surveiller
une machine ou nimporte quel autre systme, travers lenvoie dun
simple SMS qui contient une information ou un ordre, ou bien la
rception dun message de compte rendu qui lui informe sur ltat rcent
du systme surveill.
I.3 Bnfices du systme
Notre systme prsente des avantages autant importants pour
lindustrie que pour lindividu, qui se manifestent par:
La rduction des temps d'arrt des systmes.
La commande et le contrle des machines de nimporte quel
endroit.
Laugmentation du temps de raction aux alas.
Donc on remarque que le gain principal dune telle solution est
un gain de point de vue temps ce qui se traduit par un gain
dargent.
I.4 Cahier de charge
La ralisation du systme va consister mettre en uvre un
microcontrleur PIC, interfac avec le module GSM, et pilotant une
sortie de commande de puissance tout-ou-rien (type relais
lectromcanique).
Afin de le concrtiser on va passer par les tapes suivantes:
Etude et choix dun tlphone portable.
Conception du systme.
Ralisation des cartes.
Programmation et test.
Le systme doit permettre lutilisateur la commande et le contrle
de ses systme (machine, voiture), la surveillance distance on
rcuprant tout instant ltat de son systme via lenvoi dun SMS. Cette
commande peut tre immdiate ou dune faon programm.
Structure gnrale du systme
Notre systme est compos de deux cartes la premire sagit dune
carte dinterface pour le module GSM et la deuxime cest une carte
dacquisition et de commande. La liaison entre les deux se fait
travers une communication srie RS232.
II structure gnrale du systme:
SHAPE \* MERGEFORMAT
Figure1: schma descriptif de fonctionnement gnral du systme
Le fonctionnement du systme est simple il sufft denvoyer laide
dun tlphone portable un SMS comportant une commande AT au module
GSM qui serais acquis par le central de messagerie et puis il
senvoie de ce dernier vers le module GSM qui va traiter le SMS et
envoyer de son tour des messages sur le port srie vers la carte
dacquisition pour commander ou contrler les entrs ou les sorties,
en cas dune erreur le module GSM nous envoie un SMS derreur.
Il existe deux mthodes denvoie et de rception des SMS (Short
Message Service). Soit en utilisant le mode texte, soit en
utilisant le mode PDU (Protocol Description Unit). On opter, pour
notre application, pour le premier mode du fait quil est plus
simple utiliser. Le mode texte se base sur les commandes AT. Donc
avec ces commandes, on peut lire, envoyer, effacer et recevoir des
SMS en mode texte.
II.1 Prsentation de la carte dinterface pour le module
Elle sagit dune carte dinterface qui sert adapter les signaux
acquis ou mis par le port srie avec la carte dacquisition ou avec
un ordinateur du 5V/3V.
SHAPE \* MERGEFORMAT
Figure 2: structure de la carte dinterface
La carte dinterface est quipe par:
Un module GSM MC45 qui joue le rle dun rcepteur des SMS envoys
par lutilisateur qui seront traits par suite.
Un circuit dinterface MAX232 qui sert linterfaage srie RS232 et
pour ladaptation des signaux de type micro power 5V/3V.
II.2 Prsentation de la carte dacquisition:
Il sagit dune carte dacquisition des donnes numrique et
analogiques et de commande des relais base dun microcontrleur
PIC16F877. Cette carte est capable dacqurir huit entres analogiques
et huit entres numriques, ainsi que la rgulation et la gnration des
signaux de commande des huit relais. Cette carte est polyvalente,
capable de grer diverses applications.
SHAPE \* MERGEFORMAT
Figure3: structure de la carte dacquisition et de commande
III Conclusion
Dans cette partie nous nous sommes intresss la structure gnrale
de notre systme, ainsi que les interfaces entre les cartes qui le
composent: la carte dacquisition et celle dinterface du module.
Elles se prsentent dune grande importance dans la ralisation du
projet.
Chapitre 2:
Module GSM
I Module GSM Siemens MC45:
Siemens MC45 est un module GSM/GPRS fonctionne trois bandes
frquences GSM 900MHz, GSM 1800MHz et GSM 1900MHz. Le MC45 nous
permet la transmission et la rception des donnesnumrique en
utilisant la norme du rseau GSM et GPRS. Le MC45 est utilis dans
divers application
Figure 4I.1 Caractristique technique
Le module MC45 incorpore tous les solutions quon peut crer
rendement lev grce son architecture qui est composer principalement
dun microcontrleur de bande de base, l'alimentation d'nergie ASIC
(Application Specific Integrated Circuit), le circuit complet de
frquence radio qui compris un amplificateur de frquence et un
metteur rcepteur des frquences radio, dune autre part le MC45 nous
offre une flexibilit pour l'intgration facile avec l'interface
homme-machine dont il comporte deux interface srie (ASC0 et ASC1),
aussi il est conu avec une technique d'conomie dnergie.
