Conception de la carte micro contrôleur

Boris Clénet
Pierre Hoffmann
Rémy Picard
Projet Pluridisciplinaire
Conception de la carte
micro contrôleur
Analyse pré projet
le 2 mars 2009
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Sommaire
Objectifs du projet
I Analyse des différents éléments......................................................p3
La carte utilisateur
Gestion de lʼenvoie des informations
Traitement des données
II Lʼalimentation du système ..................................................................p7
Mise à niveau des tensions
Autonomie et disponibilité des composants
Annexe - Schéma global de la carte à micro contrôleur......……………...p9
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Objectifs du projet
Dans le cadre du projet pluridisciplinaire se déroulant en quatrième année dans le
département Électronique et Informatique Industrielle, nous devons concevoir un système
permettant de mesurer des grandeurs physiques sur un solex en fonctionnement. Une fois
ces valeurs acquises, le système doit pouvoir envoyer ces dernières de façon périodique.
Nous pouvons donc diviser les cartes électroniques embarquées en quatre parties
majeures. Elles devront pourvoir à lʼacquisition des données (non traitées ici), leur gestion
et leur envoi. Une interface utilisateur devra aussi être présente.
I Analyse des différents éléments
Carte Utilisateur
Le pilote du solex devra pouvoir avoir accès aux différentes valeurs données par les
capteurs (vitesse, niveau dʼessence …). Afin de minimiser le coût et le temps de mise en
oeuvre, nous avons choisi dʼafficher les informations sur un afficheur LCD de deux lignes
de seize caractères. Lʼutilisateur pourra interagir avec le système à lʼaide de deux
boutons.
Détails de la connexion entre la carte utilisateur et la carte micro contrôleur
Boutons poussoirs
Écran LCD (mode 4 bits)
Carte Utilisateur
BP-D, BP-G
E, RS, W/R
D0, D1, D2, D3
Micro Contrôleur
T2CH0, T2CH1
PTA3, PTA4, PTA5
PTA6, PTA7, PTC0, PTC1
Type
Interruptions
Sorties
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Solution câblée du LCD avec le micro contrôleur
Gestion de lʼenvoie des informations
Une fois que les données seront traitées par le micro contrôleur, et sous certaines
conditions (notamment de proximité), le système devra communiquer ces informations au
PC de contrôle.
Pour ce faire, nous allons utiliser un module xBee utilisant le protocole ZigBee. Cette puce
est très paramètrable et facile dʼutilisation. Parmi ses possibilités, nous utiliserons le fait de
pouvoir mettre en veille le module (Sleep), la possibilité de connaître la puissance du
signal reçu (RSSI) ainsi que le contrôle des flux de données entrant et sortant (CTS et
RTS).
Le signal délivré par le xBee correspondant au RSSI est une PWM. Pour faciliter
lʼexploitation de ce dernier, nous allons utiliser un filtre passe bas afin dʼobtenir une
tension continue, image de cette puissance de réception.
Les leds LED1 et LED2 sont optionnelles et ne sont pas conseillées pour un souci
dʼalimentation ; elles permettent de souligner le fait que le module est allumé et/ou reçois.
Détail de la connexion entre le module xBee et la carte micro contrôleur
Transmission
Contrôle
Qualité réception
xBee
DIN, DOUT
CTS, RTS, Sleep
RSSI
Micro Contrôleur
TXD, RXD
PTC2, PTC3, PTC4
AD3
Type
Liaison série
Entrées / Sorties
Convertisseur
Analogique/Numérique
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Solution câblée du xBee avec le micro contrôleur
Traitement des données
Le micro contrôleur doit recueillir et distribuer les informations dont chacun des blocs
fonctionnels a besoin. Durant lʼélaboration du système complet, la puce devra pouvoir être
reprogrammée à volonté ; il nous faut donc pouvoir gérer le mode “monitor”.
Le micro contrôleur se met en mode moniteur si lʼon respecte les conditions suivantes :
Pour activer le mode monitor, il faut que IRQ soit à la tension VTST (grâce à une diode
Zener), et que dʼautres entrées soient mises à 1 ou à 0. Ainsi, pour contrôler le mode
monitor, il suffira de mettre VTST ou non en entrée de IRQ.
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Le circuit max232 permet dʼadapter les niveaux de tension afin de les rendre compatibles
entre le PC et le micro contrôleur.
Détail de la connexion entre le bloc monitor et la carte micro contrôleur
Mise à la masse
Mise à VCC
Communication
PC
Qualité réception
PIN 3, 7 et 5
Micro Contrôleur
PTA1, PTB1
PTB0, PTB4
IRQ
Type
Sorties
Sorties
Entrées/Sorties
Solution câblée de la mise à niveau des différentes tensions
La carte micro contrôleur réceptionnera aussi les données envoyées par la carte capteur.
Cette transmission étant assujettie à un fort bruit, il nous faut quelque peut filtrer le signal
reçu. Seule la tension moyenne nous intéresse, nous utiliserons donc un filtre passe bas
avec une très faible fréquence de coupure. Nous augmentons ainsi la fiabilité des relevés
via le convertisseur analogique/numérique (ATD5, ATD6 et ATD7).
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Après calcul des différentes ressources que nous avions besoin et trie par rapport aux
contraintes qui nous étaient imposées (série, disponibilité), il est apparus que le
MC68908GZ8CFJE était le plus judicieux.
Choix vers le MC68908GZ8CFJE
Ressources offertes
Ressources utilisées
CAN
8
5 (mais 8 pris)
Liaison Série
1
1
Timers Chanels
4
4
Autres Entrées / Sorties
14
10
Le micro contrôleur est utilisé de façon hardware à 74 %
Voir lʼannexe 1 pour le schéma complet de la carte.
II Lʼalimentation du système
A lʼinstar du max 232, la carte micro contrôleur doit pouvoir adapter les niveaux de tension
afin quʼil y ait une compatibilité avec tous les autres éléments du circuit.
Le module xBee, doit être alimenté en 3,3V.
Nos batteries offriront du 4,8V, il nous faut donc abaisser la tension. Un régulateur tel que
le LD1117 permettra dʼobtenir la tension désirée. Le xBee supporte des signaux TTL en
entrée. Il ne nous est donc pas nécessaire dʼajouter une quelconque interface entre le
micro contrôleur et le xBee.
Étant donné quʼil reste encore des convertisseurs analogique/numérique libres sur la carte
uC, pourquoi ne pas en utiliser pour mesurer la tension aux bornes de la batterie, et ainsi
estimer sa durée de vie ? Nous utilisons pour cela un montage à AOP permettant de
soustraire deux tensions. Une tension fixe sera obtenue en utilisant une diode Zener D1. Il
suffira alors de manière logicielle de déterminer le seuil critique.
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Consommation Moyenne
Vendeur / Coût / Disponibilité
xBee
- 50 mA/h
Déjà acheté
uC
- 10 mA/h
Farnell / 5€ / OUI
- 0,7 mA/h
Déjà acheté
Max232
- 8 mA/h
Farnell / 3€ / OUI
TL082
-3,6 mA
INSA
Régulateur 3.3V
LD1117
- 60 uA/h
Farnell / >1 € / OUI
MC68908GZ8CFJE
LCD
Carte Capteur
Batteries
max - 500 mA/h
4 fois 1500 mA/h = 6 A/h
Déjà acheté
Lʼautonomie du système sera grande (environ 10 heures).
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Annexe - Schéma global de la carte à micro contrôleur
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