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Calculateurs Temps Réel Cours Informatique Industrielle Lotfi BOUSSAID Lotfi BOUSSAID Département de Génie Électrique Ecole Nationale d’Ingénieurs de Monastir Cours Informatique Industrielle Lotfi BOUSSAID 1 Année Universitaire 2009 - 2010 Email : [email protected]

Cours Info Indus

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  • Calculateurs Temps Rel

    Cours Informatique Industrielle

    Lotfi BOUSSAIDLotfi BOUSSAIDDpartement de Gnie lectrique Ecole Nationale dIngnieurs de Monastir

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 1

    Anne Universitaire 2009 - 2010Email : [email protected]

  • Calculateurs Temps Rel

    Chane de montage Citron AXChane de montage Citron AX

    Quelles sont les comptences ncessaires ?

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  • Calculateurs Temps RelPlan du cours

    Technologies des Circuits Intgrs

    Les Alimentations lectriques

    Architecture des Microordinateurs PC Architecture des Microordinateurs PC

    Motorisation et Commande de Machines

    Les Microcontrleurs

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  • Calculateurs Temps RelPlan du cours

    Technologies des Circuits Intgrs

    Les Alimentations lectriques

    A hit t d Mi di t PC Architecture des Microordinateurs PC

    Motorisation et Commande de Machines

    Les Microcontrleurs

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits Intgrs

    Introduction

    La Famille TTL

    La Famille CMOS

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsIntroduction

    Niveau dintgration des circuits intgrs Classification selon le nombre de transistors par botier

    Catgorie Nombre de portes (n)

    SSI : Small Scale of Integration n ~ 100

    MSI : Medium Scale of Integration ~ 1000MSI : Medium Scale of Integration

    LSI : Large Scale of Integration 10 000 < n < 100 000

    VLSI : Very Large Scale of Integration 0.1 < n < 1 Million

    T di t ti t ll t Pl d 1 Milli d t

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 6

    Taux dintgration actuellement : Plus de 1 Million de portes

  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsIntroduction

    Processus de dopage

    Dopage Type N (Phosphore) Dopage Type P (Bore)

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsIntroduction

    Wafer ou plaque de semi-conducteur

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsIntroduction

    Procd de fabrication des circuits intgrs

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsIntroduction

    Famille de circuits intgrs utilisant des transistors bipolaires

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits Intgrs

    Famille de circuits intgrs utilisant des transistors bipolaires

    IntroductionFamille de circuits intgrs utilisant des transistors bipolaires

    Classification selon la nature des lments utiliss

    Deux tats : Bloqu ou Satur

    Logique sature Logique non sature

    Deux tats : Conducteur ou BloquDeux tats : Bloqu ou Satur Deux tats : Conducteur ou Bloqu

    RTL (Resistor Transistor Logic) :

    Logique rsistance en entre et transistor en sortie

    TTL

    LS (Low Power Schottkey)Logique rsistance en entre et transistor en sortie

    DTL (Diod Transistor Logic) :

    Logique diode en entre et transistor en sortie

    LS (Low Power Schottkey)

    ALS (Advanced Schottkey)

    S (Schottkey)

    TTL (Transistor Transistor Logic) :

    Logique transistor en entre et transistor en sortie

    Srie N (Normale), H (High Speed), L (Low power)

    ECL (Emmitter Coupled Logic) :

    Couplage lectrique des metteurs

    lectronique numrique trs rapide

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits Intgrs

    Famille de circuits intgrs utilisant desIntroduction

    Famille de circuits intgrs utilisant des Transistors Effet de Champ Grille Isol

    MOS (Metal Oxid Semiconductor) :

    Compos au dpart par des transistors canal P (PMOS) puis canal N (NMOS)

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits Intgrs

    CMOS (Complementary MOS) :

    Introduction( p y )

    Compos par deux paires de 2 MOS diffrents

    Cohabitation NMOS/PMOSPas de consommation statiqueLongueur de canal technologie moderne 0.09um

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    Longueur de canal technologie moderne 0.09um

  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits Intgrs

    L B ti

    IntroductionLes Botiers

    Les botiers plats (Flat Package) :

    Les botiers DIL (Dual In Line) :

    Encoche

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsIntroductionL B ti

    Les botiers SO (Small Outline) :

    Les Botiers

    Les botiers Chip Carrier

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsIntroductionL B ti

    Les botiers Pin Grid Array (rseau de connexion)

    Les Botiers

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsIntroductionGamme de tempraturesGamme de tempratures

    Il existe deux sries : Srie militaire : -55C +125C Srie commerciale : 0C +70C

    Caractristiques lectriques Statiques

    T i d li i C l diff d i l li i i Tension dalimentation : Cest la diffrence de potentiel appliquer au circuit pour un fonctionnement correct

    Courant consomm : Courant fourni par le gnrateur dlivrant la tension nominale

    Puissance statique : Tension dalimentation x Courant consommPour les circuits TTL, elle dpend du niveau logique On prend une valeur moyenne entre 1et 100 mW par porte

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsIntroductionCaractristiques lectriques Statiques (Suite)Caractristiques lectriques Statiques (Suite) Niveaux logiques : Un circuit dlivre une tension pouvant avoir deux niveaux logiques

    haut (H: High) et bas (L: Low)

    Exemple de caractristiques dun inverseur

    VIL Voltage Input Low VIH Voltage Input High VOL Voltage Output LowOL g p VOH Voltage Output High

    1. VI < VIL (niveau logique 0) : Tension de sortie est VOH (niveau logique 1)

    2. VIL < VI < VIH : Rgime linaire, inverseur fonctionne en amplificateur

    3. VI > VIH : la tension de sortie est VOL

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsIntroductionCaractristiques lectriques Statiques

    Immunit au bruit : Insensibilit aux parasites. Cest le degr avec lequel une porte logique peut supporter des variations en entre sans modifications

    Caractristiques lectriques Statiques

    g q p ppen sortie.

    Entrance et Sortance : Entrance est le nombre maximal dentres indpendantes supportes par la porte. La Sortance est le nombre maximalpp p pdentres quune porte peut alimenter sans modification du niveau haut ni du niveau bas.

    Vitesse de commutation Temps de propagation : Cest le temps moyen que met le p p p g p y qsignal pour franchir loprateur logique (2 100 ns)

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsProblmatique

    - Niveaux bas en entre si 0 Ve VIL

    Les niveaux HAUT et BAS, en entre et en sortie, VIH, VOH, VIL et VOL sont dfinis par :

    Niveaux bas en entre si 0 Ve VIL- Niveaux bas en sortie si 0 Vs VOL- Niveaux haut en entre si VIH Ve Vcc- Niveaux haut en sortie si VOH Vs Vcc

    Entre le niveau haut et le niveau bas doit exister une plage interdite , pour quil ny ait pas ambigut.

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 20

    p g

  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsProblmatique

    Pour assurer que le circuit B comprend bien les signaux issus du circuit A on doit avoir :

    V > V

    Pour assurer que le circuit B comprend bien les signaux issus du circuit A, on doit avoir :

    VOHMIN > VIHMINVOLMAX < VILMAX

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsHistorique

    Resistor-Transistor Logic (Technologie Obsolte)g ( g )

    640

    470 NON470 NON ORNOR

    Diod -Transistor Logic (Technologie Obsolte)

    NOR

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits Intgrs

    La famille TTL (Transistor-Transistor Logic)

    Alimentation : 5V 5%Alimentation : 5V 5%

    SArchitecture interne

    S= E0 . E1

    Identification dun circuit TTL : (ex: SN 74 AS 169 N)Identification d un circuit TTL : (ex: SN 74 AS 169 N)

    SN, DM : champ littral qui indique le constructeur., p q q 74 ou 54 : gamme de tempratures normale (0C 70C) ou militaire (-55C +125C). AS, S, ...: technologie ici advanced shottky, shottky. 169, 283, ...: fonction logique. N, J, P, NT...: type de botier (ici DIL plastique ou cramique).

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    yp ( p q q )

  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits Intgrs

    La famille TTL (Transistor-Transistor Logic)

    Consommation non ngligeable : Quelques milliwatts par porte Frquences maximales de fonctionnement comprises entre 10 et 100 Mhz suivant les versions.