Alimentation3.2v 4.5v
Bandes de frquenceGSM 900 MHz, GSM 1800 MHz, GSM 1900 MHz
Puissance de transmettionsClasse 4 (2w) GSM900 MHz
Classe 1 (1W) GSM1800 MHz et GSM 1900 MHz
Interface de SIM1.8 ou 3v
Antenne externe50Ohm
2 Interfaces sries : ASC0, ASC1niveau 2.65v, bidirectionnel
ASC0 constituer de 8 ports
ASC1 constituer de 4 ports
Donnes GPRSDbit maximal de recevoir des donnes par GPRS 85,6
kbps
Dbit maximal de transfert des donnes par GPRS 26,6 kbps
Temprature normale-20c +55c
Tableau 1: caractristiques techniques de module MC45
I.2 Les entres/sorties de module GSM MC45
MC45 est quip d'un connecteur board-to-board DF12 contient 50
pin dentres/sorties quon peut les diviss en quatre type:
Commande d'alimentation
Deux interfaces srie
Deux interfaces audio analogiques et une interface audio
numrique
Interface de SIM
Figure 5I.3 Structure interne du module GSM MC45
Le module GSM MC45 est constitu principalement de deux sections:
la premire est la section de bande de base et la deuxime est la
section RF (frquence radio).
Figure 6 Section RF:Les metteurs rcepteurs de RF sont des
dispositifs lectroniques qui reoivent et dmodulent des signaux de
la frquence par radio, et puis modulent et transmettent de nouveaux
signaux. Ils sont employs dans divers applications de vido, de voix
et de donnes. Les metteurs rcepteurs de RF se composent d'une
antenne pour recevoir des signaux transmis et un amplificateur de
RF pour sparer un signal spcifique de tous les autres signaux que
l'antenne reoit. Les dtecteurs ou les dmodulateurs extraient
l'information qui a t code avant la transmission. RF utilise des
canaux radio diffrents selon le type dinformation changes, donnes
utilisateur ou signalisation, et selon le sens de lchange:
Abonn (rseau
Rseau ( abonn
Section de bande de base:
Cette section prsente la partie intelligente du module GSM dont
elle gre les donnes et les informations entrantes et sortantes.
Cette section est compose dun microcontrleur de bande de base, une
alimentation ASIC (Application Specific Integrated Circuit), Flash
cest une de programme et SRAM additionnel permet MC45 de rpondre
aux exigences exigence de la connectivit de GPRS.
II Module GSM Tlit GM862:
Figure7: Module GSM GM862
Tlit MC45 est un module GSM/GPRS fonctionne quatre bandes de
frquences GSM 850MHz, GSM 900MHz, GSM 1800MHz et GSM 1900MHz. Le
GM862 nous permet la transmission et la rception des donnesnumrique
en utilisant la norme du rseau GSM et GPRS. Il est utilis dans
divers application on site titre dexemple:
Tlmtrie et tlcontrol
Systmes de scurit
Tlphones et Payphones
II.1 Caractristiques technique:
Alimentation3.4v 4.2v
Bandes de frquenceGSM 850MHz, GSM 900MHz, GSM 1800MHz, GSM1900
MHz
Puissance de transmettionsClasse 4 (2w) GSM900 MHz
Classe 1 (1W) GSM1800 MHz et GSM 1900 MHz
Interface de SIM intgr1.8 ou 3v
Antenne externe50Ohm
2 Interfaces sries : ASC0, ASC1niveau 2.8v, bidirectionnel
Donnes GPRSDbit maximal de recevoir des donnes par GPRS 85,6
kbps
Dbit maximal de transfert des donnes par GPRS 26,6 kbps
Interface de camera
Temprature normale-20c +55c
Tableau 2: caractristiques techniques de module GM862
II.2 Les entres/sorties de module GSM GM862
MC45 est quip d'un connecteur board-to-board CSTP de Molex
contient 50 pin dentres/sorties quon peut les diviss en quatre
type:
Commande d'alimentation
Deux interfaces srie
Deux interfaces audio analogiques et une interface audio
numrique
Interface de camra
Interface de intgr du carte SIM
Figure 8: schma de connexion de GM862
II.3 Structure interne du module GSM GM862
Figure Le GM862 comme le MC45 est compos de deux sections:
section RF (frquence radio) et une section de bande de base sauf
que le GM862 intgre linterface de la carte SIM.
II.4 Critres de choix
A fin de satisfaire nos besoin on a fait nos recherches sur deux
module GSM: MC45 de Siemens et GM862 de Tlit et on a constat que
les deux modules nous offrent les mmes fonctionnalits sauf que le
GM862 est un peut plus voluer que le MC45.
De nombreux arguments militent en faveur de ladoption du module
GSM MC45:
Ethique
Stratgique
III Conclusion:
Le module GSM nous permet la transmission et la rception des
donnesnumrique en utilisant la norme du rseau GSM. Il est utilis
dans divers applications, parmi lesquelles notre systme. Ses donnes
sont achemines travers un port srie, et utilise pour la
communication les commandes AT quon va tudier dans le chapitre
suivant.
Chapitre 3:
Les commandes AT
I Introduction
Dans ce chapitre, on va essayer de donner un aperu sur les
commandes permettent de communiquer avec un GSM.La plupart des
modems modernes disposent d'un jeu de commandes textuelles qui
peuvent tre appeles en mode de commande. Les modems plus anciens ne
disposent que des commandes par signaux de contrle ou de commandes
sous la forme de tlgrammes.
Le jeu le plus courant de commandes textuelles est appel le jeu
AT ou encore Hayes, du nom de l'entreprise ayant commercialis les
premiers modems dits intelligents. Le jeu se compose de commandes
simples prfixes par AT (toujours prsent pour commencer une ligne de
commande). En gnral, ces deux codes sont utiliss pour synchroniser
le modem la bonne vitesse. Il est donc recommand de les taper avec
la mme casse. Les commandes agissent sur des registres internes qui
sont manipulables directement. Il est souvent possible de
sauvegarder la configuration dans une mmoire interne non volatile.
