Master-Parabole - Juin-2017-Younes [PDF]

Zitiervorschau

‫اﻟﺠﻤﮭﻮرﯾﺔ اﻟﺠﺰاﺋﺮﯾﺔ اﻟﺪﯾﻤﻘﺮاطﯿـﺔ اﻟﺸﻌﺒﯿــﺔ‬ République algérienne démocratique et populaire ‫وزارة اﻟﺘـﻌﻠﯿــﻢ اﻟﻌﺎﻟـﻲ و اﻟﺒﺤــﺚ اﻟﻌﻠﻤــــﻲ‬ Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique ‫اﻟﻤﺮﻛﺰ اﻟﺠﺎﻣﻌﻲ ﻟﻌﯿﻦ ﺗﻤﻮﺷﻨﺖ‬ Centre Universitaire Belhadj Bouchaib d’Ain-Temouchent Institut de Technologie Département de Génie Electrique

Projet de fin d’études Pour l’obtention du diplôme de Master en : Domaine : SCIENCE ET TECHNOLOGIE Filière : Electrotechnique Spécialité : Réseaux électriques et technique de la haute tension Thème PROTOCOLE DE CONTROLE DE POSITION D’UNE ANTENNE PARABOLIQUE VIA PIC16F877A (SIMULATION &REALISATION) Présenté Par : 1) Mlle MEZRI HANANE 2) Mlle YOUCEF KHEIRA Devant les jurys composés de : Dr. BENAISSAMOHAMMED Dr. YOUNES MOHAMMED Dr. BENCHERIF KADDOUR

MCA Prof MCB

C.U.B.B (Ain Temouchent) C.U.B.B (Ain Temouchent) C.U.B.B (Ain Temouchent)

Président Encadreur Examinateur

Année universitaire 2016/2017

Remerciements Il n’est pas de travail de recherche possible sans soutien Et sans contact humain Nous remercions ALLAH le Tout-puissant de nous avoir donné le courage, la volonté et la patience pour mener à terme ce présent travail. Nous tenons à présenter nos vifs remerciements à notre directeur de mémoire Dr. Younes Mohammed professeur au Centre Universitaire Belhadj Bouchaib. Nous le remercions pour ses précieux conseils et orientations très judicieuses. Nous étions extrêmement sensibles à ses qualités humaines. On espère avoir été digne de la confiance qu’il nous ait accordée et que ce travail est finalement à la hauteur de ses espérances. Nos remerciements aussi Dr. Benaissa et les Dr. Bencherif d’avoir accepté membres de jury pour l’intérêt qu’ils ont porté à cette étude Finalement, nous exprimons notre reconnaissance et notre sympathie à tous les enseignants du département de génie électrique Du centre universitaire de Ain t’émouchent. Enfin, nous remercions toutes les personnes qui, par leur aide, leurs conseils, leur amour ou leur amitié ont permis à ce travail de voir le jour.

Sommaire

Sommaire INTRODUCTION GENERALE ……………………………………………………

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Chapitre I POSITIONNEUR ANTENNE PARABOLIQUE I-1_ Introduction ……………………………………………………………………… I.2_Historique Des Moyens De La Communication …………………………………. I-3_ Le Positionneur D’antenne ……………………………………………………... 3-1_DefinitionDe Positionneur …………………………………………………… 3-2_Definition D’antenne …………………………………………………………. 3-3_Installation D'un Positionneur D’antenne Parabolique ………………………. 3-4_Les Composants Electroniques Du Positionneur ……………………………. I-4_Conclusion ………………………………………………………………………..

02 03 06 06 06 06 08 12

Chapitre II

ETUDE FONCTIONNELLE DU PIC 16F877A II-1_ Introduction…………………………………………………………………… II_2_Historique de PIC …………………………………………………………….. II-3_Presentationdu PIC 16F877A ……………………………………………….. 3-1_Definitiond’un PIC ………………………………………………………. 3-2_La Familledes PIC 16F877A …………………………………………….. 3-3_Identifierun PIC ………………………………………………………….. II-4_Structure généralede PIC16F877A …………………………………………. 4-1_Microprocesseur …………………………………………………………… 4-2_Caracteristiques de La CPU ………………………………………………. 4-3_Caracteristiquesdes périphériques ………………………………………. II-5_Architecteurde PIC 16F877A ………………………………………………. 5-1_L’alimentation VDD Et VSS …………………………………………………………………….. 5-2_Circuit reset (MCLR) ……………………………………………………… 5-3_L’oscillateur ……………………………………………………………….. 5-4_Portsd’entrées/sortie ……………………………………………………. II-6_LesElémentsdebasedu PIC 16F877A …………………………….. 6-1_Cadencement Du PIC (Horloge) ………………………………………….. 6-2_L'alu Et L’accumulateur W …………………………………………….. 6-3_LesMémoiresdu PIC ……………………………………………………... 6-4_Timers ……………………………………………………………………. 6-5_Interruption ……………………………………………………………….. 6-6_Chiende Garde (WDT) ………………………………………………….. 6-7_Convertisseur Analogique/Numérique (A/N) ……………………………. II-7_Conclusion ………………………………………………………………….

13 14 14 14 14 14 15 15 15 15 16 17 17 17 17 18 18 19 19 20 22 24 24 24

Sommaire

Chapitre III

SIMULATION ET REALISATION DU CONTROLE D’UN POSITIONNEUR III-1_Introduction………………………………………………………. III-2_Cahier De Charge ……………………………………………………… III-3_Materielle Utilise ………………………………………………………. III-4_Fonctinnement …………………………………………………………. III-5_Connexion …………………………………………………………….. III-6_ Simulation sur ISIS …………………………………………………… 6-1_Derolement De La Simulation ……………………………………… III-7_Conclusion ………………………………………………………

25 26 26 26 27 30 30 34

III-8_ConclusionGénérale …………………………………………………...

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INTRODUCTION GENERALE

Introduction générale

INTRODUCTION GENERALE La télécommunication est devenue un outil performant dans tous les domaines que ce soit économique ou autres. Le satellite crée est placé en orbite permet en toute facilité de transmettre l’information en temps réel des événements se produisant en tout point de notre terre. Ces informations ne peuvent être acquises que par une antenne parabolique captant les ondes émises par ce satellite, encore il va falloir positionner cette antenne parabolique dans le couloir de ce dite satellite. Etant nombreux de nos jours, il est impératif, de trouver un moyen de positionner notre antenne parabolique dans un tel ou tel couloire avec une extrême facilité. En effet, dans le besoin de condenser les ondes arrivant jusqu’à la tête de notre antenne, l’erreur ou plage position de la parabole via un satellite est tellement étroite que le positionneur devrait être fiable à regagner la position exacte précédemment définie. Dans notre projet, inspiré des positionneurs qu’on a dans nos foyers, il est demandé de réaliser un positionneur via un microcontrôleur. Un travail antérieur de master [45], a visé cette commande par simulation, nous avons repris la question tout en changeant le protocole puis on a procédé à sa réalisation.Ainsi dans le premier chapitre, nous allons donner un petit historique sur les moyens de télécommunication à travers les siècles et leurs évolution jusqu’à ceux de nos jours. Dans le deuxième chapitre, nous exposons l’outil cœur de notre commande (microcontrôleur), nous mettons en évidences ses options qui relève de l’extrême importance dans le domaine de la commande. Dans le troisième chapitre, nous définissant un cahier de charge, et mettre tout en œuvre pour répondre à ce cahier, une simulation sur ISIS suivi d’une réalisation pour accomplir le projet.

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Chapitre 1

Positionneur d’antenne parabolique

CHAPITRE I POSITIONNEUR ANTENNE PARABOLIQUE

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Chapitre 1

Positionneur d’antenne parabolique

CHAPITRE I

POSITIONNEUR D’ANTENNE PARABOLIQUE I.1_Introduction : -Les satellites utilisés en réception des chaînes de télévision sont dits géostationnaires car ils sont placés dans une orbite équatorial, le satellite apparaît alors comme fixe dans le ciel. -Une liaison par satellite fait intervenir une double transmission : • Du point d'émission vers le satellite (Émetteur). • Du satellite vers le point de réception (Récepteur) [1]. -Il existe plusieurs satellites tournant autour de la terre, Pour augmenter le nombre de chaînes reçues, l’antenne doit pouvoir s’orienter vers plusieurs satellites différents. Le positionneur d’antenne STARLAND, fabriqué par la Société STAB, permet d’orienter automatiquement l’antenne parabolique vers un des satellites visibles. Lorsque le changement de chaîne demandé par le téléspectateur nécessite un changement de satellite, le positionneur s’oriente vers le nouveau satellite après en avoir reçu l’ordre du récepteur-décodeur, situé près du téléviseur [1, 2]. - le positionneur d'antenne parabolique, utilisant un protocole standard de communication entre le positionneur et le récepteur. Ce protocole, appelé "DiSEqC" (Digital Satellite Equipment Control) permet de véhiculer à travers le même câble coaxial de réception le signal (audio/vidéo) et les signaux de commande nécessaires à la réception multi-satellites (alimentation de la tête de réception et motorisation de l’antenne) [1]. Dans cette partie, nous allons examiner les positionneurs avec précision et expliquer toutes ses composantes, et la façon de travailler avec les antennes paraboliques