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    q p

  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits Intgrs

    La famille TTL (Transistor-Transistor Logic)

    Niveaux d'entre et de sortie

    Voh mini = 2,4V Vol maxi = 0,4 V

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 25

    Vih mini = 2 V Vil maxi = 0,8 V L'immunit aux bruits est de 0,4 V

  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits Intgrs

    Courant l'entre et la sortie

    La famille TTL (Transistor-Transistor Logic)Courant l entre et la sortie

    A l'tat bas une entre TTL a besoin d'un courant sortant Iil maxi = 1,6mAA l'tat haut le courant d'entre est Iih maxi = 40AA l tat haut le courant d entre est Iih maxi 40A La sortie peut dlivrer Ioh maxi = 400A au 1L et absorber Iol maxi = 16mA au 0L

    La sortance est donc de 10 en TTL :La sortance est donc de 10 en TTL :La sortance est donc de 10 en TTL :La sortance correspond au nombre d'entres qu'une sortie peut commander La sortance est donc de 10 en TTL :La sortance correspond au nombre d'entres qu'une sortie peut commander

    P t d iParamtres dynamiques

    Le passage du 0L au 1L dune sortie logique (ou inversement du 1L au 0L ) n'est pas instantan. Il f t t i t d t d ti tt i d d d t d t t t d t dIl faut tenir compte du temps de propagation tptp qui dpend du temps de monte tm et du temps de descente td.

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits Intgrs

    Temps de propagation

    La famille TTL (Transistor-Transistor Logic)

    Tp varie selon la sous-famille de 10ns (TTL " N ") 1,5ns (TTL " AS ")

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits Intgrs

    Interfaage : Sortie collecteur ouvert

    La famille TTL (Transistor-Transistor Logic)

    Pull-up

    R1

    Pull-down

    R1

    R2

    R1 doit imposer 1L sur l'entre quand l'interrupteur est ouvert. R1 = 10 k par exemple

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 28

    R2 doit imposer 0L sur l'entre quand l'interrupteur est ouvert. R2 = 390 par exemple

  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits Intgrs

    Sortie collecteur ouvert : 3 tats

    La famille TTL (Transistor-Transistor Logic)

    1. Soit la sortie est l'tat haut2. Soit la sortie est l'tat bas3. Soit la sortie est en haute impdance (T1 et T2 ouverts)

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 29

    Une entre est ddie la mise en haute impdance du circuit

  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsLa Famille CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

    1LOL

    1L OL

    Inverseur CMOS

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsLa Famille CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 31

  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsLa Famille CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

    Il existe deux familles de technologies CMOS :Il existe deux familles de technologies CMOS :

    1. Circuits spcialiss trs faible tension dalimentation (1,5 V), trs faible consommation, o la vitesse nintervient pas, ou peu (montres, calculettes simples, etc...).

    2. Circuits qui concurrencent les familles TTL, rapides, avec une consommation statique pratiquement nulle : 4000B, 74 C, 74HC, 74 HCT, 74 ACT, 74 FACT etc...Les familles 74xxx sont fonctionnellement quivalentes aux familles TTL, mais le brochage des circuits est parfois diffrent, la lettre T indique la compatibilit de niveaux lectriques avec les familles TTL.

    Consommation ngligeable : 0 1 milliwatts par porte

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 32

    Consommation ngligeable : 0.1 milliwatts par porte Frquences plus rapides pour les familles HC,HCT et ACT

  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsLa Famille CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

    Porte NOR Porte NAND

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits Intgrs

    Alimentation : 3V 18V

    La Famille CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

    Identification dun circuit CMOS :1. CMOS classique : Srie 4000B - 74Cxx

    2. CMOS rapides ( High Speed CMOS ) : 74HCxx, 74HCTxx.

    Immunit aux bruits :

    Voh mini = 0 95 Vcc Vol maxi = 0 05 Vcc

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 34

    Voh mini = 0,95.Vcc Vol maxi = 0,05.VccVih mini = 0,55.Vcc Vil maxi = 0,45.Vcc L'immunit aux bruits est de 0,4.Vcc

  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits Intgrs

    Courant l'entre et la sortie

    La Famille CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

    Courant l entre et la sortie

    Les courants d'entre sont infrieurs 1A et les sorties peuvent vhiculer plus de 1 mA.

    La sortance est limite non pas par les courants d'entre-sortie mais par les capacitsLa sortance est limite non pas par les courants d'entre-sortie mais par les capacitsLa sortance est limite non pas par les courants d entre sortie mais par les capacits parasites (5pF) d'entre qui rduisent les temps de commutation.La sortance est limite non pas par les courants d entre sortie mais par les capacits parasites (5pF) d'entre qui rduisent les temps de commutation.

    P t d iParamtres dynamiques

    Tp varie en fonction du niveau de l'alimentation Vcc. La vitesse augmente quand on fait crotre Vcc.M i h t CMOS t it it d 5 F L it l ti i flMais chaque entre CMOS prsente une capacit parasite de 5pF. La capacit vue par la sortie influe fortement sur le temps de rponse.

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 35

  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits Intgrs

    Temps de propagation

    La Famille CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) p p p g

    L t d ti T t d l li t ti di iLe temps de propagation Tp augmente quand lalimentation diminue

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 36

  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsLa Famille CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

    Pull-up Pull-down :

    R1

    R2

    R1 = R2 = 10 kR1 R2 10 k

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  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsComparaison TTL - CMOS

    TTL CMOS

    A t- Trs large gamme de fonctions- Bonne immunit aux bruits

    - Tension dalimentation variable- Excellente immunit aux bruitsAvantages o e u t au b u ts- Bonne sortance

    - Temps de propagation faible

    ce e te u t au b u ts- Consommation statique quasi-nulle - Densit dintgration leve

    Consommation statique - Sortance faible

    Inconvnients- Consommation statique importante - Densit dintgration rduite

    - tages amplificateurs ncessaires - Sortance leve avec ACT, FACT- Temps de propagation important

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 38

  • Calculateurs Temps RelTechnologies des Circuits IntgrsAdaptation TTL - CMOS

    F ti OUI (B ff i ti )Fonction OUI (Bufferisation)

    Exemples de circuitsCMOS : 4010, 4050TTL : 7407 7417 5407 5417

    Autres Exemples de circuits intgrs :Buffer inverseur CMOS : 4009, 4049 TTL 7404 7405 7406 7416

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 39

    TTL : 7407, 7417, 5407, 5417 TTL : 7404, 7405, 7406, 7416.

  • Calculateurs Temps RelPlan du cours

    Technologies des Circuits Intgrs

    Les Alimentations lectriques

    Architecture des Microordinateurs PC Architecture des Microordinateurs PC

    Motorisation et Commande de Machines

    Les Microcontrleurs : tude de cas Le 16F84

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 40

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    Alimentation stabilise classique

    Puissance < 100 Watt

    1. Transformateur

    2 P t d d t2. Pont de redressement

    3. Filtrage

    4. Rgulation

    5. Filtrage

    R d t t 25 50 %- Rendement : entre 25 50 %

    - Pas chre fabriquer

    - Pour une puissance de 300W il faut fournir 900w (Pertes 600W)

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 41

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    Alimentation stabilise classique

    1. Le transformateur

    U = 4,44 . Bmax . N . S . F

    U1 = K . n1 et U2=K . N2 (avec K = 4,44 . Bmax . S. F)

    F : frquence du rseauS : section du circuit magntique du transformateurN b d i d l' l t id N : nombre de spires de l'enroulement considrBmax : valeur maxi de l'induction

    P t f t t f ibl ( l t i 1 1 W/k ) U1 I1 U2 I2 U1 / U2 I2 / I1

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 42

    Pertes fer sont trs faibles (valeur typique 1,1 W/kg) U1 I1 ~ U2 I2 U1 / U2 = I2 / I1

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    2 Les montages de redressement

    Alimentation stabilise classique

    2. Les montages de redressement

    Le montage va et vient ou parallle (P2)

    Transformateur point milieu

    Les diodes doivent supporter une tension inverse : 22vVinv =

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 43

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    2. Les montages de redressement (suite)

    Alimentation stabilise classique

    Le montage en pont de Graetz ou parallle double (PD2)

    Les diodes doivent supporter une tension inverse :

    2vVinv =

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 44

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    3 Filtrage

    Alimentation stabilise classique

    103. Filtrage 10ms

    La valeur de la capacit dpendra du courant absorb et du V

    Exemple :Si l'on dsire un U maxi de 0,5 V avec un courant moyen de 110 mA, on aura :

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 45

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    Alimentation stabilise classique

    4. Les Rgulateurs de Tensions

    Un rgulateur sert rguler ou stabiliser un potentiel sur sa broche de sortie , il peut tre fixe ou rglable ( vis de rglage 25 tours ) et tre positif ou ngatif par rapport la masse ( ex: 7805 positif avec en sortie +5V et 7905 ngatif avec en sortie -5V )

