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Conception et réalisation d’une carte de suivi Des arrêts machines, à base
De microcontrôleur
Licence EEA : FST de Tanger 2009/2010 Page 1
Présentation de SOURIAU
I - Historique
Figure 1 : Historique du groupe Souriau
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De microcontrôleur
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Figure 2 : Exemples de connecteurs
1917 : Monsieur SOURIAU a créé une entreprise de 20 employés dans un atelier de 500m²,
consacrée à la réparation des magnétos pour automobile.
1924: Création de BURNDY Engineering Company.
1956 : Monsieur DROGO crée la société JUPITER.
1978 : Implantation à York pour la production de connecteurs.
1984 : Création d'une unité d'assemblage en République dominicaine.
1989 : Acquisition de SOURIAU/JUPITER et de BURNDAY Corp par FRAMATOME.
Création de FCI.
1998 : Création, au sein de FCI, d’une Division autonome MAI (Militaire, Aéronautique et
Industrie) intégrant :
SOURIAU : Connecteurs destinés à l’aéronautique et à l’industrie.
JUPITER : Connecteurs destinés à la marine et à l’industrie lourde.
BURNDY : Connecteurs industriels et connecteurs propriétaires pour l’aéronautique.
2003 : Création d'une unité d'assemblage au Maroc. (SOURIAU Maroc)
Création de SOURIAU Inde.
II – Domaine d’activité et de marché
Le Groupe SOURIAU conçoit, fabrique et commercialise des connecteurs électriques et
optiques allant des connecteurs standard, spécifiques à des normes nationales et internationales, à
des systèmes complexes d'interconnexions. Ces connecteurs sont utilisés dans des conditions
extrêmes (température, pression …)
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Figure 3 : Exemples de systèmes utilisant ces connecteurs
C’est trois principaux marchés sont :
L'aéronautique : avions civils et militaires, hélicoptères, A380, A350,...
La défense & l'espace : marine militaire, communications, satellites, véhicules spatiaux.
L'industrie : ferroviaire, géophysique, instrumentation, environnement de production,
compétition automobile.
Au bout de 90 ans d’évolution, le groupe a 1900 personnes reparties sur les quatre
continents, l'Asie, l'Afrique, l'Amérique, l'Europe. Elle s'adresse à des marchés où la fiabilité est
un impératif. Sa force commerciale est présente sur 14 pays pour environ 5000 clients.
Parmi ces clients, certain sont de renommé mondiale, il y a les groupes : THALES,
EADS/AIRBUS, BOEING, BOMBARDIER (Canada), DASSAULT, ROLLS-ROYCE,
SCHNEIDER, FERRARI, CITROEN…
SOURIAU Maroc, une filiale du groupe, s’occupe de l’assemblage des connecteurs. Elle
est certifiée ISO 9001 version 2000, EN 9100 version 2003 (Spécifique pour l’industrie
aéronautique), AQAP 2110 indices 1 version 2003, DSCC version 2007.
Elle produit presque 5 millions de connecteurs par an. On chiffre d’affaire en 2006 était
d’environ 1,5 Milliard d’Euros.
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III – Organigramme
Figure 4 : Organigramme du groupe SOURIAU Maroc
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Présentation du projet
I- Introduction générale :
L’informatique industrielle a une grande importance dans la productique, sa mise en
œuvre est souvent faite à base des automates programmables. Les ordinateurs peuvent aussi être
à la base de cette automatisation mais ils ne peuvent malheureusement pas communiquer seuls
avec les systèmes de puissance. Cette communication ne peut se faire qu’avec l’intervention d’un
autre système. L’objectif du sujet « Carte d’interfaçage entre l’utilisateur et la machine pour
la gestion des défauts » est de réaliser une carte permettant de bloquer la machine lors du défaut
et la débloquer via la saisie d’un code confidentiel spécifique du défaut.
Cette carte permet de faire une surveillance par une simulation de l’état de la machine (en
fonctionnement ou en défaut) en laissant un enregistrement (historique) sur PC.
Pour réaliser cette carte, nous avons jugé nécessaire de commencer par le coté matériel
c'est-à-dire l’étude des composants qui entrent dans sa réalisation en particulier le
microcontrôleur PIC16F877 qui est le cerveau de la carte et par la suite le coté logiciel.
Le coté logiciel est divisé en deux parties car pour une communication série il nous faut un
logiciel côté carte (Programmation du microcontrôleur PIC 16F877) et un logiciel côté PC
(Labview, Visual Basic, Java Script ...).
Notre projet se finalise par une réalisation pratique de la carte et par une interface sous Visual
Basic.
II- Cahier de Charge :
1. Objectif du Projet : Chaque cycle machine commence par l’action de l’opérateur sur un bouton poussoir, si le
temps d’un cycle dépasse une durée donnée « deux fois cycle machine », cela sera traité comme
un arrêt ou défaut. La machine devrait se bloquer et n’autoriser sa remise en marche, qu’après
l’opérateur ait introduit un code pour justifier l’erreur.
