Smart home

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Conception et réalisation d’une centrale embarquée de la domotique « Smart
Home »
Thesis · July 2015
DOI: 10.13140/RG.2.1.4484.3608
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Hamid Hamouchi
Ecole Normale Supérieure de l'Enseignement Technique
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Avenue de l'Armée Royale, Madinat Al Irfane 10100 B.P. 6207 Rabat-Instituts Rabat Maroc
Tél. : [phone] - Fax : [phone] – Site : http://enset.um5s.ac.ma
Université Mohammed V
École Normale Supérieure d’Enseignement Technique - Rabat
Département Génie électrique
Pour l’obtention du diplôme de Master en Génie électrique
Réalisé par : HAMID HAMOUCHI
Encadré par : Mr. ATMAN JBARI
Sous le thème
Conception et réalisation d’une centrale
embarquée de la domotique
« Smart Home »
Soutenue le 06 juillet 2015, devant le jury composé de :
 Mr. Abdelilah JILBAB, professeur à l’ENSET de Rabat, (président)
 Mr. Atman JBARI, professeur à l’ENSET de Rabat,

Conception & réalisation d’une centrale embarquée de la domotique « Smart Home »
PFE 2015
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ENSET Rabat
TABLE DES MATIERES
Liste des figures ................................................................................................................................................................................................ 5
Liste des tableaux ............................................................................................................................................................................................. 6
Liste des Annexes ............................................................................................................................................................................................. 6
Introduction générale ..................................................................................................................................................... 7
Chapitre 1 : C’est quoi la domotique ? ........................................................................................................................... 9
I. Définitions ............................................................................................................................................................... 9
II. Domaines de la domotique ................................................................................................................................... 10
1. Protection des personnes et des biens ............................................................................................................ 10
2. Confort de la vie quotidienne ............................................................................................................................ 11
3. Les économies d’énergie .................................................................................................................................... 11
III. La maison communicante ................................................................................................................................. 12
1. Domotique sans fil ............................................................................................................................................. 12
2. Domotique à courant porteur CPL .................................................................................................................... 13
3. Domotique câblée .............................................................................................................................................. 14
Chapitre 2 : Description du projet................................................................................................................................ 16
I. Contexte du Projet ................................................................................................................................................. 17
II. Planification du Projet .......................................................................................................................................... 17
III. Présentation du cahier des charges ................................................................................................................. 17
IV. Développement du système domotique ......................................................................................................... 18
1. Enjeux ................................................................................................................................................................. 18
2. Présentation des fonctions de domotique proposées ...................................................................................... 19
Chapitre 3 : Étude de la partie matérielle et logicielle du projet ............................................................................... 21
I. Étude de la partie matérielle ................................................................................................................................ 21
1. Choix de la carte programmable ....................................................................................................................... 22
a. Carte RASPBERRY_PI ..................................................................................................................................... 22
i. Spécifications techniques .............................................................................................................................. 22
ii. Système d'exploitation ................................................................................................................................... 23
iii. Boîtier ......................................................................................................................................................... 23
b. Carte FPGA ...................................................................................................................................................... 24
c. Carte ARDUINO .............................................................................................................................................. 27

Conception & réalisation d’une centrale embarquée de la domotique « Smart Home »
PFE 2015
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ENSET Rabat
2. Arduino Méga 2560 ........................................................................................................................................... 28
a. Caractéristiques ............................................................................................................................................. 29
b. Alimentation ................................................................................................................................................... 29
c. Mémoire ......................................................................................................................................................... 30
d. Entrées et sorties numériques ...................................................................................................................... 30
e. Broches analogiques ...................................................................................................................................... 32
f. Autres broches ............................................................................................................................................... 32
g. Communications ............................................................................................................................................ 32
3. Pourquoi Arduino ? ............................................................................................................................................ 33
II. Choix des organes du système domotique .......................................................................................................... 35
1. Module Ethernet ENC26J80 ............................................................................................................................... 35
a. Communication Ethernet avec la puce ENC28J60 ........................................................................................ 35
b. Présentation de l'interface matérielle de l’ENC28J60 .................................................................................. 36
i. Principales entrées et sorties ........................................................................................................................ 36
ii. Principaux blocs fonctionnels intégrés à l’ENC28J60 ................................................................................... 37
iii. Interconnexion physique avec l'extérieur ................................................................................................ 38
iv. Interfaçage d'un ENC28J60 alimenté en 3,3V avec un μC fonctionnant sous 5V ........................................ 39
c. Module Ethernet ENC28J60 ........................................................................................................................... 40
2. Module de Relais à 8 canaux .............................................................................................................................. 41
3. Module Afficheur LCD ........................................................................................................................................ 42
a. Le connecteur de l’afficheur LCD ................................................................................................................... 42
b. La communication avec le LCD ...................................................................................................................... 43
c. La connexion avec la carte Arduino Méga 2560 ........................................................................................... 44
d. Le réglage du contraste .................................................................................................................................. 44
e. Le pilotage via le bus I2C ............................................................................................................................... 44
f. Afficheur LCD 20x4 ........................................................................................................................................ 45
4. Servomoteurs ..................................................................................................................................................... 45
a. Fonctionnement ............................................................................................................................................. 46
b. Connecteur du servomoteur .......................................................................................................................... 47
c. Types des servomoteurs ................................................................................................................................ 47
5. Clavier matriciel ................................................................................................................................................. 49
a. Principe du clavier matriciel.......................................................................................................................... 49
b. Détection des touches .................................................................................................................................... 49
c. Bronchement avec Arduino Méga 2560........................................................................................................ 49
6. Point d’accès (Passerelle) .................................................................................................................................. 50

Conception & réalisation d’une centrale embarquée de la domotique « Smart Home »
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7. Capteur d’humidité et température DHT11 ..................................................................................................... 50
a. Brochage du capteur DHT11 ......................................................................................................................... 51
b. Caractéristiques ............................................................................................................................................. 51
8. Capteur de gaz/fumée (MQ-2) .......................................................................................................................... 51
9. Ventilateur .......................................................................................................................................................... 52
III. Étude de la partie logicielle .............................................................................................................................. 53
1. Plateforme de programmation Arduino ........................................................................................................... 53
i. Présentation ................................................................................................................................................... 53
ii. Structure d’un programme en Arduino ........................................................................................................ 55
2. Proteus ISIS ........................................................................................................................................................ 55
3. Catia V5 ............................................................................................................................................................... 56
Chapitre 4 : Étude des protocoles de communication sans fil ................................................................................... 57
I. Principe de la communication sans fil ................................................................................................................. 58
II. Étude des différents protocoles de communication .......................................................................................... 58
1. Zigbee ................................................................................................................................................................. 58
2. Bluetooth ............................................................................................................................................................ 59
3. Wifi ...................................................................................................................................................................... 59
4. Tableau récapitulatif .......................................................................................................................................... 60
Chapitre 5 : Phase de la réalisation du système domotique ...................................................................................... 61
I. Réalisation de la maison intelligente ................................................................................................................... 62
II. Développement de l’application de commande ................................................................................................. 62
1. Fonction d’accès sécurisé à l’habitat ................................................................................................................. 63
2. Fonction d’ouverture du garage ........................................................................................................................ 63
3. Fonction d’éclairage ........................................................................................................................................... 63
4. Fonction de l’acquisition de la température ..................................................................................................... 64
5. Fonction de ventilation ...................................................................................................................................... 64
6. Fonction de détection de gaz/fumée ................................................................................................................. 64
Annexes .......................................................................................................................................................................... 66
Conclusion générale ...................................................................................................................................................... 65