Il faut savoir que la plupart du temps beaucoup d'extensions
incompatibles ont t implantes: il n'existe pas proprement parler de
norme. On parlera cependant des commandes les plus courantes. En
gnral, les fabricants fournissent avec le modem de la documentation
suffisante pour le paramtrage.
AT: Code d'attention.
Cest le prfixe de ligne de commande qui indique au modem qu'une
commande ou une squence de commandes est entre.
II Fonctionnement
Figure10: Schma de fonctionnement.
ME (Mobile Equipement): tlphone portable
TE (Terminal Equipement): peut tre un ordinateur ou un
microcontrleur
TA (Terminal Adaptateur): assure la liaison entre le ME et le
TE
TA et ME forment une seule entit, par exemple un tlphone
portable standard ou un terminal GSM contient dans son boitier la
fois le TA et le ME.
Le TE forme une entit part, par exemple il peut sagir dun
ordinateur qui dispose dun port srie ou un circuit lectronique bas
sur un microcontrleur qui implante un port srie.
III Commandes ddies au service SMS
AT+CSMSSlection du service de messagerie
AT+CPMSSlection de ta zone mmoire pour le stockage des SMS
AT+CMGFSlection du format du SMS (PDU ou TEXT)
AT+CSCADfinition de ladresse du centre de messagerie
AT+CSDHAffiche en mode TEXT le paramtrage des SMS
AT+CSASSauvegarde du paramtrage
AT+CRESRestauration du paramtrage par dfaut
AT+CNMIIndication concernant un nouveau SMS
AT+CMGLListe les SMS stocks en mmoire
AT+CMGRLecture dun SMS
AT+CMGSEnvoie un SMS
AT+CMSSEnvoie dun SMS stock en mmoire
AT+CMGWcriture dun SMS.
AT+CMGDEfface un SMS
Tableau 3: commande AT ddies service SMS AT+CPMS =, < > :
Choix de la mmoire pour la lecture et criture des messages :
mem1 : mmoire pour enregistrement, lecture et effacement des
massages reus.
mern2 : mmoire de laquelle les oprations denvoie et dcriture
Sont faites.
et peuvent tre ME (mmoire du tlphone Mobile ) ou SM (rnmoire de
la carte SIM).
Cette commande retourne:
+CPMS :, , , total de la mem2> OK
AT+CMGL=< > : Lister les messages;
est le type des messages lister.
Cette commande retourne :
+CMGL: , 0, OK
AT+CMGR=< > : Lire le message numro index.
Cette commande retourne:
+CMGR: , , OK
AT+CMGS=< > : Envoie de message.
Le message est termin par ou pour annuler.
AT+CMGW= < > : Ecriture de message dans la mmoire.
Cette commande retourne:
+CMGW: OK
AT+CMGD=< > Efface le message numro index de la
mmoire.
AT+CMGF=< > : Choisit le mode de SMS.
num =0 pour le mode PDU et num=1 pour le mode texte.
AT+CSCA=< > Choisit le numro du centre de service SMS.
Sca :(Service Center Addresse) adresse du centre de service de
messagerie.
AT+CSAS=: enregistrement des modifications apportes (choix des
mmoires de lecture et dcriture, du format de SMS, du centre de
service SMS,
etc)
=0..255.
AT+CMTI=, < >: cest une ligne envoye au TE pour lui
indiquer larrive dun nouveau message, avec est la mmoire o on
sauvegarde le message et le numro du message.
IV Interfaage modem GSM
Pour communiquer avec le GSM, on utilise le port COM (1 ou 2) du
PC. Ds que ce dernier est ouvert, on peut interroger facilement le
modem du GSM en utilisant les commandes AT. Et de connaitre presque
tous les informations et de transfrer des donnes.
On interroge le modem GSM par la commande AT+CGMM pour
lidentification du modle, la commande AT+CGMI pour lidentification
du constructeur et la commande AT+CGMR pour connaitre le numro de
srie du tlphone.
Figure11: communication en Usart Terminal.
V Mode TEXT
En mode TEXT mme chose que le mode PDU il faut savoir quels sont
les types de mmoires disponibles sur votre tlphone.
Il faut sassurer que le mode TEXT est support par le module
GSM:
AT+CMGF= ?
Le module retourne la liste des modes quil supporte :
+CMGF : (0,1)
Activons donc le mode TEXT
AT+CMGF=1
OK
Pour envoyer un SMS il faut indiquer le numro du SMSC que lon
souhaite utiliser. Ce paramtre est existant dj dans la mmoire du
mobile, il correspond celui de loprateur auquel vous avez souscrit
votre abonnement.
0: mode PDU (AT+CMGF=0)
1: mode TEXT (AT+CMGF=1)
Pour sen assurer demandons les paramtres associs la commande
+CSCA :
AT+CSCA ?
+CSCA : "num"
Vous pouvez bien entendu modifier ce paramtre :
AT+CSCA="+num"
OK
Il faut entrer le numro de tlphone du destinataire du message
:
AT+CMGS=" num"
Entrer le texte du message et valider la saisie par laction
simultane des touches [CTRL] et [Z] .Qui provoque lenvoi du SMS sur
le rseau GSM.