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Notre tâche sera de réaliser une carte électronique d’interface entre machine et utilisateur qui
réalise ce fonctionnement, avec enregistrement de tous les arrêts sur un ordinateur.
Quand il y a le défaut, la carte doit le signaler à l’opérateur via l’afficheur LCD et au
superviseur via l’ordinateur afin de mettre la machine hors service et déclencher le comptage du
temps d’arrêt. Après l’intervention -fin du défaut- pour débloquer notre machine, notre carte va
demander la saisie d’un code de défaut, c’est là, ou elle met la machine sous tension et met fin au
comptage.
2. Description du Projet :
-La carte doit afficher des messages sur un LCD et lire les codes saisis à travers un clavier
matriciel 12 touches.
-La carte doit communiquer avec le PC via la liaison série RS232, elle lit les commandes de la
machine (Sorties TOR 5V), et transmet l’état de la machine accompagnée du code saisie en cas
de défaut à l’application VB.
-L’application enregistre les temps d’arrêts dans une base de données toute en signalant la
justification de chaque défaut.
3. Travail demandé :
Programmation du microcontrôleur PIC16F877.
Simulation de la carte électronique.
Création d’une interface programmée sous VB.
Faire la réalisation pratique.
Installation et test sur la machine.
Figure5 : Détection de l’impulsion
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III- Schéma synoptique:
Machine pour
encollage
des
connecteurs
aéronautiques
AFFICHEUR
LCD
CLAVIER
MATRICIEL
ORDINATEUR
-Interface VB.
6 B
R
O
C
H
E
S
7 B
R
O
C
H
E
S
CARTE
INTERFACE
A BASE DE
PIC 16F877
-Affichage
des messages.
-Saisie
du Code.
-Communication
via RS232.
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Pour réaliser cette carte, nous avons jugé nécessaire de commencer par le coté matériel
c'est-à-dire l’étude des composants qui entrent dans sa réalisation en particulier le
microcontrôleur PIC16F877 qui est le cerveau de la carte.
Matériel
I- Microcontrôleur
Le cerveau de notre application est le microcontrôleur PIC, alors, nous ne pourrions pas
passer au choix sans avoir une idée générale de ce que c’est un microcontrôleur et ses
caractéristiques.
Qu’est ce qu’un microcontrôleur ?
Un PIC est un microcontrôleur, c’est une unité de traitement de l’information de type
microprocesseur à laquelle on a ajouté des périphériques internes permettant de réaliser des
montages sans nécessiter l’ajout des composants externes.
Les PICs sont des composants à jeu d’instructions réduit. L’avantage est que plus le nombre
d’instructions est réduit, plus le décodage du code est facile.
La figure ci-dessous montre les éléments minimums d’un microcontrôleur.
L’unité centrale ou CPU (Central Processing Unit) est le cœur du
microcontrôleur. C’est l’équivalent du microprocesseur trouver dans un ordinateur mais avec une
puissance généralement moindre. C’est cette unité centrale qui exécute le programme et pilote
ainsi tous les autres éléments.
La mémoire morte ou ROM (Read Only Memory) est une mémoire dont le
contenu a été défini une fois pour toutes ; contenu qui est conservé même en cas de coupure du
Figure 6: Eléments minimums d'un microcontrôleur
Unité
centrale (CPU)
Mémoire Morte (ROM)
Mémoire
vive (RAM)
Entrées /
Sorties
Monde
extérieur Reset
Horloge
Bus (Adresses, Données, Contrôle)
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courant. Elle contient le programme que va exécuter l’unité centrale. C’est donc elle qui
personnalise le circuit, puisque c’est elle qui définit sa fonction.
Mémoire vive ou RAM (Random Access Memory) est une mémoire dans laquelle l’unité
centrale peut lire et écrire à tout instant. Elle est utilisée dans les phases de calcul du programme,
pour stocker des résultats intermédiaires par exemple, mais elle sert aussi à stocker les variables
d’une application.
Les entrées / Sorties constituent le dernier élément du microcontrôleur et peuvent revêtir
des aspects très divers. Ces Entrées / Sorties vont permettre au microcontrôleur de communiquer
avec le monde extérieur, donc c’est à ce niveau que vont être connectés les claviers, afficheurs,
relais…
Choix du microcontrôleur :
Aujourd’hui le marché des circuits intégrés dispose d’une large gamme des
microcontrôleurs (Microchip, Motorola, ST etc..).
Mais, il reste toujours des critères principaux que nous devons retenir :
Les circuits de la famille doivent être facilement disponibles sur le marché.
Le prix des circuits doit être abordable.