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Chapitre 1

Positionneur ositionneur d’antenne parabolique

I.2_Historique des moyens de la communication I.2.1_Les signaux de fumée Les indiens d'Amérique communiquaient à l'aide de nuages de fumée. Le signal de fumée est une forme forme de communication optique, qui permet de communiquer sur de longue distance.Comment étaient-ils étaient formés ? Les Amérindiens se mettaient en général par trois pour émettre un message. Sous les ordres de « Celui qui détient le secret des signes », un individu individu couvrait ou découvrait le feu et un autre l'alimentait. La procédure d'envoi des signaux de fumée débutait toujours par un nuage qui annonçait le début du message, et c'est le nombre de nuages qui donnait la signification du message. C'était une pratique qui nécessitait un apprentissage, en effet il fallait contrôler la taille, la forme et le rythme des nuages. Néanmoins, ce mode de communication pouvait être intercepté par l'ennemi, c'est pourquoi il n'existait pas de code établi et que chaque tribu avait un code qui lui était propre. La signification du message n'était alors connue connue que de l'émetteur et du récepteur[3].

I.2.2_ Poste royale En 1464, ce fut la création de la Poste royale par Louis XI. XI.En 1794 Chappe propose le télégraphe optique (tours avec des bras articulés dont la position codifie l'alphabet). Ce projet plut en raison de la rapidité de transmission par rapport aux messages transportés par cheval. La nouvelle annonçant la reprise du Quesnoy,, prélude à la victoire de Valmy Valmy[4] (la bataille de Valmy 20 Septembre 1792)[4 5], fut le premier message transmis. Le réseau optique va s'étendre sous le Directoire puis sous l'Empire. Mais ces différents mécanismes de transmission avaient leurs inconvénients. Les signaux sonores et visuels ne pouvaient pas être utilisés utilisés sur des longues distances et dans n'importe quelle condition. Le document écrit transmis par des messagers mettait trop de temps à arriver [4].

Fig.1 :(a) moyen dee communication à distance ; (b)Poste royale symbole et ssignification[1]

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Positionneur ositionneur d’antenne parabolique

Début de la communication par signaux électriques Ce n'est qu'avec la "fée électricité" que le télégraphe électrique vit le jour avec P. Shilling (1832). Un nouveau code télégraphique fut établi par Samuel Morse (1837) et l'administration du télégraphe fut créer [[4,6].

Fig.2:(a) SAMUEL MORSE ; (b) Première "Telegraph Key" Key"[2]

I.2.3_Le Téléphone En 1854, un premier projet de téléphone fut proposé par F. Bourseul mais il fallait attendre 1876 pour qu'un brevet soit déposé par Graham Bell. Le téléphone est né mais on ne voyait pas son intérêt. 1848 848[7].

Fig.3 :F. BOURSEUL(a) ;GRAHAM BELL (b)[3]

I.2.4_LA Radio Comme pour de nombreuses inventions, la TSF [8] (Transmission Sans Fil) [8,9]A bénéficié des découvertes de différentes personnes: - Le physicien anglais, Olivier Lodge

(construit en 1894 un récepteur d'ondes) - Le physicien français Edouard Branly (1890: il invente le radioconducteur ou cohéreur. C'est un récepteur qui est composé principalement d'un tube à limaille. Une faible limaille de fer, de nickel, d'argent ou d'or est contenue dans un petit tube de verre sans pression notable entre deux pistons métalliques. En temps normal, l'appareil présente une forte résistance au passage du courant électrique, mais devient conducteur lorsqu'il est soumis à l'influence d'une onde électromagnétique. Cette propriété permet d'actionner, avec l'aide d'un relais très sensible.) - Le mathématicien anglais James C. Maxwell (1867: la théorie électromagnétique romagnétique de la lumière) - Le physicien allemand Heinrich Hertz (1887: l'existence des ondes électromagnétiques et la possibilité de les transmettre à travers l'espace) l'espace)[8] -Guglielmo Guglielmo Marconi st un physicien italien, inventeur et homme d'affaires italien. Il a longtemps été considéré comme l'inventeur de la radio [8,10].

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I.2.5_La Télévision : Le 26 janvier 1926, l’inventeur écossais John Logie Baird présentait son procédé de réception d'images sur une télévision à système mécanique à des membres de la Royal Institution. Il s'agissait d'une petite image animée en noir et blanc de 30 lignes verticales montrant les silhouettes de personnages situés dans la pièce voisine. Son invention était l’aboutissement de plusieurs années de recherches qui remontent remontent à la fin du XIXe siècle[11].

Fig.4 :(a) (a) JOHN LOGIE BAIRD ; (b)premier télévision[4]]

I.2.6_Le Satellite :

Fig.5 :Spotnik Spotnik 1 (a) ; antenne de communication russe (b) [5] A la fin des années 50, les communications téléphoniques internationales restent très difficiles car les câbles sous-marins marins ont une capacité réduite. Malgré les transmissions du couronnement de la reine d'Angleterre, Elizabeth II, la télévision ne permet pas pas encore des directs sur de longues distances. Les enregistrements sur bande magnétique sont transportés par avion. Un projet est alors mis en chantier : le satellite L'Union Soviétique invente le premier satellite artificiel : SPOUTNIK 1. Il est mis en orbite orbite le 4 octobre 1957. Le 3 novembre 1957, les russes lancent SPOUTNIK 2 avec à son bord, la chienne Laïka [12] (la chienne Laïka le premier être vivant à aller dans l’espace)[1 [12,13]et et enfin le 15 mai 1958, c'est le tour de SPOUTNIK 3. La réplique américaine ne se fait pas attendre : le 18 décembre 1958 les Etats Unis placent sur orbite le satellite SCORE. Il reste 34 jours en activité, période durant laquelle sept messages lui furent transmis par télex

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Positionneur d’antenne parabolique

Les satellites utilisés servent généralement de relais amplificateurs (satellites actifs) ou parfois de simples réflecteurs d'ondes radioélectriques (satellites passifs). Un satellite défilant ne permet l'établissement de liaisons que pendant l'intervalle de temps où il est à la fois visible d'un émetteur et d'un récepteur. Cette durée qui dépend de l'altitude orbitale du satellite (entre 1.000 et 10.000 Km) ne dépasse guère quelques heures par jour. Le satellite géostationnaire, placé sur une orbite à 35.900 Km de notre planète, a une durée de révolution égale à la période de rotation de la terre, soit 23 h 56 mn. Tournant dans le même sens que la Terre, il peut occuper une position fixe à l'aplomb d'un lieu géographique choisi à l'avance. Avec trois de ces satellites on peut couvrir le globe et assurer en permanence le contact entre deux stations au sol, quelles quesoient leurs localisations respectives[12].

I.3_Le positionneur d’antenne : I.3.1_ Définition de positionneur : Il réceptionne les signaux de commande envoyés par le démodulateur, les décode puis les exécute. Il assure ainsi l’orientation de la parabole en direction des satellites. De plus, il relie sans le modifier le signal modulé en fréquence issue du LNB[14].

Fig.6 : Positionneur d’antenne satellite[6]

I.3.2_ Définition d’antenne Elle est constituée du réflecteur parabolique et de la tête de réception appelé LNB (Low Noise Block-converter). Les ondes électromagnétiques émises par les satellites sont concentrées par le réflecteur sur la tête de réception. Celle-ci les transforme en une différence de potentiel modulée en fréquence transmise par le câble coaxial au démodulateur via le positionneur [14].

I.3.3_ Installation d'un positionneur d’antenne parabolique : L’installation d'un positionneur parabolique, ça resté une idée et une méthode parmi les autres. La position GEOGRAPHIQUE joue son rôle. Installer votre parabole d'abord, testé tous les signaux des satellites que vous voulez capter. Votre assiette doit être en plein air sans aucun obstacle de l’EST vers l’OUEST[15].

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Positionneur d’antenne parabolique

Cette procédure comporte deux parties :  Elévation : Angle d'élévation = Hauteur du satellite dans le ciel.Le degré d'élévation est l'inclinaison que doit avoir une antenne parabolique pour être dirigée vers le satellite. Le réglage de l'élévation est très important, il doit être respecté à un demi-degré près [16].

Fig.7 : Installation de position par angle d’élévation [7]



Azimut : La parabole quel que soit le satellite doit toujours être orientée presque plein sud. L’angle d'azimut donne l'orientation de votre antenne parabolique vers le satellite. Cette valeur est calculée pour être utilisée directement sur votre boussole. Le réglage peut ensuite s'affiner à la main, en fonction de la qualité de réception du signal[16].