    Le " L " est utilis pour les botiers TO 92 , I max 100mA

    Le " T " est utilis pour les botiers TO220 , I max 1,5A

    Le " K" ou " CK " pour des botiers TO3 , I max 3 A

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 46

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    4. Les Rgulateurs de Tensions (suite)

    Alimentation stabilise classique

    UsUs IsIs C1C1 D1D1 TR1TR1 Utr1Utr1 Fu1Fu1

    Type Tensiond i

    Intensitde sortie Condensateurd fil MINI

    Pont ouDi d

    Puissancef

    Tensionf

    FusibleType de sortie de sortie MAX de filtrage MINI Diodes transfo transfo secteur

    7805 + 5 V 1 A 2200 F - 16 V 1,5A 100V 16 VA 9 V 100 mA78L05 + 5 V 0,1 A 220 F - 16 V 0,5A 100V 1 VA 9 V 100 mA78T05 + 5 V 3 A 4700 F - 16 V 4 A 100V 30 VA 9 V 200 mA7806 + 6 V 1 A 2200 F - 16 V 1,5A 100V 16 VA 9 V 100 mA7808 + 8 V 1 A 2200 F - 25 V 1,5A 100V 16 VA 12 V 100 mA7809 + 9 V 1 A 2200 F - 25 V 1,5A 100V 16 VA 12 V 100 mA7812 + 12 V 1 A 2200 F - 35 V 1,5A 100V 16 VA 15 V 100 mA78L12 + 12 V 0,1 A 220 F - 35 V 0,5A 100V 3 VA 15 V 100 mA78T12 + 12 V 3 A 4700 F - 35 V 4 A 100V 48 VA 15 V 400 mA7815 + 15 V 1 A 2200 F - 35 V 1,5A 100V 26 VA 18 V 200 mA7818 + 18 V 1 A 2200 F - 40 V 1,5A 100V 26 VA 24 V 200 mA

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 47

    7824 + 24 V 1 A 2200 F - 40 V 1,5A 100V 26 VA 24 V 200 mA

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    4 Les Rgulateurs de Tension (suite)

    Alimentation stabilise classique

    4. Les Rgulateurs de Tension (suite)

    Uo suprieur ou gal U rgulateur + 2 3 V

    en ne dpassant pas 35 V, pour U rgulateur < 18 V,

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 48

    p p p gou en ne dpassant pas 40V, pour U rgulateur > 20V.

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    Ralisation pratique

    Alimentation stabilise classique p q

    Alimentation symtrique + 12 V -12 V / 1 A (1 ampre sur chaque sorties)

    Il faudra tenir compte:

    ~ de la variation de tension du rseau 220 V + ou - 10 %,~ de la chute de tension des diodes,~ de la valeur de la tension stabiliser.

    Transformateur 220 V - 2 x 15 V Transformateur 220 V - 2 x 15 V

    Solution :Solution :

    -10% = - 2,1 Vchute de tension des diodes = 1 2 V

    21,2V215Umax ==

    -chute de tension des diodes = -1,2 V

    Umax = 17,9V Umax = 17,9V

    U = [ 17 9 V ( U rgulateur + 2V ) ] avec U rgulateur = 12V U=3 9 VU=3 9 V

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 49

    U = [ 17,9 V ( U rgulateur + 2V ) ] avec U rgulateur = 12V U=3,9 V U=3,9 V

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    Ralisation pratique

    Alimentation stabilise classique p q

    Alimentation symtrique + 12 V -12 V / 1 A (1 ampre sur chaque sorties)

    On choisira C = 3300uF / 25V en valeur normaliseFAIC 25641 === On choisira C 3300uF / 25V en valeur normaliseF

    UC 2564

    9,3100.100

    - Tension de service (15 x racine de 2 = 21, 2V) : Normalise 25VNormalise 25V- Le pont redresseur (PT1 et 2) : 50V / 1 A50V / 1 A- Le transformateur : 220 V, 2 x 15 V, 30 VA minimum220 V, 2 x 15 V, 30 VA minimum

    Note : les deux enroulements du secondaire du transformateur doivent produire chacun 1 A. Soit 2 A au total pour deux sorties.- La puissance du transformateur sera donc : 15V . 15V . 2A = 30VA au minimum2A = 30VA au minimum.

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 50

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    Alimentation dcoupage

    Principe du dcoupage d'une alimentation

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 51

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    Convertisseur Fly-Back

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 52

    Mise sous tension du circuit secteur

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    Convertisseur Fly-Back

    Et bli t 310V t t i d i U l i ti B

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 53

    Etablissement 310V et tension de service Usp ou polarisation Bu

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    Convertisseur Fly-Back

    I iti li ti CI t d ill t d d t t

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 54

    Initialisation CI et dmarrage oscillateur ou procdure de start

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    Convertisseur Fly-Back

    Mi t ti d BU

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 55

    Mise en saturation du BU

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    Convertisseur Fly-Back

    Blocage du BU

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 56

    Blocage du BU

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    Convertisseur Fly-Back

    Action du circuit de rgulation ; repos

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 57

    Action du circuit de rgulation ; repos

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    Alimentation dcoupage PC

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 58

  • Calculateurs Temps RelLes Alimentations lectriques

    Alimentation dcoupage PC

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 59

    Pertes dues au dcoupagePertes dues au dcoupage

  • Calculateurs Temps RelPlan du cours

    Technologies des Circuits Intgrs

    Les Alimentations lectriques

    Architecture des Microordinateurs PCArchitecture des Microordinateurs PC

    Motorisation et Commande de Machines

    Les Microcontrleurs : tude de cas Le 16F84

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 60

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Architecture du 80x86-Pentium

    U it di t fUnit dinterface de bus

    Unit dexcution

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 61

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Les registres du 80x86-Pentium

    Accumulateur

    Base Registres Gnraux

    Count

    Data

    Stack Pointer

    Base PointerSource Index

    Registres pointeurs

    R i i dSource IndexDestination index Registres index

    Code SegmentData Segment Registre compteur de programmeData SegmentStack SegmentExtra Segment

    Registres de Segment

    Registre des indicateurs

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 62

    Registre des indicateurs

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Organisation dune carte mre base dun P

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 63

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Architecture dun PC

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 64

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PCLes interruptions du 8086

    Il existe 2 catgories dinterruptions: les interruptions hardware et les interruptions Software

    L i t ti h d i t l l li RST NMI INTR d 8086- Les interruptions hardware surviennent lorsque les lignes RST, NMI ou INTR du 8086 sont actives.

    - Les interruptions software surviennent lorsque linstruction INT apparat ou lorsLes interruptions software surviennent lorsque l instruction INT apparat ou lors dexceptions logiciel (exemples: dbordement de pile (stack overflow), division par zro).

    - Les sauts conditionnels ou inconditionnels ainsi que les appels de sous-routines ne sont d i t tipas des interruptions.

    - Une interruption de haute priorit peut interrompre une interruption de priorit infrieure.

    - Une interruption de basse priorit ne peut pas interrompre une interruption de priorit gale ou suprieure. Linterruption Reset est la plus prioritaire.

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 65

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PCInterruptions matrielles (1)

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 66

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PCInterruptions matrielles (2)

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 67

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PCInterface Parallle de lImprimante (LPT1 PIO 8255)

    Connecteur DB25 - Femelle

    Paramtrage du BIOS

    Adressage du port parallle

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 68

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PCInterface Parallle de lImprimante (2)

    Le connecteur parallle LPT comprend 3 Ports :

    Port de donnes

    Port dtat

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 69

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Interface Parallle de lImprimante (3)

    Port de commande

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 70

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Interface Parallle de lImprimante (3)

    Le contrleur de linterface parallle (PIO) est le composant 8255

    Contrleur PIO 8255 de liaison parallle

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 71

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PCProgrammation de lInterface Parallle

    (Dos, Win 9x)En assembleur

    Mov Ax,0378hMov Dx,Ax

    En pascal

    Port[$378]:=$33;{ 33h sur port Data }

    En Turbo C

    Outportb(0x378,0x33);/* 33h sur port Data */

    Mov Al,33hOut Dx,Al ; 33h sur port Data

    Mov Ax,0379h

    Data:=Port[$379]; {lire le port dtat }

    Inportb(0x379,Data); /* lire le port dtat */

    Mov Dx,AxIn Al,Dx ; lire le port dtat

    Windows 2000 et XP (Mode protg) : (1) Utilisation dun driver Porttalk http://www beyondlogic org/porttalk/porttalk htm(2) Utilisation dune DLL ex : Inpout.dll implementationfunction Inp32(port:integer):integer;Stdcall;external 'inpout32 dll' name 'Inp32';

    http://www.beyondlogic.org/porttalk/porttalk.htm

    function Inp32(port:integer):integer;Stdcall;external inpout32.dll name Inp32 ;function Out32(port, valeur:integer):integer;Stdcall;external 'inpout32.dll' name 'Out32';