AT+CMGS=" num"
> Test PFE
Si tout sest bien droul, le module GSM doit retourner la rponse
suivante :
+CMGS : 0
OK
VI Autres mthodes denvoi dun SMS:
Dans le cas prcdent le message constitu nest pas stock en mmoire
mais directement expdi sur le rseau. Il est galement possible de le
sauvegarder temporairement en mmoire grce la commande +CMGW.
Par exemple si lon souhaite que = "ME, il faut utiliser la
commande suivante :
AT+CPMS="ME", "ME"
Le premier paramtre qui correspond est obligatoire.
Dans cette configuration la lecture des SMS reus et stocks non
envoys est sauvegarde dans la mme mmoire.
MODE PDU (AT+CMGF=0)
MODE TEXT (AT+CMGF=1)
AT+CMGW="num"
>Test PFE
Que ce soit en mode PDU ou TEXT, le module GSM retourne
lemplacement mmoire
o est stock le message.
La commande +CMSS permet denvoyer un SMS stock en mmoire , ce
qui provoquera lenvoi du message saisi prcdemment :
Si lenvoi est russi :
+CMSS : 0
OK
VII Conclusion:Les fonctions denvoi et de rception des SMS en
mode TEXT dtailles dans ce chapitre ont t ralises en utilisant deux
solutions :
Soit un PC muni dun port RS232 et quip dun logiciel que nous
avons conu.
Soit une carte base de microcontrleur avec un adaptateur de
niveau de tension TTL/RS232.
Chapitre 4:
Etude et ConceptionI Etude de la carte lectronique:
I.1 Introduction:
La ralisation est laboutissement logique dun travail de
conception bien fait. Le travail de dveloppement de lapplication
nest autre que la concrtisation des besoins exprims prcdemment.
Nous allons dans ce chapitre dcrire brivement les diffrentes tapes
de la ralisation du projet, on achemine notre travail par
lenvironnement matriel et logiciel qui assure la ralisation de
notre carte lectronique et de ses applications.
I.2 Schma fonctionnel:
Figure 12: Schma fonctionnel I.3 Schma de bloc:
Entres Numriques (0-1)
Entres Analogiques Sorties Numriques DB9
Figure 13: Schma de bloc
II Introduction gnrale au microcontrleur:Un microcontrleur est
un circuit central de systmes lectroniques intgrant un
microprocesseur et des fonctions supplmentaires (mmoire, mmoire
non-volatile, Interfaces analogiques). II.1 Caractristiques
principales dun microcontrleur:De nombreux priphriques dE/S.
Une mmoire de programme.
Une mmoire vive (en gnral de type SRAM).
ventuellement une mmoire EEPROM destine la sauvegarde par
programme des donnes la coupure de lalimentation.
Un processeur 8 ou 16 bits.
Faible consommation lectrique.
II.1.2 Les avantages dun microcontrleur:
Lutilisation des microcontrleurs pour les circuits programmables
plusieurs points forts et bien rels. Il suffit pour sen persuader,
dexaminer la spectaculaire volution de loffre des fabricants des
circuits intgrs en ce domaine depuis quelques annes.
Moins cher que les autres composants quil remplace.
Diminuer les cots de main duvre.
Ralisation des applications non ralisables avec dautres
composants. II.1.3 Contenu dun microcontrleur:
Un circuit microcontrleur doit contenir dans un seul botier tous
les lments de base quon verra par la suite. En effet, pour lanalyse
des divers systmes raliss avant lavnement des microcontrleurs, les
fabricants des circuits intgrs ont affin un peu la dfinition de ce
quil fallait intgrer pour arriver un schma type analogue.
II.2 Dfinition dun PIC: Le PIC est un microcontrleur; cest dire
une unit de traitement de linformation de type Microprocesseur
laquelle on a ajout des priphriques internes permettant de raliser
des montages sans ncessiter lajout des composants externes. En
ajoutant que les Pics sont alors des composants dits RISC (Reduced
Instructions Set Computer, ou encore, composant jeu dinstruction
rduits). Plus facile et plus rapide en est le dcodage, et plus vite
le composant fonctionne.
II.2.5 Les diffrentes familles des Pics: Les Pics sont subdiviss
lheure actuelle en 3 grandes familles :
La famille Base Line, qui utilise des mots dinstructions de 12
bits.
La famille Mid-Range, qui utilise des mots de 14 bits (et dont
font partie la 16F84,16F876 et 16F877).
La famille High-End, qui utilise des mots de 16 bits.
II.2.2 Identification des Pics:Pour identifier un PIC, on
utilise simplement son numro :
16 : indique la catgorie du PIC, cest un Mid-range.
L : indique quil fonctionne avec une plage de tension beaucoup
plus tolrante.
C : indique que la mmoire programme est une EPROM ou une
EEPROM.
CR ou F : indique le type de mmoire: CR (ROM) ou F (FLASH).
XX : reprsente la frquence dhorloge maximale que le PIC peut
recevoir.
II.3 PIC 16F877:
Nous allons maintenant sintresser la structure interne du PIC
16F877, avec lequel nous avons travaill.
Ce 16F877 est un microcontrleur de MICROCHIP, fait partie
intgrante de la famille des Mid-Range (16) dont la mmoire programme
est de type flash (F).