Fig.8 : Installation de positionneur par azimut[8]

I.3.3.1_ Tête de récepteur : Permettent de concentrer le signal satellite reçu par la parabole et de transmettre un signal dans la Bande Intermédiaire Satellite permettant aux terminaux de lire ces fréquences et de les décoder [17].

I.3.3.2_ Mat de support : Plusieurs systèmes de fixations sont possibles pour des antennes et des paraboles[17].

I.3.4_ Les composants électroniques du positionneur :

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Positionneur d’antenne parabolique

I.3.4.1_Les moteurs pas à pas : I.3.4.1.1_Définition : Le moteur pas à pas est un moteur qui tourne en fonction des impulsions électriques reçues dans ses bobinages. L'angle de rotation minimal entre deux modifications des impulsions électriques s'appelle le pas. On caractérise un moteur par le nombre de pas par tour (c'est à dire pour 360°). Les valeurs courantes sont 48, 100 ou 200 pas par tour. Analyse d'un moteur théorique composé d'un aimant permanent et de 2 enroulements constitués chacun de 2 bobines. Le passage d'un courant, successivement dans chaque enroulement, fait tourner l'aimant[18].

Fig.9 : Moteur pas à pas[ 9]

I.3.4.1.2_Principe de fonctionnement :  

Moteur qui sous l’action d’une impulsion électrique de commande effectue une fraction de tour (ou “pas”) La valeur du pas est définit :

- Par un angle par pas - en nombre de pas par tour  

L’excitation du moteur se fait via les bobines du stator Le nombre de pas dépend: - du nombre de phases (groupe de bobine); - du nombre de pôles du rotor et du stator; - de la séquence des commutations des phases du moteur[19].

I.3.4.1.3_Les type de moteur : On distingue 3 groupes de moteur pas à pas I.3.4.1.3.1 Moteur à aimants permanents Le rotor est un aimant permanent, formé par une succession de pôles Nord et Sud. Le stator comprend plusieurs circuits inducteurs, appelés phases. La plupart des moteurs comportent trois ou quatre phases. Chaque phase est alimentée de façon indépendante [20].

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a -Moteur unipolaire : Le rotor est constitué par un aimant permanent comportant une paire de pôles. Le stator, comprend deux circuits magnétiques décalés de 90°. Les enroulements à point milieu sont alimentés avec une polarité toujours du même signe, signe d’où le nom d’unipolaire [21].

Fig.10: Une phase sur la séquence de pas pour moteur à deux phases phases[10]

b-Moteur bipolaire L'inversion du champ magnétique du stator est obtenue en changeant le sens du courant dans la bobine Avantages: Toutes les phases sont alimentées en permanence et à bobinage égal, le couple est 2 fois plus fort que celui d'un moteur unipolaire [22]. b.1 Fonctionnement demi pas La séquence qui en découle est la suivante : A /AC/C/CB/B/BD/D/DA

Fig.111: Moteur pas à pas aiment permanent « demi pas » [11]

b.2 Fonctionnement pas complet b.2.1 Mode monophasé (pas entier)

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Positionneur d’antenne parabolique

Fig.12 : Moteur pas à pas aiment permanent « pas entier » [12]

I.3.4.1.3.2_Moteur à reluctance variable Un moteur pas à pas à réluctance variable est composé d’un rotor feuilleté en fer doux comportant un certain nombre de dents, et d’un stator également en fer doux feuilleté comportant un certain nombre de bobines. Le nombre de bobines doit être différent du nombre de paires de dents du rotor. L’alimentation de chacune des bobines va permettre la création d’un champ magnétique dans le stator, et le rotor s’oriente suivant les lignes de champ. On peut noter que lorsque le moteur n’est pas alimenté, comme il n’y a pas d’aimant permanent, le rotor peut prendre n’importe quelle position [23].

Fig.13 : Représentation schématique d’un moteur pas à pas à reluctance variable [13]

-Les séquences de commande sont identiques aux moteurs par Mode monophasé : A C B D Mode biphasé : AC / CB / BD / DA Mode demi – pas : A / AC / C / CB / B / BD / D /DA

I.3.4.1.3.3_Moteur hybride : Le rotor présente plusieurs dents comme pour un moteur pas à pas à réluctance variable, mais chaque dent est polarisée comme pour un moteur pas à pas à aimants permanents. Physiquement le rotor est composé de deux éléments identiques à un rotor de moteur à réluctance variable, reliés ensemble par un aimant permanent, avec un déphasage d’une ½ dent. De ce fait ces deux éléments ont une polarisation différente (nord et sud) et vont réagir à la

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Positionneur d’antenne parabolique

polarisation de chacune des dents du stator. C’est cette polarisation qui permet de n’utiliser que 2 bobines, qui forment en réalité 4 états différents puisque le sens du courant entre ici en jeu [23].

Fig.14: Structure interne d’un moteur hybride[14] (Ecole Polytechnique Fédérale de LAUSANNE)

I.3.4.2_ LCD (afficheur) Écran LCD (affichage à cristaux liquides) fournissent un moyen efficace de coût pour mettre la sortie de texte du microcontrôleur, LED ou 7 secteurs n'ont pas la possibilité d'afficher des messages d'information. Cette présentation contient deux lignes et peut afficher 16 caractères sur chaque ligne. Cependant, quand ils communiquent avec microcontrôleur, nous pouvons passer des messages avec le programme pour afficher des informations plus de 16 caractères [24].

Fig.15 : Photo d’un afficher « LCD » [15]

I.3.4.3_ULN2003 Le ULN2003A de STMicroelectronics est un réseau de 7 transistors Darlington haute tension, courant élevé Le réseau contient sept Darlington à collecteur ouvert et paires avec émetteurs communs. Chaque canal offre 500mA et peut résister à des courants de crête de 600 mA. Diodes de suppression incluses pour piloter des charges inductives et les entrées sont câblées face aux sorties pour simplifier le dessin du PCB Interface ULN2003 pour les familles logiques tels que les TTL (Time to Live) , CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 5V Dispositifs sont utiles pour piloter une large gamme de charges, y compris les bobines, les relais, les moteurs à courant continu, les afficheurs à LED, les lampes à incandescence, les têtes d'impression thermiques et les buffer de forte puissance.

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Positionneur ositionneur d’antenne parabolique

•Disponible en boîtier standard DIP (Dual In line Package) et SOIC (surface-mounted

integrated circuit) •Les sorties peuvent être mises en parallèle pour un courant élevé •Tension de sortie de 50V •Tension d'entrée de 30V •Courant collecteur continu (Ic) de 500mA •Gamme de température ambiante de -40°C à 85°C [25].

Fig.16: circuit Darlington (a) ; la puce ULN2003 (b) [16]

I.4_ Conclusion L'objectif de cette étude est de faire connaître le positionneur ainsi que son importance en termes de faciliter la recherche des satellites (NIL, HOT, AST, ARA), et aussi savoir la bonne façon de l'installer avec les méthodes connue, et le plus important est d’établir d’établir la liste de tous les composants qui lui faut à le réaliser. Dans le chapitre suivant, nous allons étudier le cœur du contrôle de la parabole, en effet le microcontrôleur offre la possibilité de se manifester aux capteurs qui leurs en reliés de d’exécuter des instructions préalablement décrit dans sa mémoire progra programmeet de mémoriser des résultats obtenus.

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CHAPITRE II ETUDE FONCTIONNELLE DU PIC 16F877A

Chapitre 2

Etude fonctionnelle du pic 16f877A

CHAPITRE 2

ETUDE FONCTIONNELLE DU PIC 16F877A II.1_ Introduction Le développement des applications à base des microcontrôleurs PIC est devenu de plus en plus courant, ceci est dû à plusieurs causes : beaucoup de ressources internes, mémoires embarquées de plus en plus grande, vitesse de calcul accrue… En effet, un microcontrôleur est un composant parfaitement adapté à des applications embarquées, il permet, enle programmant, d’effectuer et de contrôler une tâche tout en comparant son état à des conditions préfixées par l’utilisateur L’utilisation des microcontrôleurs fait appel tout d’abord àleurs programmation. Il existe plusieurs méthodes de programmation selon le langage utilisé, par exemple en assembleur on peut écrire un programme où on va tirer le maximum des performances du microcontrôleur mais reprogramme nécessite beaucoup de travail et surtout beaucoup de temps. Heureusement, avec la montée en puissance des microcontrôleurs, on voit apparaitre les compilateurs en langage C++ qui permettent de gagner un temps considérable pour le développement des programmes. Dans ce travail notre choix est porté vers le PIC 16F877A. Nous allons étudier d’une manière générale ce microcontrôleur et ses différentes ressources [26].