    Out32 (base, 170) ;recu := Inp32 (add.value+1);

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 72

    recu : Inp32 (add.value 1); http://logix4u.net/Legacy_Ports/Parallel_Port/Inpout32.dll_for_Windows_98/2000/NT/XP.html

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Le Port Srie du PC

    UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) F t d t i i i hFormat de transmission srie asynchrone

    Cot PC Cot Ligne de Transmission

    Rception des DonnesRception des Donnes Dcalage de RceptionDcalage de RceptionRception des DonnesRception des Donnes Dcalage de RceptionDcalage de Rception

    1 Caractre la fois

    1 Bit la fois

    Attente de transmissionAttente de transmission Dcalage de transmissionDcalage de transmission

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 73

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Le Port Srie du PC Le 8250 : est apparu sur les PC-XT Le 16450 Il permet des vitesses de transmission de 38.4 kbits/s sans problme Le 16550 Contrairement au 16450 ou on ne pouvait lire ou crire qu'un seul octet la fois, le 16550 peut stocker en mmoire 16 octets avec un buffer pour la rception et un buffer pour l'mission. On peut alors atteindre des vitesses de transfert de 115.2 kbits/s. Une autre amlioration apporte par le 16550 tait l'utilisation du contrleur DMA

    Format max d'une donne asynchrone de l'UART 8250

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 74

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Le Port Srie du PCGomtrie d port srie Description et attribution des signauxGomtrie du port srie Description et attribution des signaux

    DCD : Lorsque cette ligne est active haute, elle signale au PC qu'une liaison a t tablie avec un correspondant. RX : cette ligne est une entre. C'est ici que transitent les informations du correspondant vers l'ordinateur. TX : cette ligne est une sortie. Les donnes du PC vers le correspondant sont vhicules par son intermdiaire. DTR : Lorsque cette ligne est active haute, elle permet au PC de signaler au correspondant que le port srie a t libr et qu'il peut tre utilis s'il le souhaite. GND : c'est la masse. DSR . Cette ligne est une entre active haute. Elle permet au correspondant de signaler qu'une donne est prte. RTS : Lorsque cette ligne est active haute, elle indique au correspondant que le PC veut lui transmettre des donnes. CTS : cette ligne est une entre active haute. Elle indique au PC que le correspondant est prt recevoir des donnes. RI : cette ligne est une entre active haute. Elle permet

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 75

    l'ordinateur de qu'un correspondant veut initier une communication avec lui.

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Le Port Srie du PC

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 76

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Le Port Srie du PC

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 77

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Le Port Srie du PC et le Modem

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 78

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Le Port Srie USB (Universal Serial Bus)Introduction :

    - Interface srie haut dbit

    Introduction :

    - Connexion srie est plus conomique que la connexion parallle

    Architecture du bus USB :

    - Connexions se font point point

    - Jusqu 127 priphriquesJusqu 127 priphriques

    - longueur maximale : 5 mtres

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 79

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Le Port Srie USB (Universal Serial Bus)Connectique :Connectique :

    Connecteur Type A Connecteur Type B

    1 rouge : alimentation Vbus (+5V) 2 blanc : D

    Identification des fils :

    2 blanc : D-3 vert : D+ 4 noir : masse

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 80

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Vitesse de transmission :

    Le Port Srie USB (Universal Serial Bus)

    - Haute Vitesse (High Speed) : 480 Mbits/s : Priphriques trs haut dbit ; ex :camera

    Vitesse de transmission :

    Le bus USB propose plusieurs vitesses de communication :

    Haute Vitesse (High Speed) : 480 Mbits/s : Priphriques trs haut dbit ; ex :camera...- Pleine Vitesse (Full Speed) : 12 Mbits/s : Priphriques haut dbit : scanners, imprimantes....- Basse Vitesse (Low Speed) : 1,5 Mbits/s : Priphriques d'interface utilisateur : claviers, souris,

    Identification de la vitesse

    Pleine vitesse Basse vitesse

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 81

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Les caractristiques matrielles du bus :

    Le Port Srie USB (Universal Serial Bus)Les caractristiques matrielles du bus :

    tat diffrentiel 0 quand : Data+ Data < 200mV

    La norme USB dfinie 3 tats sur les lignes du bus :

    tat diffrentiel 0 quand : Data+ - Data- < -200mV

    tat diffrentiel 1 quand : Data+ - Data- > 200mV

    tat Single Ended Zero (SE0) : 200mV < Data+ Data < 200 mVtat Single Ended Zero (SE0) : -200mV < Data+ - Data- < 200 mVRinitialisation d'un appareil s'il est maintenu plus de 10 ms

    Codage des donnes NRZI (Non Retour Zro Invers)

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 82

  • Calculateurs Temps RelArchitecture des Microordinateurs PC

    Protocole de communication du bus :

    Le Port Srie USB (Universal Serial Bus)Protocole de communication du bus :

    Il existe deux types de paquets principaux :

    Les paquets JETON (TOKEN)- Les paquets JETON (TOKEN)- Et les paquets DONNEE (DATA) :

    Composition d'un paquet TOKEN :

    8 bit 8 bits 7 bits 4 bits 5 bits

    Composition d'un paquet DATA :

    8 bit 8 bits 0 to 512 bits 16 bits8 bits 8 bits 7 bits 4 bits 5 bitsSYNC PID ADDRESS ENDP CRC

    8 bits 8 bits 0 to 512 bits 16 bitsSYNC PID PAYLOAD CRC

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 83

  • Calculateurs Temps RelPlan du cours

    Technologies des Circuits Intgrs

    Les Alimentations lectriques

    Architecture des Microordinateurs PC Architecture des Microordinateurs PC

    Motorisation et Commande de Machines

    Les Microcontrleurs : tude de cas Le 16F84

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 84

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de MachinesMotorisation et Commande de MachinesLes Moteurs lectriques

    I. Moteur courant continu

    Les Moteurs lectriquesI. Moteur courant continu

    1. Excitation srie

    2. Excitation spare

    3 Mi t3. Micromoteur

    4. Servomoteur

    5. Moteur Brushless

    II. Moteur pas pas1. A aimant permanent

    2 A rluctance variable2. A rluctance variable

    3. Hybride

    III. Moteur Alternatif1. Universel

    2. Monophas

    3. Triphas

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 85

    p

    4. Moteur Synchrone

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de MachinesLes Moteurs lectriques

    Comment choisir le moteur adquat pour mon application ?

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 86

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Critres de choix dun Moteur1 Critres dpendant de lapplication1. Critres dpendant de l application

    - Application de puissance (lectropompes, traction, etc.)- Application embarque (alimente par batterie)- Application vitesse constante - Application couple important au dmarrage- Application grand public (Machine laver, Chyniol, lectromnager, etc.)

    2 C it ifi M t

    - Application de prcision- Application de modlisme

    - Couple et couple au dmarrage- Rendement

    2. Critres spcifiques au Moteur

    - Vitesse (constante ou variable)- Cot- Taille et poids (encombrement)

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 87

    - Charge (Constante ou variable)

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Fonction dun moteur

    moteurpuissance lectrique puissance mcanique

    fournie par lalimentation lectrique

    (puissance absorbe)

    Disponible sur larbre du moteur

    (puissance utile)(puissance absorbe) (puissance utile)

    Pertes = (Puissance absorbe Puissance utile)

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 88

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Bilan de puissancesPuissance absorbe :Puissance absorbe :

    Pa = Um Im

    Pertes joule :Pj R I ffPj = R Ieff

    Puissance lectrique :Pe E Im (P issance lectriq e transmise la partie to rnante)Pe = E Im (Puissance lectrique transmise la partie tournante)

    Pertes constantes :Pc Ces pertes sont la somme des pertes mcaniques et magntiques. Ell t t t it d t t dt i id

    Puissance utile :Pu Pu = C (Couple en N m . Vitesse en rad / seconde)

    Elles sont constantes une vitesse donne et peuvent se dterminer vide.

    C'est la puissance mcanique fournie par le moteur pour entraner la charge.