II.3.1 Principales caractristiques du PIC 16F877:
Le PIC 16F877 est caractris par :
Une frquence de fonctionnement leve, jusqu 20 MHz.
Une mmoire vive de 368 octets.
Une mmoire EEPROM pour sauver des paramtres de 256 octets.
Une mmoire morte de type FLASH de 8 kmots (1mot = 14 bits), elle
est rinscriptible volont.33 Entres et sorties.
3 Temporisateurs : TIMER0 (8 bits avec pr diviseur), TIMER1 (16
bits avec pr diviseur avec possibilit dutiliser une horloge externe
rseau RC ou QUARTZ) et TIMER2 (8bits avec pr diviseur et post
diviseur).
Une tension d'alimentation entre 2 et 5,5 V.
Figure14: structure interne du PIC II.3.2 Mmoires du PIC
16F877:Le PIC 16F877 dispose de trois types de mmoires :
Mmoire vive RAM
Cest de la mmoire daccs rapide, mais labile (c'est--dire quelle
sefface lorsquelle nest plus sous tension); cette mmoire contienne
les registres de configuration du PIC ainsi que les diffrents
registres de donnes. Elle comporte galement les variables utilises
par le programme.
Mmoire morte FLASH
Cest la mmoire programme proprement dite. Chaque case mmoire
unitaire fait 14 bits. La mmoire FLASH est un type de mmoire
stable, rinscriptible volont.
Cette mmoire qui a fait le succs de microprocesseur PIC. Dans le
cas du16F877, cette mmoire FLASH fait 8 Kmots. Lorsque lon
programme en assembleur, on crit le programme directement dans
cette mmoire.
Mmoire EEPROM
Elle est de 256 octets, lectriquement effaable, rinscriptible et
stable.
Ce type de mmoire est daccs plus lent, elle est utilise pour
sauver des paramtres.
Ladresse relative de laccs EEPROM est comprise entre 0000 et
00ff, ce qui nous permet dutiliser quun registre de huit bits pour
dfinir cette adresse.
II.3.3 Organisation externe du PIC 16F877
Figure 15: Brochage du PIC 16F877
Le botier du PIC 16F877 dcrit par la figure 3 comprend 40 pins :
33 pins dentres/sorties, 4 pins pour lalimentation, 2 pins pour
loscillateur et un pin pour le reset (MCLR).
La broche MCLR sert initialiser le C en cas de la mise sous
tension, de remise zro externe, de chien de garde et en cas de la
baisse de tension dalimentation. Les broches VDD (broches 11 et 32)
et VSS (broches 12 et 31) servent alimenter le PIC.
Les courants vhiculs dans le PIC sont loin dtre ngligeables du
fait des nombreuses entres/sorties disponibles.
II.3.4 Ports dentres/sortie:Les Pics 16F877 contiennent les 5
ports suivants :
Port A : 6 pins I/O numrotes de RA0 RA5.
Port B : 8 pins I/O numrotes de RB0 RB7.
Port C : 8 pins I/O numrotes de RC0 RC7.
Port D : 8 pins I/O numrotes de RD0 RD7.
Port E : 3 pins I/O numrotes de RE0 RE2.
Tous ces ports se trouvent dans la banque 0, mais tous leurs
registres se trouvent dans la banque 1, pour dterminer les modes
des ports (I/O), il faut slectionner leurs registres TRISX:
Le positionnement dun bit 1 place le pin en entre.
Le positionnement de ce bit 0 place le pin en sortie. II.3.4
Interruption RB0/INT:
Cette broche une double fonction elle peut tre utilise comme une
broche standard RB0 ou comme une entre dinterruption INT.
Si cette broche est utilise comme une entre d'interruption
externe, elle doit tre maintenue un niveau haut par l'intermdiaire
de rsistances de 10 k pour ne pas dclencher dinterruptions
imprvues, cela permet aussi de relier plusieurs sources
d'interruptions sur une mme ligne.
Pour conclure nous pouvons dire que le microcontrleur 16F877
peut jouer le rle d'une unit de contrle pour notre systme. III
Module de commande:
III.1 Relation entre (PIC, Sorties Numriques):
Figure 16: Relation entre (PIC, Sorties Numriques)
Le PIC reoit une commande numrique sous forme dun mot binaire
(0/1) qui dfinit ltat de systme command partir de PC et lenregistre
priodiquement laide dun langage de programmation.
A laide dun programme mis au point, le PIC va alors modifier
ltat de 8 sorties selon la variation de ces valeurs.
Chaque sortie est commande par un relais 12V, un transistor et
une diode.
Figure 17: Commande de sortie numrique
III.1.2 Les Relais:
Figure 18: Schma interne de relais
Cest un appareil compos dune bobine (lectroaimant) qui
lorsquelle est parcourue par un courant lectrique, elle agit sur un
ou plusieurs contact. Un phnomne lectrique (courant ou tension)
contrle la commutation On / Off d'un lment lectrique (relais
statique).
Comme la commande peut tre ralise sous faible puissance (faible
tension, faible courant), et que la partie coupure peut commuter
des puissances importantes, on peut dire que ce composant est un
amplificateur de courant.
Dans le cas des relais lectromcaniques, la bobine peut gnrer de
fortes surtensions au moment o le courant cesse de la traverser.