La programmation de mémoire morte interne (celle qui contient le programme) doit être
facile.
Les outils de développements doivent êtres aussi peu coûteux que possible.
A l’heure actuelle, les circuits qui répondent le mieux à ces critères sont les
microcontrôleurs de la famille PIC de Microchip. En effet, en les choisissant nous bénéficions
d’un très large choix de références, d’une excellente disponibilité, d’un très faible prix unitaire et
des outils de développement (logiciels) gratuit.
Nous avons veillé à accorder à notre carte une multitude de voies, c'est-à-dire se baser en
premier lieu dans le choix sur le nombre des pins garantis par le microcontrôleur.
PIC FLASH RAM EEPROM Entrées/Sorties A/D Port // Port série
16F870 2K 128 64 22 5 NON USART
16F871 2K 128 64 33 8 PSP USART
16F872 2K 128 64 22 5 NON MSSP
16F873 4K 192 128 22 5 NON USART/MSSP
16F874 4K 192 128 33 8 PSP USART/MSSP
16F876 8K 368 256 22 5 NON USART/MSSP
16F877 8K 368 256 33 8 PSP USART/MSSP
Tableau 1: Caractéristiques des PIC16F87X
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L’affichage LCD nécessite 6 sorties numériques, 7 entrées numériques pour le clavier, une
entrée et une sortie numérique pour la communication carte machine comme l’indique le cahier
de charge.
La communication entre la carte et le PC se fait via le port série RS232 donc on utilise un
microcontrôleur disposant d’un module de communication série.
Trois microcontrôleurs de la famille PIC 16F87x répondent à ces critères :
PIC FLASH RAM EEPROM I/O PORT SERIE
16F871 2k 128 64 33 USART
16F874 4k 192 128 33 USART/MSSP
16F877 8k 368 256 33 USART/MSSP
Tous les trois microcontrôleurs disposent d’un module de communication série
asynchrone, et de 33 entrées/sorties ; la seule différence est la mémoire disponible.
Notre choix définitif c’est fixé sur le 16F877 de par sa disponibilité et sa mémoire
importante, puisque la taille mesurée de notre programme est d’environ 40 ko.
Caractéristiques du PIC16F877 :
a. Brochage:
Tableau 2: Caractéristiques des PIC16F87X
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b. Les entrées/sorties
PORT A : il possède 6 pins I/O numérotées de RA0 à RA5.Elles peuvent être utilisées en entrées
analogiques ou entrées/sorties standard.
PORT B : Ce port possède 8 pins I/O numérotées de RB0 à RB7. Elles sont utilisées uniquement
en entrées/sorties standard.
PORT C : Il a également 8 pins I/O numérotées de RC0 à RC7.
Les pins RC6/TX/CK et RC7/RX/DT sont utilisées pour le mode USART « Universal
Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter » du PIC qui permet la communication série.
PORT D : Il dispose également de 8 pins I/O numérotées de RD0 à RD7.
Selon la configuration, il est soit un port d’I/O classique, soit un port d’interfaçage parallèle du
PIC avec un système extérieur à microprocesseur.
PORT E : Il ne comporte que 3 pins, RE0 à RE2. Ces pins peuvent être utilisées en entrées
analogiques ou entrées/sorties standard.
NB : Notez que pour tous les ports, la mise sous tension du PIC, et tout autre reset, force tous les
bits utiles de TRISx à 1, ce qui place toutes les pins en entrées.
c. Le module USART :
Le PIC dispose de plusieurs modules pour communiquer avec un système extérieur (autre
microcontrôleur ou ordinateur), à savoir PSP (Parallel Slave Port), MSSP (MasterSynchronous
Serial Port), USART. Ce dernier fera l'objet de notre étude.
L’USART est l’acronyme de ’’ Universal Synchronous Asynchronous Receiver
Transmitter ’’. C’est donc un module qui permet d’envoyer et de recevoir des données en mode
série synchrone ou asynchrone, selon sa configuration.
Le module USART de notre PIC gère uniquement deux pins, à savoir RC6/TX/CK et
RC7/RX/DT, qui doivent être configurés en entrée. Dans son fonctionnement, il manipule cinq
registres :
TXSTA et TXREG : Pour l’émission.
RCSTA et RCREG : Pour la réception.
SPBRG : (Serial Port Baud Rate Generator), permet de définir la fréquence de l’horloge utilisée
pour la transmission.
Les registres TXSTA et RCSTA contiennent les bits de statut et de contrôle de l’émission
et la réception respectivement. Les registres TXREG et RCREG servent au stockage des données
émises et reçues respectivement.
Figure 7: Brochage du PIC16F87
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II- Afficheur LCD
Les afficheurs LCD sont des périphériques de sorties qui permettent d’afficher
efficacement des messages. Dans notre système, il permet de montrer dans un premier temps si la
machine est bloquée ou non. Dans un second temps il permet à l’opérateur de visualiser le code
qu’il a tapé pour qu’il puisse le valider ou l’annuler.