    Un couple de 1Nm signifie que l'on peut exercer une force de 1N (100g) au bout d'une tige de 1m

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 89

    Rendement : R = Pu/Pa

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de MachinesForce de Laplace

    rgle des 3 doigts de la main droite : courant champ - force

    Le module de la force F est proportionnel :

    - la valeur absolue de l'intensit du courant |I|, - la longueur L de la partie du conducteur plonge dans le champ magntique ici L , - l'intensit B du champ magntique

    Le module de la force F est proportionnel :

    - l intensit B du champ magntique, - au sinus de l'angle a forme par le conducteur et le vecteur champ magntique B

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 90

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de MachinesI. Le Moteur Courant Continu

    Principe de fonctionnement

    Lorsque les conducteurs sont parcourus par un courant, ils sont soumis des forces F1 et F2 qui tendent faire tourner le rotor. Le collecteur permet d'inverser le sens du courant dans les conducteurs lorsque ceux-ci passent le plan vertical. Ainsi le sens du couple des forces F1 et F2 et donc le sens de rotation du moteur est conserv.moteur est conserv.

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 91

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Principe de fonctionnementI. Le Moteur Courant Continu

    Les bobinages d'induitLe collecteur est constitu de bagues conductrices o frottent 2 balais appels charbon.L'induit se comporte comme une seule et mme bobine lorsqu'il est aliment par les balais.

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 92

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    1. STATORLa carcasse les ples principaux et les ples de commutation sont entirement feuillets

    I. Le Moteur Courant ContinuLa carcasse, les ples principaux et les ples de commutation sont entirement feuillets. Les composants du stator sont souds ensemble dans un bti de fixation qui aligne et presse les tles ensemble en une unit monobloc.

    2. INDUIT (Rotor)Le noyau d'induit est constitu de disques en tles lectromagntiques isoles.L'enroulement d'induit est en cuivre isol verni. Les bobinages de cuivre sont placs dans l'isolant des encoches

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 93

    encoches.

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de MachinesI. Le Moteur Courant Continu

    1. Les moteurs excitation parallle

    Moteur courant continu Moteur excitation parallle

    p

    Moteur courant continu Moteur excitation parallle

    2. Les moteurs excitation srie

    Moteur couranti icontinu aimant

    PermanentInduit + inducteur

    Moteur excitation srie

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 94

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de MachinesI. Le Moteur Courant Continu

    2 modes dalimentation

    I IIRrotor URstatorIRrotor

    UE E

    Excitation spare- inducteur = circuit indpendant (donc 2 alimentations)

    Excitation srie- induit et inducteur dans le mme circuit- une alimentation unique en continu

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 95

    - alimentation continue pour linduitq

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    quations lectriques

    I. Le Moteur Courant Continuquations lectriques

    RIEVU += ')( (convention rcepteur)Loi dOhm )(excitation spare : R = Rrotor

    it ti i R R R

    Fc.e.m induite = ')(' EKVEexcitation srie : R = Rrotor + Rstator

    E

    flux travers les spires de linduit (Wb) vitesse de rotation (rad/s) vitesse de rotation (rad/s)

    K constante

    Vitesse de rotation = E / KE = (U-RI) /KE

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 96

    E ( ) E(rad/s) = N(tr/mn).2/60 = n(tr/s).2

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Relation Puissance - Couple

    I. Le Moteur Courant Continup

    P = C .

    Puissance = Couple . Vitesse

    Watts = (N.m) . (Rad/s)

    A tout terme de puissance on peut donc associer un couple

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 97

    A tout terme de puissance on peut donc associer un couple

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    C l

    I. Le Moteur Courant ContinuCouples

    Relation de dfinitionRelation de dfinition

    Couple moteur Putile = Cmot . (1)p utile mot ( )

    Couple de pertes collectives Pfer + Pmca = Cpertes . (2)fer mca pertes

    Couple lectromagntique Cemag = Cpertes + Cmot

    (1) : la puissance se rpartit entre couple moteur et vitesse(2) : pertes constantes, mesures par un essai vide

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 98

    (2) : pertes constantes, mesures par un essai vide(3) : Cemag = KCI

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    R d t

    I. Le Moteur Courant ContinuRendement

    utile

    PP= Dfinition gnraleabsorbeP

    C t

    Moteur excitation spare :

    UICmot =Moteur excitation srie

    UICmot =

    Moteur excitation spare :

    - inducteur aimant permanentpas de pertes dans le circuit inducteur

    - inducteur bobinpertes dans le circuit inducteur

    motC =UI

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 99

    pertes dans le circuit inducteurinducteurJPUI +

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de MachinesI. Le Moteur Courant Continu

    Applications

    - Applications ncessitant un couple de dmarrage important- Couple / vitesse de pente importante- Applications pouvant tre aliment par batterieApplications pouvant tre aliment par batterie- Applications fonctionnant vitesse constante

    Avantages :

    Cot relativement lev pour des puissances importantesRgulation de vitesse plus facile

    Inconvnients :

    - Cot relativement lev pour des puissances importantes- Usure du systme collecteur / charbons

    - Rgulation de vitesse plus facile- Rendement relativement lev

    Utilisation : - Moteurs excitation parallles : Pompes hydrauliques Ventilateurs etcMoteurs excitation parallles : Pompes hydrauliques, Ventilateurs, etc.

    - Moteurs excitation srie : (gros couple au dmarrage et faible vitesse)dmarreurs d'automobiles, traction (locomotives), mtro, etc.

    Choix du moteur :

    - Vitesse de 1000 5000 tr/mn Moteur direct- Vitesse < 500 tr/mn Moteur rducteur de vitesse

    Puissance utile :

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 100

    - Pu (w) = (2/60) C(N.m) N(tr/mn)

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Exercice :

    I. Le Moteur Courant ContinuExercice :

    Un moteur excitation indpendante actionne un monte-charge. Il soulve une masse de deuxtonnes la vitesse dun mtre par seconde. Le moteur est aliment sous 1500 V, sa rsistancedinduit est de 1,6 , le rendement de lensemble du systme est de 70 % (on ngligera les, , y ( g gpertes du stator).

    Calculer la puissance absorbe par le moteur ainsi que le courant appel lors de la monte.P i til f i l t P M

    Rponse :Puissance utile fournie par le moteur : P = M . g . v

    Puissance utile fournie par le moteur : P = M g vPuissance utile fournie par le moteur : P M . g . v

    P Wu = =2 10 9 8 1 196003 ,P

    PWu 28000Puissance absorbe par le moteur P Wu= =0 7 28000,

    P = UI = = =I PU A280001500

    18 7,

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 101

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    3. Le Micromoteur Courant Continu

    I. Le Moteur Courant Continu

    - Stator (Inducteur) aiment permanent

    - Rotor (Induit) bobin

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 102

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Commande de Micromoteur Courant ContinuI. Le Moteur Courant Continu

    1- Commande par un transistor, un seul sens de rotation

    La consommation dun tel moteur est denviron 100mA il est donc impossible de le connecter

    1 Commande par un transistor, un seul sens de rotation

    100mA, il est donc impossible de le connecter directement sur une patte du PIC

    Solution 1 : Transistor MOS : BUZ11Solution 1 : Transistor MOS : BUZ11

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 103

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Commande de Micromoteur Courant Continu

    I. Le Moteur Courant Continu

    2- Commande par relais 12V/600 ohms, un seul sens de rotation

    Porte TTL sortie collecteur ouvert :

    74ALS16

    Iol max=40mA

    Le courant ncessaire pour le relais est gal :

    +V

    Io = 12/600 = 20mA

    M

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 104

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Commande de Micromoteur Courant ContinuI. Le Moteur Courant Continu

    3- Commande par relais 12V/10 ohms, un seul sens de rotation

    Transistor Darlington :

    Ex: TIP121

    Pouvant fournir jusqu 5 A

    La commande du relais se fait avec un "0" logique

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 105

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Commande de Micromoteur Courant ContinuI. Le Moteur Courant Continu

    3- Commande par pont en H, deux sens de rotation

    Solution 2 : Pont en H

    L298L298

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 106

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Applications base de Micromoteur Courant ContinuI. Le Moteur Courant Continu

    - Robotique- Modlisme- Applications encombrement minimum- Applications portables (ex: mini-perceuses)Applications portables (ex: mini perceuses) - Informatique stockage de donnes- les tlcoms (portables, satellites, les cblages et relais...)- Domaine mdicale ((prothses et greffes, endoscopie, instruments chirurgicaux...)

    Mi ill- Micro-outillage

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 107

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Moteur cc avec encodeur optiqueI. Le Moteur Courant Continu

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 108

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    4. Le Servomoteur

    I. Le Moteur Courant Continu

    - Un servomoteur est un moteur conu pour gnrer le mouvement prcis d'un lment mcanique selon une commande externe.

    Dfinition :

    - Un servomoteur est un systme motoris capable d'atteindre des positions prdtermines, puis de les maintenir.

