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Acquisition et traitement numérique à intervalle régulier

Un des principaux challenges de ce système est de pouvoir réaliser l’acquisition du signal analogique et son traitement numérique dans un laps de temps très court, afin de garantir un échantillonnage adéquat et une restitution des résultats en “temps réel” pour l’être humain.

La première séance sera consacrée à la découverte des cartes Nucléo et de leur programmation pour :

  • piloter en tout ou rien (TOR) des éléments extérieurs (type LED)
  • commander en modulation de largeur d’impulsion (PWM) des composants extérieurs (LEDs)
  • convertir une grandeur analogique en données numériques

La seconde séance portera sur l’amélioration de l’étage de conversion du signal analogique afin de rendre l’échantillonnage périodique.

Vous pouvez vous référer au document de conception suivant : Conception d’un système d’affichage de spectre audio en temps réel

Etapes

Mission 1 / Piloter une LED à l’aide d’une carte Nucléo

Votre mission est de réaliser une application embarquée permettant de contrôler la luminosité d’une LED visible (rouge).

La LED sera pilotée par une carte Nucléo L476RG, que vous allez devoir apprendre à programmer.

Ressources

Livrables

  • Une fiche de manipulation en ligne (partagée) contenant :
    • les programmes détaillés et commentés des étapes de mise au point du système
    • le schéma de câblage
    • les tests réalisés pour valider le fonctionnement
  • Un texte de quelques phrases expliquant :
    • le fonctionnement d’un microcontroleur et de sa programmation
    • le principe appliqué ici (PWM) pour faire varier l’intensité lumineuse

Mission 2 / Acquérir un signal numérique

Votre mission est de modifier l’application précédente pour permettre de modifier la luminosité de la LED à l’aide de 2 boutons-poussoirs, l’un pour augmenter, l’autre pour diminuer.

Ressources

Livrables

  • Une fiche de manipulation en ligne (partagée) contenant :
    • les programmes détaillés et commentés des étapes de mise au point du système
    • le schéma de câblage
    • les tests réalisés pour valider le fonctionnement

Mission 3 / Acquérir un signal analogique

Votre mission est de réaliser un voltmètre à partir de la carte Nucléo. L’affichage se fera à l’aide d’un ordinateur, via le protocole RS232 (console série – logiciel TeraTerm).

Le test sera fait à l’aide d’un potentiomètre câblé sur l’une des entrées analogiques de la carte Nucléo.

Une contrainte supplémentaire est d’avoir un système de test de la liaison entre le PC et la carte Nucléo qui affichera un message lors de l’appui sur un bouton poussoir du système.

Ressources

Livrables

  • Une fiche de manipulation en ligne (partagée) contenant :
    • les programmes détaillés et commentés des étapes de mise au point du système
    • le schéma de câblage
    • les tests réalisés et les résultats pour mesurer
      • le temps de conversion
      • la fréquence d’échantillonnage
      • le temps d’affichage de la donnée
  • Un texte de quelques phrases expliquant :
    • les étapes de la conversion
    • les limites de cette méthode de conversion

Mission 4 / Acquérir un signal analogique à intervalle régulier

Votre mission est de réaliser un système qui enregistre une séquence de N échantillons d’un signal analogique, après appui sur un bouton poussoir. Cette application devra afficher la moyenne des échantillons sur l’écran de l’ordinateur (protocole RS232).

Le système devra corriger les éventuelles limites de la méthode précédente. On pourra par exemple s’intéresser à l’utilisation d’un timer matériel (Ticker) pour réaliser une action à intervalle régulier et le mode de fonctionnement par interruption pour la gestion des événements extérieurs.

On souhaite également (en bonus) que ce système puisse réémettre les données stockées de manière analogique lors de l’appui sur un bouton-poussoir.

Ressources

Livrables

  • Une fiche de manipulation en ligne (partagée) contenant :
    • les programmes détaillés et commentés des étapes de mise au point du système
    • le schéma de câblage
  • Un texte de quelques phrases expliquant :
    • les étapes de la conversion
    • le fonctionnement du mode de gestion par interruption
    • les intérêts de cette méthode de gestion des événements extérieurs

Livrables finaux

Vous aurez 2 documents à fournir, au format PDF, sur la plateforme eCampus, module 5N-030-SCI, rubrique Dépôt des livrables.

  • Livrable 1 : Synthèse du travail réalisé avec validation de chacun des systèmes proposés (schémas, protocole utilisé, mesures réalisés, analyse et validation)
  • Livrable 2 : Carte conceptuelle : comment choisir le bon montage de photodétection

Synthèse du travail

Les modalités pour la rédaction des synthèses est donnée sur cette page : http://lense.institutoptique.fr/s5-electronique-evaluation-des-syntheses/

Une aide vous est également proposée sur la page suivante : http://lense.institutoptique.fr/rediger-une-synthese-de-travail/

Le sujet des synthèses vous sera donné lors de la seconde séance de Travaux Pratiques. Pensez à relever l’ensemble des informations qui vous ont permis d’aboutir aux résultats obtenus (schémas, protocole utilisé, mesures réalisés, analyse et validation).

ACCES AUX SUJETS

Carte conceptuelle

Le second document à fournir est une carte conceptuelle qui doit répondre à la questions suivante : quels sont les rôles d’un microcontroleur ?

Vous trouverez de l’aide sur les cartes conceptuelles dans les documents suivants :

Thème 2 / Concevoir un système plus complexe / Bloc 1