Il affiche des caractères ASCII sur 20 colonnes et 2 lignes pour notre application.
Après avoir alimenté le LCD, nous devons l’initialiser pour qu’il fonctionne correctement.
Nous pouvons ainsi régler le mode « 4 bits » qui permet d’envoyer les données quatre par quatre,
l'aspect du curseur, le défilement, le nombre de pixels par caractères…
Il comprend également des fonctions toutes faites, comme effacer l'écran, placer le
curseur à tel ou tel endroit... (Voire Annexe -III –page :6)
Pour afficher un caractère, il suffit de l’envoyer sur le bus de données (codé en ASCII),
d’activer l’écran (RS au niveau haut), de le mettre en mode écriture (R/ au niveau bas), et de
provoquer un front descendant sur l'entrée de validation de l'afficheur (E).
III - Clavier Matriciel
Le clavier est un élément très utilisé dans n’importe quel système, c’est un des meilleurs
moyens qu’une personne interagisse sur un système. Ce périphérique d’entrées n’est pourtant
constitué que d’interrupteur. (Voire Annexe - II –page : 4)
Figure 11 : Photo d’un LCD
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Dans notre système nous utilisons un clavier matriciel 12 touches, géré par le
microcontrôleur. Pour savoir la touche lue, il suffit de balayer chaque ligne pour savoir laquelle
est active (niveau haut) en faisant défiler une alimentation (niveau haut) d’une colonne à une
autre.
Figure 14 : Photo du clavier
Figure 13 : Schéma électrique d’un clavier
L4
L3
L2
L1
C3 C2 C1
RD5 RD4 RD3
RD7
RD1
RD0
RD6
16F877
Figure 15 : Schéma électrique d’un clavier branché au PIC
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IV- Liaison RS232
Les liaisons séries permettent la communication entre deux systèmes numériques en
limitant le nombre de fils de transmission. La liaison série aux normes de RS232 est utilisée dans
tous les domaines de l’informatique.
1. Protocole de transmission
Afin que les éléments communicants puissent se comprendre, il est nécessaire d'établir un
protocole de transmission. Ce protocole devra être le même pour les deux éléments afin que la
transmission fonctionne correctement.
Le microcontrôleur contient une interface appelée USART (Universal Synchronous
Asynchronous Receiver Transmitter), qui permet d’utiliser une liaison RS232 pour recevoir ou
transmettre des données. Il utilise seulement deux broches Rx et Tx, pour transmettre ces
informations. Pour l’utiliser, il faut paramétrer cinq registres : TXSTA et TXREG pour la
transmission, RCSTA et RCREG pour la réception et SPBRG pour définir l’horloge.
Dans notre application nous envoyons seulement des données, donc nous avons utilisé la
broche Tx pour transmettre. Le protocole RS232 permet d’envoyer des trames composées d’un
bit Start, d’un octet de données, et d’un ou de deux bits Stop. Un bit de parité peut permettre de
vérifier si les trames envoyées sont correctes ou pas. Le récepteur et l’émetteur doivent être à des
vitesses identiques pour que la liaison fonctionne.
Lorsque la machine se bloque le PIC envoie 100 comme code du blocage sur le port série,
lorsque la machine sera débloquer par un code bien défini, le PIC envoie ce code sur le port série.
2. Configuration des registres :
La communication série est mise en marche en positionnant le bit7 (SPEN) du registre
RCSTA à « 1 ». Cette communication utilise les bits RC6(réception) et RC7 (transmission) qui
seront configurées en entrées.
Pour que la transmission soit sur 8 bits, on met le bit 6 (TX9) du registre TXSTA à « 0 ».
Figure 16 : Câblage de la liaison RS232 entre deux Machines
Tx : Branche de transmission.
Rx : Branche de réception.
M : Masse.
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Pour définir la vitesse de communication asynchrone, le PIC dispose du registre SPBRG. Il
permet de définir le débit qui sera utilisé pour les transferts. C’est le même registre utilisé pour
l’émission et la réception.
Nous utilisons la communication à haute vitesse, c'est-à-dire BRGH = 1. Nous avons la
formule suivante:
Comme on a Fosc = 4 Mhz et que le débit idéal est de 9600 bauds :
baudsDebitréelSPBRG 9615)125(*16
10.4251
16*9600
10.4 66
%.16.09600
96009615
)_(
)_()_(
idéaldébit
idéaldébitréeldébitErreur
3. Principe d’adaptation PIC- RS232:
Passons maintenant au principe d’adaptation entre le PIC et le port série Rs232.
Le PIC utilise les niveaux 0V et 5V pour définir respectivement des signaux « 0 » et « 1 ».