    La position est : dans le cas dun moteur rotatif une position d'angle et dans le cas dun moteur- La position est : dans le cas d un moteur rotatif, une position d angle et, dans le cas d un moteur linaire une position de distance.

    Le servomoteur est constitu dun moteur courant continu reli un rducteur et asservit par un

    Constitution dun servomoteur :

    Le servomoteur est constitu d un moteur courant continu reli un rducteur, et asservit par un potentiomtre et un circuit de contrle

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 109

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de MachinesI. Le Moteur Courant Continu

    4. Le Servomoteur

    Commande +

    Principe de fonctionnement

    RducteurM Potentiomtre+_

    Commande dun ServomoteurCommande dun ServomoteurCommande dun Servomoteur

    On doit appliquer des impulsions selon la norme suivante On doit appliquer des impulsions selon la norme suivante On doit appliquer des impulsions selon la norme suivante

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 110

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de MachinesI. Le Moteur Courant Continu

    4. Le Servomoteur

    Commande dun Servomoteur

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 111

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Applications base de Servomoteur

    I. Le Moteur Courant Continu

    Manoeuvre des vannes industrielles

    Servomoteurs dplacement linaire (bouchon de baignoire)

    Servomoteurs multi tours Servomoteurs fraction de toursModlisme

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 112

    Servomoteurs dplacement linaire (bouchon de baignoire)

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    5. Le Moteur Brushless (Sans balais)

    I. Le Moteur Courant Continu

    - Un rotor aimant tournant de 2 ou 4 plesUn rotor aimant tournant de 2 ou 4 ples.

    - Le stator, compos dun bobinage de 3 4 phases, aliment par une lectronique de puissance

    - Un aimant servant exciter les capteurs effet Hall qui sont utiliss par llectronique qui assureHall qui sont utiliss par l lectronique qui assure lalimentation successive des phases.

    Pour une dure de vie optimale du moteur, le rotor est mont sur roulements billes

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 113

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    5. Le Moteur Brushless (Sans balais)

    I. Le Moteur Courant Continu

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 114

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    5. Le Moteur Brushless (Sans balais)

    I. Le Moteur Courant Continu

    Les moteurs Brushless sont particulirement adapte des applications ncessitant :

    - Longues dures de vie

    Vitesses leves- Vitesses leves,

    - Fonctionnements en conditions dutilisation difficiles.

    - Industrie Automobile

    - Applications industrielles

    - Modlisme

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 115

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    II. Le Moteur pas pas

    Rsolution : de 4 400 pas

    Positionnement angulaire de caractre incrmental Signal lectrique numrique

    On peut distinguer trois catgories technologiques :

    - Moteur aimants permanents- Moteur reluctance variable. - Moteur hybride

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 116

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    1. Moteur aimants permanentsU i t t t lid i d l' d t ( t ) D b bi it t i t l

    II. Le Moteur pas pas

    Un aimant permanent est solidaire de l'axe du moteur (rotor). Des bobines excitatrices sont places sur la paroi du moteur (stator) et sont alimentes chronologiquement. Le rotor s'oriente suivant le champ magntique cr par les bobines.

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 117

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de MachinesII. Le Moteur pas pas

    2. Moteur reluctance variableIl s'agit d'un moteur qui comporte un rotor encoches se positionnant dans la directionIl s agit d un moteur qui comporte un rotor encoches se positionnant dans la direction de la plus faible rluctance : ce rotor, en fer doux, comporte moins de dents qu'il n'y a de ples au stator. (la rluctance est le quotient de la force magntomotrice d'un circuit magntique par le flux d'induction qui le traverse)

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 118

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    II. Le Moteur pas pas3. Moteur hybride3. Moteur hybride

    Le moteur hybride est une combinaison du moteur reluctance variable et du moteur aimant permanent.

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 119

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    II. Le Moteur pas pasComparaison des trois moteursComparaison des trois moteurs

    Comparaison des performances des trois types de moteurs pas pas

    Type de Moteur Moteur aimant permanentMoteur reluctance

    variable Moteur Hybride

    RsolutionRsolution (nombre de pas/tour)

    Moyenne Bonne leve

    Couple moteur leve Faible levep

    Sens de rotation

    Il dpend du :- Sens du courant Il dpend uniquement de lordre dalimentation

    Il dpend du :- Sens du courantSens de rotation

    - Ordre dalimentation des bobines

    de l ordre d alimentation des bobines - Ordre dalimentation

    des bobines

    Frquence de travail Faible Grande Grande

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 120

    Frquence de travail Faible Grande Grande

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    II. Le Moteur pas pas

    I12I12 I11I11I21I21I22I22

    Moteur Unipolaire

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 121

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    II. Le Moteur pas pas

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 122

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Les diffrents types dexcitationII. Le Moteur pas pas

    2 phases2 phases 4 phases4 phases

    I1I1 I2I2 I11I11 I12I12 I21I21 I22I22I1I1 I2I2 I11I11 I12I12 I21I21 I22I22

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 123

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Commande du moteur pas pas Unipolaire : 2 phases On II. Le Moteur pas pas

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 124

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    Commande du moteur pas pas Unipolaire : 2 phases On (2)II. Le Moteur pas pas

    Une Sortie ULN2003 : Peut fournir 500 mA

    Remarque : Pour un courant de 1A on peut utiliser 2 voies du circuit ULN2003 par bobine

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 125

    Remarque : Pour un courant de 1A on peut utiliser 2 voies du circuit ULN2003 par bobine

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    II. Le Moteur pas pasCommande du moteur pas pas Unipolaire : 2 phases On (3)

    Un Transistor BDX53C (NPN) : Peut fournir 5 A

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 126

    Un Transistor TIP122 (NPN) : Peut fournir 3 A

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    II. Le Moteur pas pasCommande du moteur pas pas Bipolaire

    Moteur Bipolaire

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 127

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    II. Le Moteur pas pasApplications

    Les photocopieurs, imprimantes bancaires, priphriques informatiques, tables traantes, instrumentation, pompes mdicales, pousses seringues, automobiles, climatisation, rgulation, etc.

    1- Moteur pas pas aimant permanent :F ibl t

    Sans balais, Fonctionnement en boucle ouverte et plusieurs pas angulaires sont disponibles

    - Faible cot- Peu dinertie- Applications : priphriques dordinateurs, positionnement de tte dimpression dimprimantes, etc.

    2 M t l t i bl2- Moteur pas pas rluctance variable :- Faible couple (torque)- Applications de petites tailles : Table de micro-positionnement

    3- Moteur pas pas hybride :

    - Meilleure rsolution- Couple (torque) plus important

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 128

    Couple (torque) plus important- Applications : positionnement avec couple important

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    III. Le Moteur Alternatif1. Le Moteur Universel

    - Un moteur universel peut tre aliment par une F.E.M alternative ou continue

    - Moteur de perceuse, aspirateur, robot mnager etc...(appareils lectroportatifs en gnral).

    - En gnral, il est utilis pour les appareils ne demandant qu'un couple modr

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 129

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    III. Le Moteur Alternatif1. Le Moteur Universel

    - Stator et rotor sont monts en srie et aliments en alternatif ou en continuStator et rotor sont monts en srie et aliments en alternatif ou en continu

    - Le rotor comporte plusieurs bobinages, aliments successivement par les lames du collecteur qui se trouvent au contact des balais.

    - Lalimentation du stator cre un champ qui tend attirer celui du rotor. En alternatif, quand le courant sinverse, le champ magntique rsultant sinverse aussi bien dans le stator que dans le rotor qui sont aliments en sriele rotor qui sont aliments en srie.