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Chapitre 2

Etude fonctionnelle du pic 16f877A

II.2_Historique De PIC Un microcontrôleur qui a été produit en 1971,est un circuit intégré qui rassemble les éléments essentiels d'ordinateur (processeur, mémoires), unités périphériques et interfaces d’entrées-sorties. Les microcontrôleurs se caractérisent par un plus haut degré d'intégration, une plus faible consommation électrique, une vitesse de fonctionnement plus faible et un coût réduit par rapport aux microprocesseurs (produit en 1972 par Marcian Hoff) polyvalents utilisés dans les ordinateurs personnels [27]. Par rapport à des systèmes électroniques à base de microprocesseur set autres composants séparés, les microcontrôleurs permettent de diminuer la taille, la consommation électrique et le coût des produits. Ils ont ainsi permis de démocratiser l'utilisation de l’informatique dans un grand nombre de produits et de procédés. Les microcontrôleurs sont fréquemment utilisés dans les systèmes embarqués, comme les contrôleurs des moteurs automobiles, les télécommandes, les appareils de bureau, l’électroménager, les jouets, la téléphonie mobile[2728].

II.3_ présentation de pic 16F877A 3.1 Définition d’un pic Un microcontrôleur est un composant électronique ayant une unité de traitement de données, des mémoires, des interfaces de communication (entrées/sorties, ports séries . . .) et de multiple ressources interne. Souvent un microcontrôleur se contente d’un bus de données de 8bitsou 16-bits, on peut dire alors qu’il est moins puissant qu’un microprocesseur. Un PIC est un composant dit RISC (Reduced Instructions Set Computer), ou encore composant à jeu d’instruction réduit. Ces microcontrôleurs sont conçus sur une architecture dite HAVARD, elle est basée sur deux bus, un pour les données (bus de données) et l’autre pour les instructions (bus de programme)[26]. 3.2 La famille des PIC 16F877A - Base-Line : ils utilisent des mots d’instruction de 12 bits. - Mid-Range : ils utilisent des mots d’instruction de 14 bits. - High-End : ils utilisent des mots d’instruction de 16 bits[41]. 3.3 Identifier un PIC Pour identifier un PIC, on utilise simplement son appellation du type : wwlxxyyy-zz - WW: Représente la catégorie du composant (12, 14, 16, 17, 18), - L: Tolérance plus importante de la plage de tension. - XX: Type de mémoire de programme C: EPROM ou EEPROM. CR: PROM. F: FLASH.

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Etude fonctionnelle du pic 16f877A

- YYY: Identification. - ZZ: Vitesse maximum tolérable[31]. II.4_Structure générale de PIC16F877A 4.1 Microprocesseur Un microprocesseur exécute séquentiellement les instructions stockées dans la mémoire programme. Il est capable d’opérer sur des mots binaires dont la taille, en bits, est celle du bus des données (parfois le double pour certains Microcontrôleurs). Il est généralement constitué des éléments suivants : -Un ou plusieurs registres accumulateurs contenant temporairement les opérandes ainsi que les résultats des opérations, - Des registres auxiliaires permettant de relayer les accumulateurs, - Des registres d’index pour le mode d’adressage indirect, - Un compteur programme pointant l’adresse de la prochaine instruction à exécuter, sa taille est celle du bus des adresses, - Une unité arithmétique et logique (ALU) permettant d’effectuer des opérations entre l’accumulateur et un opérande, - Un registre code condition indiquant certaines particularités en ce qui concerne le résultat de la dernière opération (retenu, zéro, interruption...). Il existe 2 catégories de microprocesseur : les CISC et les RISC [29]. 4.2 Caractéristiques de la CPU - CPU à architecture RISC (8 bits) - Une mémoire vive de 368 Octets. - Une mémoire morte EEPROM pour la sauvegarde des données de 256 Octets. - Une Mémoire programme Flash de 8 Kmots de 14 bits. - 14 sources interruptions. - Horloge de type RC ou quartz (jusqu’à 20 MHz) - 05 ports d'entrée sortie - Fonctionnement en mode Sleep pour réduction de la consommation, - Programmation par mode ICSP (In Circuit Serial Programming) 12V ou 5V. - Possibilité aux applications utilisateur d’accéder à la mémoire programme[31]. 4.3 Caractéristiques des périphériques - Timer0 : Timer/Compteur 8 bits avec un pré diviseur 8 bits - Timer1 : Timer/Compteur 16 bits avec un pré division de 1, 2, 4, ou 8 ; il peut êtreIncrémenté en mode veille (Sleep), via une horloge externe, - Timer2 : Timer 8 bits avec deux diviseurs (pré et post diviseur) - Deux modules « Capture, Compare et PWM » : 

Module capture 16 bits avec une résolution max. 12,5 ns,

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Etude fonctionnelle du pic 16f877A

 Module PWM avec une résolution max. 10 bits. - Convertisseur A-N multi-canal (8 voies) avec une conversion sur 10 bits [31]. - Une interface de communication série asynchrone et synchrone (USART/SCI). - Une interface de communication série synchrone (SSP/SPI et I2C). - Une tension d'alimentation entre 2 et 5.5 V [3130].

Fig.17: Architecture interne du PIC 16F877[17]

II .5_Architecteur de pic 16F877A Le PIC16F877 est un circuit intégré de 40 broches : Le boitier ci-contre décrit l’architecture externe du 16F877qui comprend 40 pins dont : -33 pins d’entrées/sorties multiplexées avec d’autres fonctions. -4 pins pour l’alimentation: VDD et VSS -2 pins pour l’oscillateur: OSC0 ET OSC1 -1 pin pour le RESET: MCLR [26].

Fig.18: Les 40 broches de PIC 16F877A[18]

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Chapitre 2

Etude fonctionnelle du pic 16f877A

5.1_L’alimentation VDD et VSS L’alimentation du circuit est assurée par les pattes VDDetVSS. Elles permettent à l’ensemble des composants électroniques du PIC de fonctionner. Pour cela on relie VSS (Patte 5) à la masse (0 Volt) et VDD (patte 14) à la borne positive de l’alimentation qui doit délivrer une tension continue comprise entre 3 et 6 Volts [31]. 5.2 Circuit Reset (MCLR) La broche MCLR sert à initialiser le μC en cas de la mise sous tension, de remise à zéro externe, de chien de garde et en cas de la baisse de tension d’alimentation Lors de la programmation, la broche MCLR doit être portée à un niveau compris entre 12 V et 14 V et le PIC16F877 commence à programmer en appliquant un signal d’horloge sur la broche RB6 (broche 39) et les informations binaires transitent en série sur la broche RB7 (broche 40). Chacune des informations qui transitent sur la broche RB7 est validée à la retombée du signal d’horloge sur la broche RB6 [43]. 5.3_L’oscillateur Des broches permettent de faire fonctionner l’oscillateur interne du PIC. On peut utiliser 3 types d’oscillateurs : Un quartz ou résonateur céramique, Un oscillateur externe, Un réseau RC [32].

Fig.19 : Présentation de l’oscillateur[19]

5.4_Ports d’entrées/sortie -Le PIC 16F877 dispose de 5 ports : 

Port A : 6 pins I/O numérotées de RA0 à RA5.



Port B : 8 pins I/O numérotées de RB0 à RB7.



Port C : 8 pins I/O numérotées de RC0 à RC7.



Port D : 8 pins I/O numérotées de RD0 à RD7.



Port E : 3 pins I/O numérotées de RE0 à RE2 [31].

 Port A Les broches port A, excepté RA4, sont multiplexées, avec les entrées du convertisseur Analogique numérique (AN0. AN4).

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Chapitre 2

Etude fonctionnelle du pic 16f877A

La broche RA4 est multiplexé avec l’entrée d’horloge externe du timer0 (RA4/T0CKI) [31]. -Registre TRISA : TRISA=1 : les lignes du PORTA sont configurées en ENTREES, et le driver de sortie est placé en haute impédance. TRISA=0 : les lignes du port sont configurées en SORTIES[30].  Port B Hors de sa fonction principale autant que ports d’entrées/sorties, on note le pin RB0 qui en configuration d’entrée est de type « trigger de Schmitt » quand elle est utilisée en mode interruption « INT » ; la lecture simple de RB0 se fait d’une façon tout à fait classique, en entrée de type TTL. Encore il y a (RB3-RB6-RB7) qui peut servir dans la programmation en cas d’absence de programmateur commercial [33]. -Registre TRISB : Le bit 0 du PORT B peut également être utilisé comme entrée d'interruption externe. Le choix du front de déclenchement se fait en configurant le bit 6 du registre OPTION [34].  Port C Le port C est partagé avec liaisons, les timers 1 et 2 et les modules CCP [31]. -Registre TRISC : La configuration de direction se fait à l'aide du registre TRISC, positionner un bit de TRISC à 1 configure la broche correspondante de PORTC en entré et inversement. Au départ toutes les broches sont configurées en entrée [35].  Port D En plus de leur utilisation comme PORTS E/S; les ports D et E, permettent auMicrocontrôleur de travailler en mode PSP (Parallel Slave Port) c’est-à-dire, qu’il peut être interfacé avec un autre microprocesseur. Dans ce cas le PORTD représente le bus de données et le PORTE les signaux de contrôle (RD\, WR\ et CS\). Le PORTE peut être aussi, configuré en mode analogique pour former avec le PORTA les 8entrées du convertisseur analogique numérique [31]. -Registre TRISD : Le PORTD peut être utilisé dans un mode particulier appelé " parallèle slave port " pour cela il faut placer le bit 4 (PSPMODE) de TRISE à 1. Dans ce cas les 3 bits de PORTE deviennent les entrées de control de ce port (RE, WE et CS) [35].  Port E Par défaut, le PORTE est configuré commeport analogique, et donc, comme pour le PORTA [31]. -Registre TRISE : Les 3 bits de PORTE peuvent être utilisés soit comme E/S numérique soit comme entrées analogiques du CAN. La configuration se fait à l’aide du registre ADCON1 [30]. II.6_Les éléments de bas du pic 16F877A : 6.1_Cadencement du PIC (horloge):

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Chapitre 2

Etude fonctionnelle du pic 16f877A

Le PIC 16F877A peut fonctionner en 4 modes d’oscillateur. 