Cette surtension (qui peut atteindre plusieurs dizaines de volts ou
plus de 100 volts, mme avec une alimentation de 12V) peut dtruire
le transistor ou la porte logique qui la commande. Pour viter tout
risque de destruction de la commande lectronique qui prcde le
relais, il est d'usage de placer une diode dite de roue libre, en
parallle sur la bobine du relais. Cette diode doit tre cble en
inverse, c'est dire cathode vers le ple le plus positif de
l'alimentation (si vous la branchez l'envers, elle grillera
instantanment ds la premire activation de la commande).
Avantages du relais lectromcanique:
Capacit de commuter aussi bien des signaux continus
qu'alternatifs sur une large gamme de frquences.
Fonctionnement avec une dynamique considrable du signal
commut.
Aucun ajout de bruit ou de distorsion.
Rsistance de contact ferm trs faible.
Rsistance de contact ouvert trs leve.
III.1.3 ULN2803A:
LULN est un circuit lectrique qui contient 8 Darlingtons (deux
transistors NPN en cascade) de puissance et des diodes de
protections. Les diodes internes, qui sont relies entre chaque
sortie et un point commun accessible sur la broche 10 du boitier,
permettent de se passer des diodes externes de protection
normalement requises quand on pilote un relais ou autre charge
inductive.
Chaque Darlington peut supporter jusqu' 500mA.
Les signaux de commandes travaillent en logique TTL +5 V, impos
par le PIC.
Figure 19: Schma interne de circuit intgr ULN2803A
III.2 Module de contrle dtat:
Figure 20: Relation entre (PIC, Entres Numriques)
Le PIC reoit un mot binaire quil donne ltat du systme (0: non
active/1: active) et lenregistre priodiquement laide dun langage de
programmation. III.3 Module de mesure de tension:
Grandeur lectrique
Figure 21: Relation entre (PIC, Entres Analogiques)
Le PIC reoit des grandeurs lectriques tel que la tension quon va
la mesurer et lenregistrer dans sa mmoire priodiquement laide dun
langage de programmation.
Cette fonction consiste mesurer la tension analogique aux bornes
dun systme lectrique.
Figure 22: Diviseur de tension
Le microcontrleur mesure des tensions de 5V maximum donc on a
utilis la rgle de diviseur de tension pour diviser la tension
5V.
Quelque soit la tension mesurer on a utilis un potentiomtre pour
rgler la tension mesurer 5V comme nous montre la figure.
Choix des rsistances:
III.4 La liaison RS232:
La liaison RS232 est une liaison srie qui permet de transmettre
des informations sans avoir transmettre l'horloge de
synchronisation. Elle utilise des tensions de fonctionnement non
compatibles avec la logique 5V car elle fonctionne sur les niveaux
+12V ou -12V. Son principal intrt est un nombre de fils rduit,
puisque trois suffisent la transmission dinformations : un fil pour
mettre, un autre pour recevoir et un dernier pour la masse.
Pour notre projet, nous avons d prvoir la connexion du port srie
du PC la plaquette grce une prise DB9.
Figure 23: Cble RS232
Le botier ne peut quenvoyer ou recevoir des donnes codes entre 0
et 5V du fait de lalimentation du pic et des diffrents composants
qui lentourent. Or, comme nous lavons remarqu la liaison RS232
utilise un codage sur les niveaux +12 et 12V. Il faut donc insrer
un composant nomm MAX232 en amont du connecteur DB9 afin de
convertir les signaux en 0-5V.
III.5 Prsentation du MAX232:
Le Max 232 est un standard depuis longtemps, il permet de
raliser des liaisons RS232 et des interfaces de communications, il
amplifie et met en forme deux entres et deux sorties TTL/MOS vers
deux entres et deux sorties RS232.
Le MAX232 est circuit intgr cr par le constructeur MAXIM. Il se
prsente sous la forme dun botier DIL 16 (2* 8 broches) et salimente
sous 5V.
Le MAX232 sert dinterface entre une liaison srie TTL dont les
niveaux sont 0 et 5V et une liaison RS232 qui a pour niveaux 12V et
+12V.
Voici la structure interne et externe ainsi que le brochage dun
MAX232:
Figure 24: Structure interne et externe de MAX232
Descriptions
On peut remarquer ci-dessus quil y a deux entres TTL/CMOS ainsi
que 2 entres RS232 avec leurs sorties correspondantes. Dans notre
projet, une seule entre de chaque, nous a t utile car une seule
liaison est ncessaire.
Utilisations
Dans notre cas il permet de raliser la liaison RS232 entre
lordinateur et la carte.
Figure 25: Liaison RS232 entre lordinateur et la carte
DISPLAYNFC \l 0 III.6 Le QUARTZ: Descriptions
Le quartz est compos de silice Si O2, qui est une matire
minrale, une fois taill en fine lamelle le quartz prsente la
particularit d'tre pizo-lectrique. Gnralement incolore on peut le
trouver dans la nature mais on l'obtient maintenant surtout par
synthse dans l'industrie. Symboles
Figure 26: Schma de QUARTZ
III.7 Les Rsistances
Descriptions
La rsistance (Rsistor) est l'lment le plus simple, trs utilis en
lectronique.C'est un composant dit passif, il conduit l'lectricit
avec un effet rsistif.Il est bidirectionnel, il ny a pas de sens
obligatoire du passage du courant.