    - Le collecteur provoque une succession d'alimentations puis de coupures des bobinages du rotor : Il en rsulte lapparition dtincelle

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 130

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    III. Le Moteur Alternatif2. Le Moteur Asynchrone Monophas

    - Stator portant un bobinage p paires de plesStator portant un bobinage p paires de ples

    - Rotor cage d'cureuil en court circuit

    A l' t l t t lli it d h t t iA l'arrt, le rotor est sollicit par deux champs tournant en sens inverse

    Ce moteur ne dmarre donc pas spontanment

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 131

    Ce moteur ne dmarre donc pas spontanment

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    III. Le Moteur Alternatif2. Le Moteur Asynchrone Monophas

    En lanant le rotor ( la main par exemple) il peut alors dmarrer dans un sens ou dans l'autre

    S d b bi d l d 90 d l h t tSecond bobinage dcal de 90 dans les encoches restantes alimente travers un artifice de dphasage : (ex: condensateur)

    le couple du champ qui tourne dans le mme sens que le rotor est le plus grand et tend augmenter avec la vitesse

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 132

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    III. Le Moteur Alternatif2. Le Moteur Asynchrone Monophas

    La vitesse de synchronisme : Nsyn (tr/min) = ( 60.f ) / p La vitesse du rotor N (tr/min) = [ ( 60.f ) / p ] (1-g)

    - Plusieurs types de moteurs monophass existent : Moteur induction avec condensateur Moteur induction sans condensateur

    - Faible puissance faible couple au dmarrage dcrochage possible en cas de charge

    Applications :

    - Faible puissance, faible couple au dmarrage, dcrochage possible en cas de charge- Fonctionnement intermittent : lectromnager, commande de vanne, pompes

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 133

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    III. Le Moteur Alternatif3. Le Moteur Asynchrone Triphas

    Le principe du champ tournant :

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 134

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    III. Le Moteur Alternatif3. Le Moteur Asynchrone Triphas

    Stator bobin

    Rotor bobin

    Ou cage dcureuil

    Constituants :Constituants :

    Stator bobin

    X paires de ples

    Ou cage d cureuil

    1 i d l N 3000 t /1 paire de ples N=3000 tr/mn2 paires de ples N=1500 tn/mn

    Symboles :Symboles :

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 135

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    III. Le Moteur Alternatif3. Le Moteur Asynchrone Triphas

    Branchement :

    U=220V~

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 136

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    III. Le Moteur Alternatif3. Le Moteur Asynchrone Triphas

    Dispositifs de scurit et commande

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 137

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    S ti

    III. Le Moteur Alternatif3. Le Moteur Asynchrone Triphas

    Sectionneur Contacteur Relais thermique

    Variateur de vitesseVariateur de vitesse

    le courant est modul par largeur d'impulsions (PWM).Le courant rsultant est proche d'une sinusodale

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 138

    p

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de MachinesMotorisation et Commande de MachinesMotorisation et Commande de MachinesMotorisation et Commande de Machines

    III. Le Moteur Alternatif3. Le Moteur Asynchrone Triphas

    V i t d it

    III. Le Moteur Alternatif3. Le Moteur Asynchrone TriphasIII. Le Moteur Alternatif

    Variateur de vitesse

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 139

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de MachinesMotorisation et Commande de Machines

    3. Le Moteur Asynchrone TriphasIII. Le Moteur Alternatif

    3. Le Moteur Asynchrone TriphasIII. Le Moteur Alternatif

    Plaques signaltiquesClasse d'isolation F

    Temprature ambiante de fonctionnement

    M

    Anne et mois de production

    MasseIndice de protection

    Branchement Courant nominalCourant nominal

    Nombre de tours par minute

    Frquence dalimentation Facteur de puissance

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 140

    Nombre de tours par minute

    Puissance nominale

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    3. Le Moteur Asynchrone TriphasIII. Le Moteur Alternatif

    Avantages : Inconvnients : - Couple de dmarrage faible

    - Faible cot d'achat - Faible cot dentretien- Puissance importante

    p g- Glissement Asservissement en vitesse difficile- Manque de "confort" mcanique ( dmarrage brutal)- La vitesse dpend de la charge

    Courant de dmarrage 3 5 fois suprieur au

    Applications :

    - Courant de dmarrage 3 5 fois suprieur au courant nominal

    Machines-outils Ascenseurs T il

    Applications :

    TreuilsPompes

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 141

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    4. Le Moteur SynchroneIII. Le Moteur Alternatif

    Constituants :

    - Prsence de 2 collecteurs sur l'axe du rotor bobin- Moteur rotor aimant permanent ( petite puissance) ou rotor bobin

    Constituants :

    - Alimentation du stator en triphas alternatif;Alimentation du rotor en courant continu

    Caractristiques lectriques :

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 142

    - Alimentation du rotor en courant continu

  • Calculateurs Temps RelMotorisation et Commande de Machines

    4. Le Moteur SynchroneIII. Le Moteur Alternatif

    - Vitesse de rotation gale ou sous multiple entier de la vitesse du champ tournant

    nombre de paire de ples 1 2 3 5 10

    pas polaire en degr 180 90 60 33 18

    vitesse du champ tournant en s-1 50 25 16.6 10 5

    vitesse du rotor en tours/minute 50 3000 1500 1000 600 300

    Symboles :

    (avec des onduleurs thyristor pour des puissances > 1000 kW)

    Exemples d'utilisation:

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 143

    ( y p p )T.G.V. Atlantique , propulsion de gros navire, malaxeur (industrie chimique), circulateur (centrale nuclaire)

  • Calculateurs Temps RelPlan du cours

    Technologies des Circuits Intgrs

    Les Alimentations lectriques

    Architecture des Microordinateurs PC Architecture des Microordinateurs PC

    Motorisation et Commande de Machines

    Les Microcontrleurs

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 144

  • Calculateurs Temps RelLes MicrocontrleursVon Neumann vs. Harvard Von Neumann

    MMOIRE CPUIO

    IO IO

    HarvardBUS SYSTME

    BUS INSTRUCTIONSHarvard

    MMOIREDONNES CPU IO IO IO

    MMOIREPROGRAMME

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 145145

    BUS DONNES

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Les processeurs CISC(Complex Instructions Set Computer)

    Instructions plus proches d'un langage de haut niveau

    Les avantages Instructions plus proches d un langage de haut niveau Programmation plus compact criture plus rapide et plus lgante des applications Moins d'occupation mmoire des programmesMoins d occupation mmoire des programmes Excution ncessite moins d'octets mmoire

    i i beaucoup trop de codes d'instruction diffrents taille des instructions leve et variable (1 15 bytes octets par instruction)

    Les inconvnients

    taille des instructions leve et variable (1 15 bytes octets par instruction) structure des instructions non standardises: excution complexe, peu performante

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 146146

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Les processeurs RISC(Reduced Instructions Set Computer)(Reduced Instructions Set Computer)

    Nette sparation entre les instructions d'accs mmoire et les autres Nette sparation entre les instructions d'accs mmoire et les autres

    Instructions standardises, en taille et en dure d'excution

    Unit de dcodage cble, non microcode architecture pipeline, superscalaire

    Trs nombreux registres usage gnralTrs nombreux registres usage gnral

    Un ou plusieurs cache (s) internes(s) ainsi que des tampons internes et un jeu d'instruction rduit aux instructions simples p

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 147147

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le pipeline (ou pipelining)

    LI : Lecture de l'Instruction (en anglais FETCH instruction) depuis le cache ; DI : Dcodage de l'Instruction (DECODe instruction) et recherche des oprandes; EX : Excution de l'Instruction (EXECute instruction) MEM : Accs mmoire (MEMory access) criture ou chargement de la mmoire ; MEM : Accs mmoire (MEMory access), criture ou chargement de la mmoire ; ER : Ecriture (Write instruction) de la valeur calcule dans les registres.

    Objectif du pipeline : tre capable de raliser chaque tape en parallle avec les tapes amont et aval

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 148148

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PICs de MICROCHIP

    Quest ce quun PIC ?Qu est-ce qu un PIC ?

    Les PICs sont des composants dits RISC (Reduced Instructions Set Computer)

    Un PIC est un microprocesseur lequel on a rajout des priphriquesUn PIC est un microprocesseur lequel on a rajout des priphriques

    Les familles des PICs : La famille Base-Line : mots dinstructions de 12 bits La famille Mid-Range, qui utilise des mots de 14 bits (16F84, 16F876, ..)

    L f ill Hi h E d i tili d t d 16 bit

    Les familles des PICs :

    La famille High-End, qui utilise des mots de 16 bits.

    Tous les PICs Mid-Range ont un jeu de 35 instructions, stockent chaque instruction dansun seul mot de programme, et excutent chaque instruction (sauf les sauts) en 1 cycle.

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 149

    u seu o de p og a e, e e cu e c aque s uc o (sau es sau s) e cyc e

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PICs de MICROCHIP (2)

    Identification dun PIC

    PIC16 indique un PIC Mid-Range

    C indique que la mmoire programme est une EPROM ou plus rarement une EEPROM

    CR pour indiquer une mmoire de type ROM

    F pour indiquer une mmoire de type FLASH

    Les derniers chiffres identifient le PIC

    -XX reprsente la frquence dhorloge maximale

    Un composant quon ne peut reprogrammer est appel O.T.P. pour One Time Programming

    un 16F84-04 est un PIC Mid-Range (16) donc la mmoire programme est de type FLASH (F) donc rinscriptible de type 84 et capable daccepter une frquence dhorloge de 4MHz.