LP : Low Power Crystal : quartz à faible puissance.



XT : Crystal/Resonator : quartz/résonateur en céramique.



HS : High Speed crystal/resonator : quartz à haute fréquence/résonateur en céramique HF.

 RC : Circuit RC (oscillateur externe)[40]. Dans le cas du 16F877, on peut utiliser un quartz allant jusqu’à 20Mhz relié avec deux condensateurs de découplage, du fait de la fréquence importante du quartz utilisé. Quel que soit l'oscillateur utilisé, l'horloge système dite aussi horloge instruction est obtenue en divisant la fréquence par 4. Avec un quartz de 4 MHz, on obtient une horloge instruction de 1 MHz, soit le temps pour exécuter une instruction de 1μ. 6.2_L'ALU et l’Accumulateur W : L’ALU est une Unité Arithmétique et Logique à 8 Bits qui réalise les opérations arithmétiques et logique de base. L’accumulateur W est un registre de travail 8 bits, toutes les opérations à deux opérandes passent par lui. On peut avoir : Une instruction sur un seul opérande qui est en général un registre situé dans la RAM, Une instruction sur 2 opérandes. Dans ce cas, l’un des deux opérandes est toujours l’accumulateur W, l’autre peut être soit un registre soit une constante. Pour les instructions dont un des opérandes est un registre, le résultat peut être récupéré soit dans l’accumulateur, soit dans le registre lui-même[36]. 6.3_Les mémoires de pic : Les mémoires sont de trois types différents : 6.3.1_La mémoire FLASH : Mémoire morte FLASHC’est la mémoire programme proprement dite. Chaque case mémoire unitaire fait 14 Bits. La mémoire FLASH est un type de mémoire stable, réinscriptible à volonté. C’est ce nouveau type de mémoire qui a fait le succès de microprocesseur PIC. Dans le cas du 16F877, cette mémoire FLASH fait 8 K. Lorsque l’on programme en assembleur, on écrit le programme directement dans cette mémoire [45]. 6.3.2_La RAM : Les mémoires RAM (Random Access Memory) statiques, ou SRAM, sont constituées de cellules accessibles, en mode normal, en lecture et en écriture. Elles sont utilisées dans certains circuits programmables complexes pour conserver la configuration (qui définit la fonction réalisée) du circuit. Ces mémoires perdent leur information quand l’alimentation est supprimée [44]. 6.3.3_La mémoire EEPROM : EEPROM est une mémoire de stockage de données. Sur le PIC 16F877, il y a 256 octets d'EEPROM disponibles. Le nombre de cycles d'effacement /écriture sur la mémoireEEPROM est limité d'ordre du million pour le PIC, mais cette limite pourrais être atteinte plus vite pour le stockage des variables modifiées plusieurs milliers de fois par seconde [30].

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Etude fonctionnelle du pic 16f877A

6.4_Timers : notre PIC possède 3 timers sont : 6.4.1_Le Timer0 (8bits) : il peut être incrémenté par des impulsions extérieures via la broche (TOCKI/RA4) ou par l’horloge interne Fosc/4 (mode Timer).

Fig.20 : Fonctionnement de timer0[20]

Registre OPTION :

C’est un compteur 8bits ayant les caractéristiques suivantes : Il est incrémenté en permanence soit par l’horloge interne Fosc/4 (mode timer) soit par une horloge externe appliquée à la broche RA4 du port A (mode compteur). Le choix de l'horloge se fait à l'aide du bit T0CS du registre OPTION_REG (T0CS = 0  horloge interne /T0CS = 1  horloge externe appliquée à RA4), Dans le cas de l'horloge externe, Le bit T0SE du registre OPTION_REG permet de choisir le front sur lequel le TIMER s'incrémente. (T0SE = 0  incrémentation sur fronts montants / T0SE = 1  incrémentation sur fronts descendants), Quel que soit l'horloge choisie, on peut la passer dans un diviseur de fréquence programmable (Prescaler) dont le rapport DIV est fixés par les bits PS0, PS1 et PS2 du registre OPTION_REG [35]. PS2 0 0 0 0 1 1 1 1

PS1 0 0 0 1 0 0 0 0

PS0 0 0 1 1 0 0 1 1

TMR0 1 :2 1 :4 1 :8 1 :16 1 :32 1 :64 1 :128 1 :256

WDT 1 :1 1 :2 1 :4 1 :8 1 :16 1 :32 1 :64 1 :128

Table.1 : tableau de division de fréquence

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Chapitre 2

Etude fonctionnelle du pic 16f877A

6.4.2_Le Timer1 (16 bits) : il peut être incrémenté soit par l’horloge interne par des impulsions sur la broche T1CKI/RC0 ou par un oscillateur (RC ou quartz) connecté sur les broches T1OSO/RC0 et T1OSI/RC1 [36].

Fig.21 :Fonctionnement de timer1[21]

Le registre T1CON : Sélection du pré diviseur placé avant le TIMER. Au reset : T1CON = 00000000 ; T1CKPS1 T1CKPS0 : Bits Sélection du pré diviseur placé avant le TIMER [30]. T1CKPS1 0 0 0 0

T1CKPS0 0 0 0 0

POSTSCALAR RATE 1 :1 1 :2 1 :4 1 :8

Table 2 : tableau de division de fréquence sur (1, 2, 4,8)

6.4.3_Le Timer2 (8bits) : il est incrémenté par l’horloge interne, celle peut être pré divisée [36].

Fig.22:Fonctionnement de timer2[22]

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Etude fonctionnelle du pic 16f877A

Registre T2CON :

TOUTPS : Programmation du Post diviseur. 0 0 0 0 = post divise par 1 ; 0 0 0 1 = post divise par 2. 0 0 1 0 = post divise par 3. . . . . 1 1 1 1 = post divise par 16. TMR2ON : mise en service du Timer 2. 1= Timer 2 On.6- 0= Timer 2 Off. T2CKPS : Programmation du pré diviseur. 0 0= pré divise par 1. 0 1= pré divise par 4. X= pré divise par 16 [30]. TOUTPS3 TOUTPS2 TOUTPS1 TOUTPS0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

POSTSCALAR RATE 1 :1 1 :2 1 :3 1 :4 1 :5 1 :6 1 :7 1 :8 1 :9 1 :10 1 :11 1 :12 1 :13 1 :14 1 :15 1 :16

Table.3 : Tableau diviseur de fréquence sur (1 jusqu’à 16)

6.5_Interruption : Une interruption provoque l’arrêt du programme principal pour aller exécuter une procédure d'interruption. A la fin de cette procédure, le microcontrôleur reprend le programme principal à l’endroit où il l’a laissé. A chaque interruption sont associés deux bits, un bit de validation et un drapeau. Le premier permet d'autoriser ou non l'interruption, le second permet au programmeur de savoir de quelle interruption il s'agit. Concernant le µc16F877A, les interruptions sont classées en deux catégories, les interruptions primaires et les interruptions périphériques. Elles sont gérées par les registres : INTCON, PIE1, PIR1, PIE2, PIR2 et OPTION_REG. - Toutes les interruptions peuvent être validées/interdites par le bit INTCON.GIE - Toutes les interruptions périphériques peuvent être validées/interdites par le bit INTCON.PEIE - Chaque interruption peut être validée/interdite par son bit de validation individuel [37].

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Chapitre 2

Etude fonctionnelle du pic 16f877 16f877A

Fig.23:plan d’interruption[23]

Registre INTCON : INTCON est un registre général de contrôle d'interruption. d'interruption. Il contient des bits de configuration d'interruption et des indicateurs de résultat d'interruption[37,38 d'interruption 37,38].