Symboles
Figure 27: Les valeurs des diffrentes rsistances du montage
III.8 Les diodes
Descriptions
Les D.E.L (Diode Electro Luminescente) ou en Anglais : L.E.D
(Light Emitting Diode) clairent lorsqu' elles sont parcourues par
un courant de l'anode vers la cathode.
Figure 28: Schma interne de Diode
Figure 29: Schma de Diode
UtilisationsL' avantage d' utiliser des leds est qu' elles ne s'
usent pas , elles sont moins chres que des voyants, elles
consomment moins d' nergie .Mais l' inconvnient et qu'elles ne
peuvent fonctionner qu'avec une faible tension , et qu' elles n'
clairent pas beaucoup par rapport aux ampoules classiques .
IV Ralisation de la carte et simulation:
IV.1 Introduction:
Apres tudes gnrales des dfrents lments constituant notre carte
lectronique, on passe maintenant la ralisation physique de noter
projet. Dans cette partie on touchera aux diffrents logiciels et
outils utiliss pour la cration de notre carte.
IV.2 Simulation:
IV.2.1 Prsentation de lISIS:
LISISest un logiciel professionnel, utilis dans l'lectronique
pour simuler des circuits et crer des typons. Il est galement
capable de simuler le fonctionnement du PIC avec tous les
priphriques de la carte de commande.
Lutilisation du logiciel ISIS permet de mieux visualiser le bon
droulement du systme ainsi que davoir une ide claire sur la partie
matrielle et la conception des circuits imprims.
Il nous permet de limiter les essais rels.
IV.2.2 Carte dacquisition:
Figure30: schma de simulation de la carte
Figure 31:Schma de la carte en ISIS
IV.3 Routage: IV.3.1 Prsentation de lARES:
Cest un logiciel permettant le routage des cartes lectroniques
en mode automatique ou manuel. Il est possible dutiliser ARES sans
avoir cre au pralable un schma dans ISIS.
Cette fonctionnalit permet de raliser des circuits de faible
complexit en plaant les composants et en traant les pistes
directement sur ARES. Une fois les connections tablies, il est
possible deffectuer un routage automatique des pistes.
Dans ce logiciel vous pouvez galement crer de nouveaux boitiers
et les placer dans une bibliothque.
IV.3.2 Cartes:
Figure32: schma de routage sur ARES
Figure33: Schma de la carte en 3D
IV.4 Conclusion:
En fin, nous avons tudi la conception dtaille de notre carte
avec la bonne solution qui rpond la spcification de notre cahier de
charge, alors maintenant on peut passer la ralisation de la
carte.
Chapitre 5:
Programmation du PIC
I Le micro pascal
I.1 Introduction:
Le MICRO PASCAL est un compilateur pour PIC conu par la socit
Microelectronika, la nouvelle gnration de compilateur du micro
pascal pour microcontrleurs PIC bnficie dune prise en main trs
intuitive et dune ergonomie sans faille.
I.2 Prsentation de Micro Pascal:
Les Pics sont des composants qui ne sont capables de rien tant
qu'on ne leur a pas fait ingrer un programme. C'est comme un
ordinateur sans systme d'exploitation: il ne dmarre pas. Le
programme que l'on doit mettre dans le PIC se prsente sous la forme
d'un fichier binaire (par opposition un fichier texte) comportant
toutes les instructions excuter. Ce fichier binaire porte
gnralement l'extension *.hex, et doit tre transmis dans le PIC
l'aide un appareil appel programmateur. Le micro Pascal est lun des
compilateurs qui facilitent la programmation des PIC. En utilisant
ce compilateur on peut faire la compilation ainsi de corriger les
fautes dans notre programme. Apres avoir enregistr le programme il
lui associe un fichier de type (.HEX) cest dire un fichier en hexa
qui nous permet de programmer notre PIC ainsi que lutiliser dans
dautres compilateurs.
Fichier 34: micro pascal compilateur de PIC
I.3 Programmation du Pic en Micro Pascal:
Premire tape: ouvrir un nouveau projet
Figure 35: Ouvrir un nouveau projet Deuxime tape: Remplissage de
la boite de dialogue (figure 2) avec des Valeurs dsires (Project
Name and description, location, devise,
Puis cliquer sur OK.
Figure 36: Fentre de nouveau projet
Troisime tape: crire le programme sur lditeur de code
Linstruction qui retourne la sortie Numrique (0):
if (Strcmp(data,'S0=1') = 0) then portb.0:=1;Linstruction de
mesure de lentre Analogique (0):
if (Strcmp(data,'ANAL0') = 0) then
begin
H:= adc_read(0);
H:=(h*5000)/1024 ;
wordtostr(h,data) ;
usart_write_text('ANAL 0 = ');
usart_write_text(data);
usart_write_text('mV');
usart_write(13);
end;
Linstruction qui retourne les tats des Entres Numriques:
if (Strcmp(data,'ENTREE') = 0) then
begin
usart_write_text(' E0 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7');
usart_write(13);
for j:= 0 to 7 do
begin
usart_write_text(' ');
usart_write(portd.j+ 48);
end;
usart_write(13);
end;
Quatrime tape: compilation
Figure 37: Compilation du programmeS'il y a des erreurs, on vous
lannoncera dans la fentre derreur .Si aucune erreur n'est produite,
La fentre des erreurs nous informe. II Programmateur de PIC :
II.1 Introduction:
Aprs avoir ralis le programme en langage PASCAL, en devrais
avoir un programmateur de PIC, qui nous permet dimplmenter notre
programme dans les registre de PIC.