La norme RS232 définit des niveaux de +12V et –12V pour établir ces mêmes niveaux.
Nous aurons donc besoin d’un circuit chargé de convertir les niveaux des signaux entre PIC
et PC. La pin TX du PIC émettra en 0V/5V et sera convertie en +12V/-12V vers notre PC. La
ligne RX du PIC recevra les signaux en provenance du PC, signaux qui seront converti du +12V/-
12V en 0V/5V par notre circuit de pilotage du bus.
Notons que la liaison étant full-duplex, émission et réception sont croisées, chaque fil ne
transitant l’information que dans un seul sens.
Nous utiliserons le célèbre circuit MAX232 pour effectuer cette adaptation de niveaux.
Ce circuit contient un double convertisseur à double direction. Autrement dit, il dispose de :
2 blocs, nommés T1 et T2, qui convertissent les niveaux entres en 0V/5V en signaux
sortis sous +12V/-12V. En réalité, on n’a pas tout a fait +12V et -12V, mais plutôt de
l’ordre de +8,5V/-8,5V ce qui reste dans la norme RS232.
2 blocs, nommés R1 et R2, qui convertissent les niveaux entres en
+12V/-12V en signaux sortis sous 0V/5V.
)1(*16
SPBRG
FoscDebit 1
16*
Debit
FoscSPBRG
SPBRG =25 Débit réel = 9615bauds Erreur = 0.16%
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V- schéma électronique et autres composants:
Figure17 : Schéma électrique de l’adaptation de tension
Figure18 : Schéma électronique
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Condensateur céramique : « C1,C2 :22pf »
L'ajout d'un condensateur en dérivation, donc en parallèle sur Co, va provoquer une
diminution de la fréquence de résonance parallèle du quartz. Ce phénomène peut être utilisé pour
régler la fréquence suivant le besoin. Les fabricants prennent en compte ce point lors de la
découpe du quartz pour avoir la fréquence correcte pour une charge donnée. Par exemple, un
quartz 32,768 kHz - 6 pF ne fonctionnera à cette fréquence que s'il est utilisé avec un circuit dont
la capacité est de 6 pF.
Alarme buzzer : Un bipeur est un élément électromécanique ou piézoélectrique qui produit un son
caractéristique quand on lui applique une tension, dans notre application il bipe 5 fois lorsque le
pic bloque la machine.
Relais :
Un relais est un appareil dans lequel un phénomène électrique (courant ou tension) contrôle
la commutation On / Off d'un élément mécanique (on se trouve alors en présence d'une relais
électromécanique) ou d'un élément électronique (on a alors affaire à un relais statique). C'est en
quelque sorte un interrupteur que l'on peut actionner à distance. Dans notre application on utilise
le relais pour activer et désactiver le bouton poussoir de la machine.
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Le microcontrôleur est un composant qui ne fait seulement ce qu’on lui demande, il ne peut
fonctionner de lui-même. C’est là que le programmeur intervient, il va lui indiquer comment
traiter les données, ce qu’il faut faire avec, et où et quand les trouver. Nous avons codé le PIC en
Assembleur.
De même pour le PC, lorsqu’il reçoit les informations par la liaison RS232, si le programmeur
ne conçoit pas un logiciel, pour lui indiquer ce qu’il doit faire, il ne fera rien, alors on a traité ces
informations par le logiciel VB.
Logiciel
I –Assembleur
Un microcontrôleur a besoin d’être programmé pour fonctionner correctement, alors Nous
avons choisis d’utiliser le langage ASSEMBLEUR suite aux avantages suivants :
-La rapidité de l’exécution.
-la facilité pour structurer un programme
-C'est le seul langage qui permette de comprendre réellement comment fonctionne votre
application.
Nous avons programmé cette partie avec le logiciel MPLAB. Si vous êtes intéressé vous
pouvez voir les codes sur le cd donné avec le rapport.
Figure 19 : Logiciel pour programmer en assembleur
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Figure 21 : Logiciel connecté et déconnecté à la liaison RS232
II– Visual Basic
Le Visual Basic est un langage qui permet de mettre en place une interface graphique. Il
facilite, par sa simplicité d’utilisation, le travail des opérateurs. C’est un langage qui est intuitif,
ce qui permet de réaliser un logiciel rapidement, aussi il permet de gérer à des bases de données,
c’est pour ces raisons que nous avons créé notre interface sous Visual Basic.
Figure 20 : Logiciel pour programmer en VB
Les composants graphiques qui permettent un contrôle en temps réel sont les suivants :
Un bouton Connexion/Déconnexion qui permet de se connecter à la liaison
RS232, pour recevoir les codes d’erreur envoyés par le microcontrôleur.
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Un autre bouton qui permet d’afficher pour chaque arrêt le code d’erreur, le type
d’erreur, l’heure de blocage et l’heure de déblocage dans une grille.