Au reset : INTCON = 0000000X Bit 7 : GIE (1= Autorise /0 = Désactive toutes les interruptions non masquées) Bit 6 : PEIE (1= Autorise /00 =Désactive =Désactive les interruptions causées par le périphériques) Bit 5 : TOIE (1= Autorise /00 = Désactive les interruptions du Timer TMR0) Bit 4 : INTE (1= Autorise /0 = Désactive les interruptions sur sur la broche : PB0/IRQ (pin6)) Bit 3 : RBIE (1=Autorise /00 = Désactive les interruptions par changement d'état de PB4 à PB7) Bit 2 : TOIF (1= = Le Timer a débordé/0 = Le Timer n'a pas débordé) Bit 1 : INTF (1 = Une interruption sur la broche PB0/IRQ (pin 6) est survenue /0 = Pas d’interruption sur la broche PB0/IRQ (pin 6)) Bit 0 : RBIF (Ce flag doit être remis à zéro par programme) [37,39].

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Chapitre 2

Etude fonctionnelle du pic 16f877 16f877A

6.6_Chien de garde (WDT) : Un chien de garde est un circuit électronique ou un logiciel utilisé en électronique numérique pour s'assurer qu'un automate ou un ordinateur ne reste pas bloqué à une étape particulière du traitement qu'il effectue. C'est une protection destinée généralement à redémarrer le système, si une ne action définie n'est pas exécutée dans un délai imparti ; Dans le PIC, il s’agit un compteur 8 bits incrémenté en permanence (même si le μC est en mode Sleep)) par une horloge RC intégrée indépendante de l'horloge système [42] [42]. 6.7_Convertisseur Analogique/Numérique ue/Numérique (A/N) : Le CAN est un périphérique intégré destiné à mesurer une tension et la convertir en nombre binaire qui pourra être utilisé par un programme. Notre 16F877 travaille avec un convertisseur analogique/numérique qui permet un échantillonnage échantillonnage sur 10 bits. Le signal numérique peut donc prendre 1024 valeurs possibles. On sait que pour pouvoir numériser une grandeur, nous devons connaître la valeur minimale qu’elle peut prendre, ainsi que sa valeur maximale, Les pics considèrent par défaut que la la valeur minimale correspond au auVss, tandis que la valeur maximale correspond au potentiel positive Vdd [33]. Le module de conversion utilise 4 registres disposés comme suit : *Registre de Résultat High (ADRESH) *Registre de Résultat Low (ADRESL) *Registre 0 de Contrôle (ADCON0) *Registre 1 de Contrôle (ADCON1) [33,32].

Fig.224: Représentation de convertisseur A/N[24]

II.7_ Conclusion En partant du concept général sur les microcontrôleurs, microcontrôleurs, nous avons ensuite défini la famille des PIC et plus particulièrement le 16F877A.Cette étude théorique nous a permis de traiter et de comprendre le fonctionnement de différentes options interne internes et externes du PIC 16F877A,, d’envisager des applications pour po ce µC. En conclusion dans cette partie nous pouvons dire que le microcontrôleur 16F877A peut bien largement jouer le rôle d'une unité de contrôle pour notre projet. Et dans la 3emechapitre on va passer à la simulation par programme ISIS et Micro C pro for PIC suivent un cahier de charge.

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Chapitre III SIMULATION ET REALISATION D’UN POSITIONNEUR D’UNE ANTENNE PARABOLIQUE

Chapitre III

Simulation et réalisation d’un positionneur d’une antenne parabolique

CHAPITRE III

SIMULATION ET REALISATION D’UN POSITIONNEUR D’UNE ANTENNE PARABOLIQUE III.1_Introduction : Maintenant dans ce chapitre on va passer à la simulation du programme suivent un cahier de charge qui explique les étapes de travaille. Pour la programmation du Pic on doit utiliser logicielle "Micro Pro for Pic " qui est un puissant outil de développement riche en fonctionnalités pour PIC (Microcontrôleurs). Il est conçu pour fournir au programmeur le plus simple possible Solution au développement d'applications pour systèmes embarqués, sans compromis Performance ou contrôle, Après cela, nous avons logicielle "ISIS"qui est principalement connu pour éditer des schémas électriques.Et aussi permet également de simuler ces schémas ce qui permet de déceler certaines erreurs dès l'étape de conception. L’étude de simulation assure le bon fonctionnement du positionneur avant sa réalisation.

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Chapitre III

Simulation et réalisation d’un positionneur d’une antenne parabolique

III.2_ Cahier de charge : L’objectif principal est la réalisation d’une programme avec le logiciel Mikro pro pic dont la fonction est le contrôle d’une antenne parabolique, enregistrer les chaines disponible sur chaque couloire en un simple balayage. Le travail demandé, c’est enregistrer les coordonnée des transpondeurs qui existe et leurs fréquence et noms en un simple balayage. Ces transpondeurs devrai êtres par la suite localisable à la commande.

III.3_ Le matériel utilisé : 123456789-

Deux Pic 16F877A Unmoteurpas à pas Affichage LCD 2*16 7 boutons poussoirs ULN2003A 7 résistances 220Ω et 1 (10 kΩ) quartz (10MHz) Alimentation 5Volts Alimentation 9 Volts

III.4_Fonctionnement : Les transpondeurs à localiser, sont quatre simulé par quatre contacts configurés en interruption dans le pic2 lui-même simulé en espace de couloires satellitaire, le port Cdu pic2 est entièrement liés avec le port C du pic1. Ces liaisons servent à passer la fréquence de l’espace satellitaire du pic2 vers le pic1 une fois la parabole entre dans le couloir correspondant, cette intrusion se fait par l’action sur un des quatre contacts dont le pic2, excite le pic1 à travers le pin (portc.b0) lié directement avec le pin (portb.b5) dupic1. Une action sur le bouton poussoir actionne le pin (portb.b4), la recherche se lance, le moteur commence à tourner de l’extrême gauche vers l’extrême droite. Pendant son mouvement et en rentrant dans un couloir, il pique la fréquence, l’enregistrer avec l’angle. Cela se réalise comme suite : Pendant le mouvement, on actionne un contact des quatre (portb.b4 ; b5 ; b6 ; b7 du pic2), le pic2 actionne le pin portb.b5 du pic1 à travers le pin portd.b1, le pic2 émis la fréquence au pic1 à travers les deux ports C des deux pic, en même temps, le pic1 enregistre l’angle et recherche dans sa mémoire le nom correspondant à cette fréquence entrante. En final, le nom de satellite ainsi que sa fréquence sont attribué à un angle de localisation de ce même satellite dans l’EEPROM. Une fois les 4 transpondeurs sont enregistrés l’utilisateur aura la possibilité de sélectionner un transpondeur par le contact du pin portb.b7, puis une action sur le contact du pin portb.b6, le

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Chapitre III

Simulation et réalisation d’un positionneur d’une antenne parabolique

pic ramène la parabole vers le transpondeur choisi. En annexe, l’organigramme de telle procédure est représenté.

III.5_Connexion : Sur ces tableaux, on montre les connexions entre éléments du circuit avec qualification des ports. Table.4: Tableau de connexion et fonction de chaque port du PIC1

PIC 1 PORT

Mode

Fonction Port B

Portb.b0 Portb.b1 Portb.b2 Portb.b3 Portb.b4 Portb.b5

Sortie

Entrée

Portb.b6 Portb.b7 Portc.b0 Portc.b1 Portc.b2 Portc.b3 Portc.b4 Portc.b5 Portc.b6 Portc.b7

Entrée

Entrée ULN2003A Botton poussoir qui lance la recherche Recueille information coïncidences parabole satellite à travers ce port de pic 2 Positionner sur le satellite désigné Défiler les satellites enregistrés avec position Port C

Recueille d’information : fréquence du satellite trouvé à travers le balayage de recherche

Port D Portd.b0 Portd.b1 Portd.b2 Portd.b3 Portd.b4 Portd.b5 Portd.b6 Portd.b7

Nc

Afficher dans le LCD

Sortie

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Chapitre III

Simulation et réalisation d’un positionneur d’une antenne parabolique

Table.5 : Tableau de connexion et fonction de chaque port du PIC2

PIC 2 PORT

Mode

Fonction Port B

Portb.b0 Portb.b1 Portb.b2 Portb.b3 Portb.b4 Portb.b5 Portb.b6 Portb.b7

NC

Entrée

Boutons poussoirs, action coïncidence parabole satellite Port C

Portc.b0 Portc.b1 Portc.b2 Portc.b3 Portc.b4 Portc.b5 Portc.b6 Portc.b7 Portd.b0 Portd.b1 Portd.b2 Portd.b3 Portd.b4 Portd.b5 Portd.b6 Portd.b7