Pour cela en a utilise un programmateur de PIC universel dont en
va implmenter notre programme en pascal a laide du logiciel
IC-PROG.
II.2 Prsentation du programmateur de PIC:
Figure38: Programmateur de PICCe programmateur permet de
programmer une large gamme de PIC (12c508, 16f877 .) aussi que la
plus part des mmoires EEPROM srie. Il ce connecte simplement a
linterface parallle dun PC avec un port COM. En plus il travaille
avec lexcellent logiciel IC-PROG qui va nous permettre le transfert
dun fichier obtenue .HEX vers le PIC ou une autre mmoire.
Conclusion gnrale
De nos jours, les facteurs temps et distance rencontrent des
contraintes de plus en plus svres.
Vu limportance donn en industrie et dans la vie moderne ces
facteurs, on se trouve devant lobligation damliorer les mthodes et
les outils de communication.
Concevoir une carte dacquisition base dun microcontrleur et
autour dun module GSM tait lobjectif principal de notre projet.
Notre application permet la supervision, le contrle, et la
surveillance de plusieurs systmes distances tels que la commande
des machines, des systmes de surveillances et des appareils de
mesures
Llaboration de ce projet regroupe plusieurs parties, notamment,
ltude de lensemble des lments constituants le systme, la ralisation
de la carte et le montage lectronique, et la programmation.
Nous avons eu loccasion au cours de ce projet dtudier, concevoir
et utiliser une diversit de matriels et logiciels que nous ont t
aussi utile pour notre projet ainsi que pour lapprofondissement de
nos connaissances.
En perspectives, nous pouvons signaler que ce travail nest quune
simple application dans le domaine de la tlsurveillance; il peut
tre plus autonome, plus pratique, et assez volutif vu le pas gant
et les progrs raliss dans les domaines de la technologie de la
communication notre poque.
Bibliographie
www.datasheet.com www.technologuepro.com www.Microchip.com
www.Electroniquepratique.com www.Wikipedia.org
AnnexeLes Commandes AT
Commandes de base:
ATI : Affichage des paramtres du TA (Terminal Adaptator:
interface entre lutilisateur et le mobile)
ATZ : Chargement des paramtres par dfaut mmoriss par
lutilisateur.
AT&F : Chargement des paramtres par dfaut mmoriss par le
fabriquant.
ATE : Echo des commandes AT (df. 1).
ATQ : Suppression du rsultat (df. 0).
Slection daffichage des erreurs
ATV : Rponse verbeuse (df. 1).
AT+CMEE= : dtail des erreurs du ME (Mobile Equipment).
Commandes de gestion dun appel
AT+CSTA= : Slection du type des numros de tlphone.
ATD : Envoi dun appel vocal ou autre.
ATT : Numrotation frquentielle.
ATP : Numrotation par impulsions.
ATA : Dcroche la ligne lors dun appel en cours.
ATH : Raccroche la communication en cours.
Fonctions spciales rseau
AT+CNUM : Numro MSISDN de lutilisateur.
AT+CREG : Informations denregistrement sur le rseau.
AT+COPN, AT+COPS : Liste et slection dun oprateur.
AT+CLCK : Blocage ou dblocage du ME.
AT+CPWD : Dfinition du mot de passe pour +CLCK.
AT+CLIP, AT+COLP : Identification de lappel.
AT+CLIR : Restriction didentification de lappel.
AT+CCUG : Groupement dappels.
AT+CCFC : Conditions de renvoi dappels.
AT+CCWA : Gestion des appels en attente.
AT+CSSN : Affichage des informations de services
supplmentaires.
AT+CLCC : Liste des appels en cours.
AT+CGMI : Nom du constructeur du ME.
AT+CGMM : Identification du modle du ME.
AT+CGMR : Version et niveau du modle de ME.
AT+CGSN : Identification IMEI.
Carte dinterface du module GSM
Carte dacquisition et de commande
Rseaux GSM
Systme commander et Controller
Tlphone portable
TX
RX
Module GSM MC45
TX
RX
Interfaage srie MAX3232
Interface SIM
Carte dacquisition
Rseaux GSM
Tlphone portable
Interfaage srie MAX232
PIC
16F877
TX
RX
8 Entres numriques contrler
8 Entres analogique contrler
8 Sortie commander
Module GSM MC45
TX
RX
Module MC45
8 Entres Analogiques
0-5V
F7:Module de communication
F6: Module de mesure
8 Entres numriques
F5: Module de contrle dtat
8 Sorties Numriques
Relais 12V
F4: Module de commande
Alimentation 5V
F1: Alimentation
Alimentation 12V
F2: Alimentation
PIC16F877
F3: Module de traitement de linformation
MAX 232
Sortie 1
AN1
Sortie 2
AN2
PIC16F877
Sortie 3
AN3
ULN
2803
Sortie 4
AN4
Sortie 5
AN5
Sortie 6
AN6
Sortie 7
AN7
Sortie 8
AN8
MC45
Sorties Numriques
PIC16F877
PIC16F877
Entres Numriques
PIC16F877
Entres Analogiques
R2=Vs*R1/Ve-Vs
Vs=Ve*R2/R1+R2
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