La liaison RS232 demande une configuration spécifique, mais grâce à un composant
« SerialPort » de Visual Basic, la configuration du port est très simplifiée, il suffit de régler les
paramètres du SerialPort.
Pour se relier à une base de données il faut créer un objet appelé « ADODB ». Il permet de
simplifier la connexion à la base. Il a des méthodes qui permettent de lire, de modifier, … la base
de données.
(Voire Annexe IV- page:7 ; Explication des principales fonctions des codes VB des logiciels)
Une zone de texte qui indique si la machine est bloquée ou non.
Figure 23 : Activation de l’affichage ou non des informations
Figure 22 : Indication sur l’état de la machine
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III- Tracé des circuits imprimés «TCI4» :
TCI permet de tracer des circuits imprimés simple ou double face rapidement et d'imprimer
chacune des couches sur papier ou sur transparent bureautique (pour obtenir un film directement
exploitable). La taille du circuit est simplement limitée par la taille de la feuille d'imprimante. Il
est possible de régler la taille des pistes, des trous et des pastilles avant de débuter le tracé.
Nous avons utilisé ce programme pour tracer notre circuit imprimé :
Figure 24 : Schéma du logiciel TCI4
Figure 25 : circuit imprimer de la carte.
Conception et réalisation d’une carte de suivi Des arrêts machines, à base
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Nous avons étudié et conçu les différents logiciels, mais comment concrètement cette
réalisation fonctionne. Comment l’assemblage de ces différents codes, parvient à un
fonctionnement correct ?
Réalisation
I – Fonctionnement
Les paramètres du PIC, les codes d’erreur et la durée entre deux impulsions (cycle
machine), doivent être préalablement réglés en fonction de la machine contrôlée. Les arrêts de la
machine peuvent être ainsi détectés correctement. La carte doit les signaler à l’opérateur via
l’afficheur LCD et au superviseur via le PC afin de mettre la machine hors service et de
déclencher le comptage du temps d’arrêt. Pour débloquer la machine, la carte va demander la
saisie d’un code d’erreur. La machine est de nouveau sous tension et met fin au compteur de cet
arrêt, avec l’enregistrement du défaut sur un ordinateur.
L’identification de la cause d’erreur se fait grâce au code que l’opérateur a tapé pour
débloquer la machine.
Ces données qui sont stockées dans des bases de données peuvent être traitées par un
logiciel VB.
Figure 26 : Schéma structurel de l’ensemble des composants
Notre construction
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Réaction de la carte devant les divers cas :
Si on a une durée entre deux impulsions successives inférieure à deux fois le temps de
cycle machine, la machine est en fonctionnement normal. Le LCD affiche que la machine est en
« mode normal ».
1. Traitement du blocage de la machine :
Nous savons que pour démarrer chaque cycle, nous devons appuyer sur le bouton poussoir
de la machine. Sans cette impulsion, le cycle ne commencera pas. Si nous désactivons ce bouton,
la machine se bloquera.
La communication entre la machine et le PIC se fait par les pattes RA1 et RA2.
RA2 : permet la détection des impulsions.
RA1 : permet de commander le blocage de la machine.
Nous utilisons un relais 5 Volt pour désactiver le bouton poussoir. Lorsque RA1 est égal à
« 1 » l’interrupteur du relais se ferme et le bouton poussoir de la machine est alimenté (mode
normal). Si la patte RA1 du pic passe à « 0 » l’interrupteur du relais s’ouvre, provoquant la
désactivation du bouton poussoir (machine bloquée).
Figure 28 : Circuit qui permet de débloquer la machine
Figure 27 : Organigramme en fonctionnement normal
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2. Traitement du déblocage de la machine :
Notre machine se débloque avec la saisie d’un code de deux chiffres sur le clavier. Un
code qui doit être adéquate au défaut.
Si le code donné par l’utilisateur n’est pas connu, nous affichons qu’il est inconnu, la
machine reste bloquée, et nous donnons la possibilité de taper un nouveau code.
Si le code donné est répertorié, notre programme permet à l’utilisateur de vérifier son
choix. En effet, lorsque ce dernier tape son code, il est affiché sur le LCD avec sa signification.
Les touches « # » et « * », permettent à l’utilisateur de le valider ou non.
II – Analyse des codes :
1. Visual basic
Pour faciliter l’utilisation du logiciel nous avons pensé à créer la base de données
directement dans le code VB. Cette démarche évite de créer préalablement une table Access et de
diminuer les risques d’erreurs lors des définitions des différents paramètres. Nous avons eu l’idée
de nommer la base avec la date de lancement du logiciel.