Sortie

Transfert d’information : fréquences des satellites

Sortie

PortD Informer le PIC 1 des coïncidences de satellite

NC

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Chapitre III

Simulation et réalisation d’un positionneur d’une antenne parabolique

Schéma de connexion des différents éléments du projet

1 2 3 4 102 103 104 105 5 6

61 62 63 64

0V

220Ω

9V

1 2 3 4

5

6

5V 0V

5V

Moteur Pas à pas 6 fils

1-Blanc 2-Blanc 3-Rouge 4-Bleu 5-Jaune 6-Marron

9V 9V 16 15 13 14

29

0v

1 2 3 4 5 6 7 8

ULN2003

PIC16F877A

5V 0V

D2

D3

LCD 2*16

5V 10kΩ _ 1 MCLR B7 40 _ _2 A0 B6 39 _ _3 A1 B5 38 _ _4 A2 B4 37 _ _5 A3 B3 36 _ _6 A4 B2 35 _ _7 A5 B1 34 _ _8 E0 B0 33 _ _9 E1 VDD 32 _ _10 E2 VSS 31 _ 30 _ 5V _11 VDDD7 0V _12 VSS D6 29 _ _13 QTZ D5 28 _ QTZ _ 14 QTZ D4 27 _ V _ 15 C0 C7 26 _ 25 _ 26 16 C1 C6 25 _ _ 17 C2 27 C5 24 _ 28 _18 C3 C4 23 _ _ 19 D0 D3 22_ 30 _ 20 D1 D2 21_

29 57 30 19 64 63 62 61

-16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1

D7 D6 D5 D4

PIC16F877A

5V 10kΩ _ _ 1 MCLR B7 40 _ 2 A0 B6 39 _ _ 3 A1 B5 38 _ _ _ 4 A2 B4 37 _ 5 A3 B3 36 _ _ 6 A4 B2 35 _ _ _ 7 A5 B1 34 _ _ 8 E0 B0 33 _ 9 E1 VDD 32 _ _ _ 10 E2 VSS 31 _ 5V _ 11 VDD D7 30 0V _ 12 VSS D6 29 _ _ 13 QTZ D5 28 _ QTZ _ _ 14 QTZ D4 27 25 V _ 15 C0 C7 26 _ _ 16 C1 26 C6 25 _ _ 27 17 C2 C5 24 28 _ 18 C3 C4 23 _ _ 19 D0 _ D3 3 22 _ _ 20 D1 D2 4 21

16 15 14 13 12 11 10 9

5V 0V

102 103 104 105

3-R 4-B 5-M 6- J

5V

5V

0

0 23

24 23 22 21

24

Chapitre III

Simulation et réalisation d’un positionneur d’une antenne parabolique

0

5V

5V

0V 29

5V

0V 57

5V

0V 21

0V 19

0V 22

Fig.25:schéma de connexion des différents éléments du projet

III.6_ Simulation sur ISIS : Afin de gagner du temps et protéger le matériel des erreurs de connexion qui peuvent détruire certains éléments du projet, il est judicieux de travailler en premier temps avec un logiciel jusqu’à arriver aux résultats attendus. A cet effet nous avons utilisé le logiciel ISIS PROTUS, un logiciel destiné au électronicien, ce logiciel comprend une liste importante de pic, et donne la possibilité de chargé le fichier *.hex qui est le fichier de commande du pic. Ce dernier fichier est issu du logiciel Mikro-pic-pro après la compilation du programme composé par l’utilisateur.

III.6.1_Déroulement de la simulation : Etape 1 : mise en marche du programme, l’écran affiche le mot « MENU »

Fig.26 :Mise en marche du système

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Chapitre III

Simulation et réalisation d’un positionneur d’une antenne parabolique

Etape 2 : lancement de la recherche des satellites, en appuyant sur le BP (A).

Fig.27:recherche en cous des satellites Au cours de cette étape, le contrôleur détecte et enregistre les satellites avec leurs positions.Cette étape prendra fin quand le moteur pas à pas atteindra l’extrême droite avec tous les satellites ont été

enregistrés nom et position dans l'EEPROM.

Fig.28: fin de la recherche étant l’angle maximal a été atteint

Etape 4 : tous les satellites ont été enregistrés avec leurs positions, le BP (B) sert à défiler les positions des satellites avec leurs noms. Etape 5 : Etant les satellites ont été enregistrés avec leurs positions l’appuie sur le BP (C), commande le pic de localiser le satellite affiché après le défilement par le BP (B).

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Chapitre III

Simulation et réalisation d’un positionneur d’une antenne parabolique

Fig. ig.29: localisation du satellite NILESAT (40°)

Fig.30:le satellite NILESAT a été atteint

Réalisation pratique Après la réussite de la commande sur le logiciel PROTEUS de notre projet, nous avons : 1- chargé les deux fichiers exécutables ex baptiséss parabole1.hex et parabole2.hex sur les deux PIC via (logiciel logiciel MiniPro v6.50 + le programmeur) (figure 31.a ; 31 31.b). 2- concrétisé le schéma ma de la figure 1, sur une plaque d’essai (figure 32 32), 3- utilisé deux sources de tension stabilisée stabilis 5V et 9 V (figure 32) 4- Procédéà un essai de vérification v de fonctionnement qui a réussi. Dans notre exemple, le moteur pas à pas exécute un tour pour 12 positions ce qui fait 30 30° de pas. S’il est demandé un pas d’un d degré (1°) pour l’antenne, antenne, il va falloir rréduire la vitesse on utilisant un réducteur ducteur de vitesse de 1/30 soit alors une force de charge support supportée de 30 fois ce qu’est produit par ar le moteur pas à pas. Certain moteurs pas à pas sont dot dotés de réducteur de vitesse (incorporé).

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Chapitre III

Simulation et réalisation d’un positionneur d’une antenne parabolique

Fig.31 : (a) menu principal du logiciel MiniPro v6.50 ; (b) le programmeur

Fig.32: (a) alimentations 5 et 9 Volts ; (b) moteur pas à pas ; (c) le circuit de commande du positionneur

III.7_ Conclusion Dans ce chapitre nous avons défini un cahier de charge et établir une liste d’éléments pour répondre à ce cahier de charge. Par la suite, nous avons mis en œuvre une machination linguistique qui a été poursuivi par un programme sur Mikro-pic-pro. Ce programme a bien répondus au cahier de charge. Ensuite, nous avons passé à la réalisation dont on a utilisé le programmeur. Les résultats ont été précis et réussis.

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Conclusion Générale

Conclusion générale

CONCLUSION GENERALE La télécommunication qu’est un transfert à distance de l’information via équipement électronique et informatique, est devenue de nos jours une nécessité de gérer notre quotidien, en effet, presque toutes les tâches que devraient êtres faites, sont transmises à l’aide d’un outil de transmission d’information. Notre travail consistait à contrôler une antenne parabolique via pic. Alors en premier temps nous avons commencé par un historique sur les moyens de télécommunication jusqu’à ceux de nos jours où ils nécessitent des antennes paraboliques dont à leurs tour, ils nécessitent un contrôle de position pour leurs fonctionnement. Nous avons aussi décrit les fonctionnalités du microcontrôleur dont il est notre support de contrôle. Les logiciels utilisés notamment ISIS, Mikro-pro-pic et Minpro-5.06 ont été capitale pour la réussite de notre travail de réalisation. Nous avons pris que malgré le microcontrôleur possédant de petites mémoires, une vitesse réduite de son horloge et un jeu d’instructions qu’est limité, il est d’une efficacité surprenante pour la gestion des tâchesde l’ordre de la notre. Dans un travail futur, nous pensons qu’il est judicieux de : 1- travailler avec l’infrarouge comme moyen de communication entre le pic contrôlant l’antenne parabolique et l’autre qui joue le rôle l’espace satellitaire. 2- Utiliser un réducteur de vitesse pour créer une sensibilité de 1° pour le mouvement de l’antenne parabolique. 3- Utiliser une mémoire externe du pic pour stoker le grand nombre de chaine pour chaque satellite.

34

Annexe

ANNEXE.1 CONTROLE D’UN MOTEUR PAS A PAS BIPOLAIRE A TRAVERS L’ULN2003A Le ULN2003A est un réseau de 7 transistors Darlington haute tension, courant élevé, des diodes incluses pour piloter des charges inductives et les entrées sont câblées face aux sorties pour simplifier le dessin du PCB Interface ULN2003 Dispositifs sont utiles pour piloter une large gamme de charges, y compris les bobines, les relais, les moteurs à courant continu, les afficheurs à LED, les lampes à incandescence, les têtes d'impression d'impression thermiques et les buffer de forte puissance.