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 150

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F84-04

    - 35 instructions I t ti d 14 bit

    Principales caractristiques :

    - Instructions codes sur 14 bits - Donnes sur 8 bits - 1 cycle machine par instruction, sauf pour les sauts (2 cycles machine) - Vitesse maximum 10 MHz soit une instruction en 400 ns (1 cycle machine = 4 cycles d'horloge)

    4 d'i t ti- 4 sources d'interruption - 1000 cycles d'effacement/criture pour la mmoire flash, 10.000.000 pour la mmoire de donne EEPROM

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 151

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F84-04Brochage et fonction des pattesBrochage et fonction des pattes

    - VSS, VDD : Alimentation - OSC1,2 : Horloge

    RA0 4 Port A- RA0-4 : Port A - RB0-7 : Port B - T0CKL : Entre de comptage - INT : Entre d'interruption

    MCLR : Reset : 0V- MCLR : Reset : 0V - Choix du mode programmation : 12V - 14V

    - Excution : 4.5V - 5.5V

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 152

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F84-04Architecture interne

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 153

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F84-04Organisation de la mmoire

    Mmoire donnes 2 x 128 octets

    Architecture HarvardArchitecture Harvard

    Mmoire programme 1K x 14 bits

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 154

    Mmoire programme 1K x 14 bits

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F84-04

    Organisation des instructions

    Quatre types dinstructions :

    1- Les instructions orientes octet Elles sont codes de la manire suivante :- 6 bits pour linstruction : logique car comme il y a 35 instructions il faut 6 bits pour pouvoir les coder toutes

    yp

    6 bits pour l instruction : logique, car comme il y a 35 instructions, il faut 6 bits pour pouvoir les coder toutes- 1 bit de destination(d) pour indiquer si le rsultat obtenu doit tre conserv dans le registre de travail de lunit de calcul (W pour Work) ou sauv dans loprande (F pour File).- Reste 7 bits pour encoder loprande (File)

    2- Les instructions orientes bits Manipulation directement des bits dun registre particulier. Elles sont codes de la manire suivante :Elles sont codes de la manire suivante :- 4 bits pour linstruction (dans lespace rest libre par les instructions prcdentes)- 3 bits pour indiquer le numro du bit manipuler (bit 0 7 possible), et de nouveau :- 7 bits pour indiquer loprande.

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 155

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F84-04

    Organisation des instructions (2)

    3- Les instructions gnralesInstructions qui manipulent des donnes. Elles sont codes de la manire suivante :- Linstruction est code sur 6 bits- Elle est suivie dune valeur IMMEDIATE code sur 8 bits (donc de 0 255).

    4- Les sauts et appels de sous-routinesCe sont les instructions qui provoquent une rupture dans la squence de droulement du programme. Elles sont codes de l i i tla manires suivante :- Les instructions sont cods sur 3 bits- La destination code sur 11 bits

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 156

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F84-04Liste des instructions

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 157

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F84-04Organisation dun programme assembleurg p g Les de commentaires sont prcds par le symbole ; Les DIRECTIVES sont des commandes destines lassembleur

    ORG 0x000 __CONFIG _CP_ON & _WDT_ON & _PWRTE_ON & _HS_OSC

    Les fichiers include #include

    Les assignations mavaleur EQU 0x05

    Les dfinitions #DEFINE monbit PORTA,1

    Les macrosLIREIN macro

    comf PORTB,0andlw 1

    endm L d i bl La zone des variables

    CBLOCK 0x00C ; dbut de la zone variablesw_temp :1 ; Zone de 1 bytestatus_temp : 1 ; zone de 1 byte

    i bl 1 j d l i bl

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 158

    mavariable : 1 ; je dclare ma variableENDC ; Fin de la

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F84-04

    Les diffrents types dadressage :Les diffrents types d adressage :

    Adressage immdiat movlw 0x50 ; W 0x50

    Adresage direct movf 0x10,w ; W (0x10) contenu de lemplacement mmoire

    Adressage indirect movlw 0x50 ; W 0x50; movwf mavariable ; mavariable 0x50 movlw mavariable ; W 0x0E movwf FSR ; on place ladresse de destination dans FSR. ; FSR POINTE sur mavariable; movf INDF,w ; w 0x50

    I f f dIncf f,d

    d : destination elle peut avoir : f : rsultat dans lemplacement mmoire.

    l l i d l i d il

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 159

    w : rsultat est laiss dans le registre de travail,

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F84-04Ports d'entres/Sorties

    Port A

    - 5 pattes d'entre/sortie bidirectionnelles, notes RAx avec x={0,1,2,3,4}

    - Le registre PORTA, d'adresse 05h dans la banque 0,

    Port A

    permet d'y accder en lecture ou en criture. - Le registre TRISA, d'adresse 85h dans la banque 1,

    permet de choisir le sens de chaque patte (entre ou sortie) : un bit 1 positionne le port en entre, un bit 0 positionne le port en sortie.

    - "Data Latch" : Mmorisation de la valeur crite quand le port

    Cblage interne d'une patte du port A :

    est en sortie. - "TRIS Latch" : Mmorisation du sens (entre ou sortie) de la

    patte. - "TTL input buffer" : Buffer de lecture de la valeur du port. La

    lecture est toujours ralise sur la patte, pas la sortie de la bascule d'criture.

    - Transistor N : En criture : Satur ou bloqu suivant la valeur crite.

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    Cblage interne dune patte dun Port- En lecture : Bloqu. - Transistor P : Permet d'alimenter la sortie.

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F84-04Port B

    - 8 pattes d'entre/sortie bidirectionnelles, notes RBx avec x={0,1,2,3,4,5,6,7}

    - Le registre PORTB, d'adresse 06h dans la banque 0, permet d'y accder en lecture ou en criture.

    - Le registre TRISB, d'adresse 86h dans la banque 1, permet de choisir le sens de chaque patte (entre ou sortie) : un bit 1 positionne le port en entre, un bit 0 positionne le port en sortie.

    - Les quatre bits de poids fort (RB7-RB4) peuvent tre utiliss pour dclencher une interruption sur changement d'tat.

    RB0 t i i d' t d'i t ti t- RB0 peut aussi servir d'entre d'interruption externe.

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  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F84-04Le Compteur (Timer)

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  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    La ProgrammationPC

    Programmateur PIC

    Langage C / BASIC Hexadcimal

    Langage Assembleur

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    Haut niveau Bas niveau

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    1er Exemple : Allumer une LED par bouton poussoir

    LIST p=16F84include "P16F84.inc__CONFIG _CP_ON & _WDT_ON & _PWRTE_ON & _HS_OSCorg 0x0000

    bsf STATUS,RP0 ; slectionner bank 1movlw b11111111' ; Port B en entre;movwf TRISBmovlw b00000000' ; Port A en sortiemovwf TRISAbcf STATUS,RP0 ; slectionner bank 0

    b lboucle btfsc PORTB,2 ; tester RB2, sauter si vaut 0bcf PORTA,2 ; sinon on allume la LEDbtfss PORTB,2 ; tester RB2, sauter si vaut 1bsf PORTA,2 ; RB2 vaut 0, donc LED

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 164

    goto boucleend

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    2ime exemple : Faire clignoter une LED (Langage C)

    #include #fuses HS,NOPROTECT,NOWDT #use delay(clock=4000000) #use de ay(c oc 000000)#define LED PIN_RA2Void main(){

    while( 1 ){( ){Output_bit(LED,1);Delay_ms(500);Output_bit(LED,0);Delay_ms(1000);

    }}

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  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    3ime exemple : Commande de moteur pas pas

    #include

    La fonction avance() permet de faire tourner le moteur pas pas de n*4 pas

    #fuses HS,NOPROTECT,NOWDT #use delay(clock=16000000)Void avance(int i){

    Int j;For(j=0;j

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs4ime exemple : Commande dun panneau solaire

    LDRELDRE

    LDROLDRO

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 167

    FDCEFDCE FDCOFDCO

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F877A

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 168

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F877A

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 169

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F877A

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 170

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F877A

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 171

  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F877A

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  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F877A

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  • Calculateurs Temps RelLes Microcontrleurs

    Le PIC 16F877A

    Logiciel : MPLAB (www.microchip.com) Langage :

    ASM (assembleur)( ) C (compilateur PICC, C30, selon le PIC)

    Simulation du code via MPASM Simulation du code via MPASM

    Programmation :ICD2 (In-Circuit Debugger) RS-232 ICD2 (In-Circuit Debugger), RS-232

    module ddi comme le dataman48

    Cours Informatique IndustrielleLotfi BOUSSAID 174