Nous avons également modifié le code pour que la base Access enregistre, pendant l’arrêt
du logiciel, soit l’heure à laquelle le logiciel a été éteint si la machine est en marche, soit l’heure
du début du blocage si la machine est bloquée. Cette procédure permet de compter le temps
Il n’y a aucune connexion entre la machine et le logiciel VB. L’état de la machine est
déterminé en fonction des codes d’erreur envoyés par le Pic. C’est une information indirecte, il
n’y a aucun contrôle qui permet de déterminer avec certitude que le microcontrôleur ne se trompe
pas.
Si on reçoit un code 100 : le logiciel déduit que le pic a bloqué la machine
Si on reçoit un code autre que 0 et 100 : le logiciel déduit que le pic a débloqué la machine
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Ouverture du logiciel :
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Choix de l’heure à prendre en compte au démarrage du logiciel
Traitement des données qui arrivent sur la liaison RS232 :
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fonction appelée lorsque des données arrivent sur la liaison RS232 :
fermeture du logiciel:
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2. Code Assembleur :
a. Organigramme du fonctionnement :
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b. Organigramme de détection d’arrêts machine
III- Simulation de la carte électronique :
Une fois le programme écrit et le microcontrôleur programmé, on peut l’ insérer dans un
schéma pour effectuer une simulation de l'ensemble .
Nous avons utilisé le logiciel ISIS de la série Porteuse, qui permet la création de schémas
et la simulation électrique, grâce à des modules additionnels, ISIS est également capable de
simuler le comportement d'un microcontrôleur et son interaction avec les composants qui
l'entourent.
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Apres avoir déterminé le matériel nécessaire et étudier le fonctionnement de notre carte,
on passe à l’étape la plus importante qui est la réalisation pratique.
IV- Réalisation pratique de la carte
1. Circuit d’alimentation :
Pour pouvoir utiliser notre carte directement sur le secteur de 220V, on réalise un circuit
d’adaptation des niveaux de tensions.
On utilise un transformateur 220V-12V. La tension 12V obtenue par changement de référence
est redressée par un pont de Graetz et filtrée par un condensateur, et la tension 6v obtenue par
l’utilisation du point milieu est relié au régulateur de tension 7805 pour obtenir les 5V.
On utilise à la sortie du régulateur un condensateur pour éviter tout risque d'oscillation parasite
du régulateur.
Figure 29 : schéma de simulation
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Organisation du circuit électrique transformant le courant alternatif en continu filtré et
régulé. Il s’agit d’un circuit complet de redressement, filtrage et régulation.
Schémas proposé :
Choix du transformateur
Notre Carte de développement nécessite une tension d’alimentation de (5V, 12v) et un
courant de 0.5A, ainsi nous devons choisir un transformateur a point milieu dont la tension
maximale au secondaire est supérieure a 15.5V
Choix des condensateurs :
Les condensateurs chimiques (électrolytiques) C1 et C2 assurent le filtrage de la tension
redressée, afin d'obtenir une tension qui ressemble plus à du continu qu'à de l'alternatif. Leur
valeur dépend du courant de sortie maximal, on utilise habituellement une valeur de 1000 uF à
2200 uF.
Le condensateur 100uf placé entre la sortie du régulateur et la masse n'est pas obligatoire,
mais il est plus que conseillé de le mettre pour éviter tout risque d'oscillation parasite du
régulateur. Ce condensateur devra être placé le plus près possible du régulateur lui-même. >>
Figure 30 : Schéma électronique d’alimentation
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Choix de régulateur de tension« LM7805 » :
Le régulateur de tension maintient constante la tension de sortie à une valeur précise peut
importe les variations de la tension à l’entrée. Pour fonctionner correctement l’entrée du
régulateur doit être alimentée par une tension non seulement redressée mais aussi filtrée grâce
aux condensateurs que nous venons de présenter.
Les régulateurs de tenions conventionnels sont dénommés selon la tension de sortie
qu’ils fournissent. Ainsi un 7805 fournit 5 volts en sortie. La tension d’alimentation du régulateur
de tension doit être supérieure à la valeur de tension que l’on souhaite avoir en sortie. La chute de
tension est d’environs 2 volts. Donc le 7805 qui fourni 5 volts en sortie, doit être alimenté avec
au moins 7 volts en entrée.
2. Conception de la carte :
Apres avoir réalisé le typon, on a coupé notre carte suivant des dimensions bien
précises de tel sorte qu’elle conforme à notre plaque, puis on a passé au tirage de la carte selon
les étapes suivantes (insolation, révélation, gravure).
Apres le tirage du la carte il faut passer par les étapes suivantes :
Test : il faut que deux pistes isolées n’aient effectivement aucun contact, et que les deux bouts
d’une piste soient bien en contact. Pour faire cette vérification, on a utilisé un multimètre en
position testeur de continuité. Ce test devra être refait une fois que tous les composants seront
soudés.
Perçage: Il s’agit de percer la plaque aux endroits qui doivent recevoir les pattes d’un
composant. Ces emplacements sont normalement facilement repérables sur la carte.