Fig.33 : Circuit d’excitation des bobines statoriques par le les transistors [25] Table d’excitation d’un moteur pas à pas à travers un ULN2003A

Pins PIC Broche --T1 Sortie Pic --T2 Entrée --T3 ULN2003A --T4 A C16 Sortie A’ C15 ULN2003A B Entrée C14 Moteur B’ C13

T 1 0 0 0 0 ∞ ∞ ∞

2T 0 1 0 0 ∞ 0 ∞ ∞

3T 0 0 1 0 ∞ ∞ 0 ∞

4T 0 0 0 1 ∞ ∞ ∞ 0

Fig.34: Circuit d’excitation des bobines statoriques par le les transistors [26]

Annexe

ANNEXE.2 ORGANIGRAMME DE LA PROCEDURE D’UN POSITIONEUR La procédure peut être représentée de la façon suivante :

Sous Interruption Bp1 Commencer la recherche ; rotation sur tout le parcours angulaire

Sous Interruption Bp2 Coïncidence avec satellite NILESAT

Sous Interruption Bp3 Coïncidence avec satellite ASTRA

Sous Interruption Bp4 Coïncidence avec satellite HOTBIRD

Sous Interruption Bp5 Coïncidence avec satellite ARABSAT

Sous Interruption Bp6 Défilement des satellites enregistrés : fréquence position nom

Sous Interruption Bp7 Regagner le satellite sélectionné par l’interruption Bp6

Fig.35 : organigramme de la procédure d’un positionneur

Bibliographie

Bibliographies

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Liste des figures Fig.1: (a)moyen de communication à distance ; (b)Poste royale symbole et signification [1] https://fr.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9maphore_(communication) Fig.2: (a) Samuel Morse [2] http://www.notablebiographies.com/Mo-Ni/Morse-Samuel-F-B.html Fig.2: (b) Première "Telegraph Key" [2] http://www.toujourspret.com/techniques/transmission/morse/samuel_finley_breese_morse.php

Fig.3: (a) F. Bourseul [3] https://fr.wikipedia.org/wiki/Alexander_Graham_Bell

Fig.3: (b) Graham Bell [3] http://www.bayern-online.com/v2261/artikel.cfm/203/Charles-Bourseul-Telegrafenbeamter.html

Fig.4: (a) John Logie Baird [4] http://www.biographyonline.net/scientists/inventors/john-logie-baird.html Fig.4: (b) premier télévision [4] http://nodetoo.com/images/nodes/142575/

Fig.5: (a) Spotnik 1 [5] https://www.turbosquid.com/Search/Index.cfm?include_artist=Pit3dd&certification_id=6

Fig.5:(b) antenne de communication russe [5] http://www.xn--desgn-7sa.com/2015/03/10/danila-tkachenko-restricted-areas-escape/

Fig.6 : Positionneur d’antenne satellite [6] http://blogs.solidworks.com/enseignant/2011/03/positionneur-dantenne-satellite.html

Fig.7 : Installation de position par angle d’élévation [7] http://www.toutimages.com/google_satellite/satellite.htm

Bibliographies

Fig.8 : Installation de positionneur par azimut [8] http://www.toutimages.com/google_satellite/satellite.htm

Fig.9 : Moteur pas à pas [9] https://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_pas_%C3%A0_pas

Fig.10: Une phase sur la séquence de pas pour moteur à deux phases [10] http://howtomechatronics.com/how-it-works/electrical-engineering/stepper-motor/

Fig.11: Moteur pas à pas aiment permanent « demi pas » [11] http://www.positron-libre.com/electronique/moteur-pas-a-pas/sequence-commande-moteur-pas-apas.php

Fig.12 : Moteur pas à pas aiment permanent « pas entier » [12] http://www.positron-libre.com/electronique/moteur-pas-a-pas/sequence-commande-moteur-pas- apas.php

Fig.13 : Représentation schématique d’un moteur pas à pas à reluctance variable [13] http://www.positron-libre.com/electronique/moteur-pas-a-pas/sequence-commande-moteur-pas- apas.php

Fig.14: Structure interne d’un moteur hybride [14] http://slideplayer.fr/slide/9556828/

Fig.15 : Photo d’un afficher « LCD » [15] http://fr.rs-online.com/web/p/afficheur-monochrome-lcd/7200207/

Fig.16: (a) circuit Darlington [16] http://www.electronicshub.org/darlington-transistor/

Fig.16: (b) la puce ULN2003 [16] https://www.engineersgarage.com/electronic-components/uln2003-datasheet

Fig.17: Architecture interne du PIC 16F877 [17] https://learn.mikroe.com/ebooks/piccprogramming/chapter/pic16f887-basic-features/

Fig.18: Les 40 broches de PIC 16F877A [18] http://microcontrollerslab.com/pic16f877a-introduction-features/

Fig.19 : Présentation de l’oscillateur [19] http://tpworks-place.com/documents/1916/viewer/visu.php?f=4

Fig.20 : Fonctionnement de timer0 [20] https://learn.mikroe.com/ebooks/picbasicprogramming/chapter/timer0/

Fig.21 : Fonctionnement de timer1 [21] https://learn.mikroe.com/ebooks/picbasicprogramming/chapter/timer1/

Fig.22: Fonctionnement de timer2 [22] https://learn.mikroe.com/ebooks/picbasicprogramming/chapter/timer2/

Fig.23: plan d’interruption [23] https://learn.mikroe.com/ebooks/picmicrocontrollersprogramminginassembly/chapter/core-sfrs/

Fig.24: Représentation de convertisseur A/N [24]http://www.memoireonline.com/08/09/2558/m_Realisation-dun-regulateur-solaire--base-demicrocontrleur-pour-le-contrle-de-letat-de-ch2.html [25] Fig.33: http://www.electronics-tutorials.ws/transistor/darlington-transistor.html [26] Fig.34:https://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_pas_%C3%A0_pas

Résumé Le positionneur permet d’orienter automatiquement l’antenne parabolique vers un des satellites qui ont été enregistrés au préalable. Le changement d’orientation se fasse de la même manière, en effet étant la position est déjà enregistré, le positionneur ira tout droit vers cette position et pas chercher le satellite. Dans ce contexte et avoir un élément aussi important que le microcontrôleur, laréalisation d’un positionneur est devenus une possibilité à la main. Ainsi dans le premier chapitre nous avons donné un petit historique sur la télécommunication, dans le deuxième chapitre, nous avons exposé les principales fonctionnalités du microcontrôleur, enfin dans le dernier chapitre nous avons simulé et réaliser un positionneur selon un cahier de charge bien défini.

Abstract The positioner makes it possible to automatically orient the satellite dish to one of the previously registered satellites. The change of orientation is made in the same way, In fact being the position is already registered, the positioner will go straight to this position without checking the signal is what it is good and is it the good. In this context and have as important an element as the microcontroller, our project is to realize a positioner. Thus in the first chapter, we give a brief history on telecommunications, in the second chapter, we described the microcontroller. Finally in the last chapter we simulated and realized a positioner.

‫اﻟﻤﻠﺨﺺ‬ ‫ ﯾﺘﻢ‬.‫ﺟﻌﻞ اﻟﻤﻮﺿﻊ ﻣﻦ اﻟﻤﻤﻜﻦ ﻟﺘﻮﺟﯿﮫ ﺗﻠﻘﺎﺋﯿﺎ طﺒﻖ اﻷﻗﻤﺎر اﻟﺼﻨﺎﻋﯿﺔ إﻟﻰ واﺣﺪة ﻣﻦ اﻷﻗﻤﺎر اﻟﺼﻨﺎﻋﯿﺔ اﻟﻤﺴﺠﻠﺔ ﺳﺎﺑﻘﺎ‬ ‫ ﻓﺈن اﻟﻤﻮﺿﻊ ﺗﺬھﺐ ﻣﺒﺎﺷﺮة إﻟﻰ ھﺬا‬،‫ ﻓﻲ اﻟﻮاﻗﻊ ﯾﺠﺮي ﺗﻢ ﺗﺴﺠﯿﻞ اﻟﻤﻮﻗﻒ ﺑﺎﻟﻔﻌﻞ‬،‫ﺗﻐﯿﯿﺮ اﻟﺘﻮﺟﮫ ﻓﻲ ﻧﻔﺲ اﻟﻄﺮﯾﻖ‬ ‫ ﻣﺸﺮوﻋﻨﺎ‬،‫ ﻓﻲ ھﺬا اﻟﺴﯿﺎق وﻟﮭﺎ ﻋﻨﺼﺮ ﻣﮭﻢ ﻛﻤﺎ ﻣﺘﺤﻜﻢ‬.‫ وأﻧﮭﺎ ﺟﯿﺪة‬،‫اﻟﻤﻮﻗﻒ دون اﻟﺘﺤﻘﻖ ﻣﻦ اﻹﺷﺎرة ھﻮ ﻣﺎ ھﻮ ﺟﯿﺪ‬ ‫ ﻓﻲ اﻟﻔﺼﻞ‬،‫ وﻧﺤﻦ ﻧﻘﺪم ﻟﻤﺤﺔ ﻣﻮﺟﺰة ﻋﻦ اﻻﺗﺼﺎﻻت اﻟﺴﻠﻜﯿﺔ واﻟﻼﺳﻠﻜﯿﺔ‬،‫ وھﻜﺬا ﻓﻲ اﻟﻔﺼﻞ اﻷول‬.‫ھﻮ ﺗﺤﻘﯿﻖ ﻣﻨﻀﻤﺎ‬ ‫ وأﺧﯿﺮا ﻓﻲ اﻟﻔﺼﻞ اﻷﺧﯿﺮ ﻧﺤﻦ ﻣﺤﺎﻛﺎة وأدرﻛﺖ ﻣﻨﻀﻤﺎ‬.‫ وﺻﻔﻨﺎ ﻣﺘﺤﻜﻢ‬،‫اﻟﺜﺎﻧﻲ‬.