Figure 32 : Couche soudure Figure 31 : Couche composants
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Soudure : Il faut ensuite souder les composants sur la plaque. Pour ce faire, il faut procéder
par ordre de taille croissante. Pour souder il faut chauffer, au moyen d’un fer à souder, en même
temps le cuivre de la piste et la patte du composant. On applique ensuite de l’étain, qui va
s’attacher aux parties chaudes uniquement : il faut donc que la soudure ressemble à une pyramide
et non à une boule.
La réalisation pratique du montage était pour nous une expérience très enrichissante du
fait que nous avons vécu un cas réel de conception. Les expériences que nous avons menées
durant ce chapitre nous ont montré que l’étude théorique et l’étude par simulation étaient très
proche de la réalité pratique, sauf que la théorie ne tien pas compte des problèmes d’origine
aléatoire comme les bruits causés par l’alimentation et les hauts fréquences.
Figure 33 : La Construction final
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3. Liste des composants :
Désignation Quantité Prix totale Support 40broches boitier DIL. 1 10DH
Microcontrôleur Pic 16f877 3 300DH
Quartz 4mhz. 1 13DH
condensateurs céramique 22pF. 2 2DH
condensateurs plastique 100nf. 2 4DH
Mémoire 24c256. 1 25DH
résistances 4k7. 7 7DH
résistances 1kΏ. 10 10DH
LED Rouge. 1 1DH
LED vert. 2 2DH
LED jaune. 2 2DH
résistances 470Ώ. 5 5DH
résistances100Ώ. 5 5DH
résistances 12kΏ. 2 2DH
relais 12v 5 broches. 1 15DH
transistors BC548. 2 5DH
transformateur 220v/+-6V. 1 20DH
pent de diode. 1 8DH
condensateurs chimiques 2200µF/25V. 2 12DH
régulateur LM7805. 1 5DH
Plaque simple face photosensible A4. 1 85DH
Clavier 12 touche. 1 Fournis par la société
LCD 2*16. 1 150DH
Fiche DB9 cordée pour circuit imprimé femelle. 1 20DH
Câble série Db9 (mal-femelle) droit max 232. 1 25DH
condensateurs chimiques 1 µF/16V. 5 15DH
bouton poussoir. 1 5DH
diode 1N4004. 3 3DH
condensateur chimique 100uf 1 5DH
diode de zener 4.7 v 1 4DH
Total : 1009DH.
Le cout total du projet contenant les matériels achetés et notre déplacement est de : 1500DH.
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Conclusion Au terme de ce projet, nous tenons à dire que notre stage effectué nous a permis
d’appliquer nos connaissances théoriques et pratiques et ainsi développer une autre compétence
pratique sur le terrain.
Pendant la période de la réalisation de ce modeste travail, nous avons pu savoir réaliser
un circuit électronique, utiliser le matériel de soudure, concevoir un circuit imprimé, vérifier les
composants, et maitriser de nouveaux logiciels.
Malgré les difficultés à terminer ce sujet, nous sommes arrivés à obtenir les différentes
réalisations suivantes :
Programmation du microcontrôleur PIC16F877.
Simulation de la carte électronique.
Création d’une interface programmée sous VB.
Faire la réalisation pratique.
Installation et test sur la machine.
Nous avons réussi la tâche que l’entreprise nous a confié, puisque notre étude et
réalisation vont permettre à la société de bien contrôler les pannes d’une machine et de stocker en
temps réel ses arrêts dans des bases de données toute en signalant la justification de chaque
défaut pour déterminer les problèmes, et ainsi prendre les décisions adéquates pour les régler.
Il reste à signaler que d’autres applications avancées peuvent être porté sur ce travail :
Installation sur d’autres machines.
Identification de l’opérateur qui travail sur la machine.
Utilisation du « CAT5 RS-232 », qui donne une solution matérielle peu coûteuse,
permettant aussi l’accès et le contrôle à distance de tout périphérique de protocole
RS-232.
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Bibliographie
1- Sites Internet
http://www.souriau.com/ (site de SOURIAU)
http://bacstielectronique.free.fr/fichiers_cours_electronique/Programmation_assembleur_de
s_PIC.pdf (site d’explications sur les PIC)
http://www.electroforum.info/f/forum-electronique-f3.html
2- Documents constructeurs
« PIC16F87X Data Sheet », MICROCHIP Technology Inc, 2001
(Disponibles à l’adresse http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/30292c.pdf )
« +5V-Powered, Multichannel RS-232 », Maxim Integred Products, 2003
(Disponibles à l’adresse http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/maxim/MAX212.pdf )
USART (SCI) des PIC16F87X (876 et 877) en mode asynchrone.pdf
(Disponibles sur CD-R donné avec le rapport)
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