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=== Objectif ===
=== Objectif ===
Concevoir une station domotique qui affiche différentes mesures prélevées par des capteurs aux alentours.  
L'objectif de ce projet est de concevoir une station domotique capable de collecter et d'afficher des mesures provenant de capteurs environnementaux. Elle devra également être capable d'activer des actionneurs, tels que des LEDs, des cadenas ou tout autre dispositif, en fonction des besoins.


=== Cahier des charges ===
=== Cahier des charges ===
Notre station pourra afficher des mesures telles que :
La station domotique devra permettre l'affichage des informations suivantes concernant une pièce :


* La température d'une pièce
* Température ambiante ;
* L'éclairage d'une pièce (capteur de mouvement : la pièce est allumée si quelqu'un est présent)
* Taux d'humidité ;
* Présence humaine (via capteur de mouvement) ;
* D'autres paramètres pourront être ajoutés en fonction de l'avancement du projet.


On pourra rajouter différents capteurs si le projet fonctionne jusque là.
Elle devra aussi permettre de contrôler différents actionneurs dans la pièce, tels que :
 
* L'éclairage, en fonction de la présence d'une personne (via un capteur de mouvement) ;
* D'autres dispositifs pourront être intégrés en fonction des besoins.
 
 
Des capteurs et actionneurs supplémentaires pourront être ajoutés si le projet atteint ses objectifs initiaux.  


=== Spécification techniques ===
=== Spécification techniques ===
'''Microcontrôleur'''
Le projet nécessite un microcontrôleur, qui contiendra le programme, et qui communiquera avec les autres composants via les ''GPIOs'' du microcontrôleur.
Nous avons le choix entre <u>3 modèles de microcontrôleur</u> imposés : '''ATmega16u4, AT90USB1286, AT90USB1287.'''
Voici un tableau comparatif afin de sélectionner le plus adapté pour notre usage :
{| class="wikitable"
|Caractéristiques
|ATmega16U4
|AT90USB1286
|AT90USB1287
|-
|Architecture
|AVR 8 bits
|AVR 8 bits
|AVR 8 bits
|-
|Mémoire Flash
|16 KB
|128 KB
|128 KB
|-
|RAM (SRAM)
|1.25 KB
|4 KB
|4 KB
|-
|EEPROM
|512 Bytes
|4 KB
|4 KB
|-
|Fréquence d'horloge max.
|16 MHz
|16 MHz
|16 MHz
|-
|Nombre de broches GPIO
|26
|48
|48
|-
|Interfaces de communication
|UART, SPI, I²C, USB 2.0
|UART, SPI, I²C, USB 2.0
|UART, SPI, I²C, USB 2.0
|-
|Contrôleur USB intégré
|Oui (USB 2.0)
|Oui (USB 2.0)
|Oui (USB 2.0)
|-
|Taille des registres
|8 bits
|8 bits
|8 bits
|-
|Nombre de broches
|32
|64
|64
|-
|Différences principales
|Conçu pour des applications compactes avec
moins de mémoire et d'E/S
|Plus de mémoire, adapté à des projets complexes nécessitant de nombreuses E/S et de la mémoire
|Similaire au AT90USB1286 mais avec des fonctionnalités spécifiques
pour certaines configurations USB (e.g., modes host/OTG).
|-
|Lien documentation
|https://www.microchip.com/en-us/product/atmega16u4
|https://www.microchip.com/en-us/product/at90usb1286
|https://www.microchip.com/en-us/product/at90usb1287
|}
Avec ce tableau, on constate que l'ATmega16U4 ne parviendra pas à assurer l'affichage LCD que nous souhaiterions mettre en place plus tard.
Nous allons donc garder l'AT90USB1286 et nous ne prendrons pas son homologue l'AT90USB1287 car son cadre d'usage dépasse le notre (utilisation mode USB spécifique HOST/OTG, etc... ).


==== Communication ====
==== Communication ====
Utilisation de puces à distance [https://passionelectronique.fr/tutorial-nrf24l01 NRF24L01]
La station utilisera des puces '''NRF24L01''' pour la communication sans fil entre les différents composants.


==== Énergie ====
==== Énergie ====
Nos cartes doivent pouvoir être alimentées de façon hybride :
La station sera alimentée de manière hybride, selon les scénarios suivants :
* '''Par un port USB''', pour la programmation, les tests et la configuration avec affichage sur moniteur PC ;
* '''Par une batterie Lithium''', en mode autonome pour une utilisation prolongée (avec affichage écran LCD dans un second temps).
 
Les capteurs/actionneurs seront alimentées de manière hybride, selon les scénarios suivants :
* '''Par un port USB''', pour la programmation, les tests et la configuration ;
* '''Par une batterie Lithium''', en mode autonome pour son usage définitif.
 
 
<u>Modèles de batterie à notre disposition :</u>


* par un port USB, méthode utilisée pour la programmation, les tests et la configuration ;
* Batterie 3.7V 100 mAh, connecteur molex mâle ;
* par une batterie Lithium, en mode autonome.
* Batterie 3.7V 300 mAh, connecteur molex mâle.


==== Affichage ====
==== Affichage ====
Notre carte pour la station domotique sera reliée à un écran LCD qui affichera les grandeurs mesurées par les capteurs environnants.
Dans un premier temps, les informations seront remontées via la connexion USB à un programme sur PC (selon les exigences du cahier des charges).
 
Dans un second temps, un écran LCD sera utilisé pour afficher les données directement sur la station, offrant ainsi une solution autonome, sous réserve du temps disponible pour cette implémentation.
 
 
'''Diverses'''
 
La carte comportera également des LEDs commandés par le microcontrôleur afin d'indiquer son état d'alimentation.


ReX : dans un second temps alors, dans un premier temps, remonter les information par la connexion USB à un programme sur le PC.
(<u>''Commentaire :''</u> Eventuellement ajouter des LEDS pour afficher si on a une communication qui se fait comme sur les arduinos)


== Lien GIT ==
== Lien GIT ==
https://gitea.plil.fr/ahouduss/station_cp_ah.git
https://gitea.plil.fr/ahouduss/se3_2024_B2.git


== Station ==
== Station ==
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=== Routage ===
=== Routage ===
=== Brasure ===
=== Brasure ===


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=== Capteur de mouvement ===
=== Capteur de mouvement ===
== Actionneur ==
=== Détecteur de mouvement ===


== Programmation ==
== Programmation ==


== Tests ==
== Tests ==
== Ressources ==
* Utilisation de puces à distance [https://passionelectronique.fr/tutorial-nrf24l01 NRF24L01]
# '''<u>Programmateur AVR :</u>'''
* '''Datasheet du microcontrôleur :'''[[Fichier:Datasheet ATMEGA8U2.pdf|centré|vignette|Datasheet ATMEGA8U2]]
* '''Conception schéma :'''
[[Fichier:SE3_2024_G2_prog_schema.pdf|center|thumb|Schéma original]]
[[Fichier:SE3_2024_G2_prog_schema-rex.pdf|center|thumb|Schéma ReX]]
* '''Compréhension schéma :'''
[[Fichier:Comprendre le schéma.pdf|vignette|centré|Document expliquant point par point le schéma réalisé sur KICAD]]
<u>'''(Commentaire''' : Il manque 2 points à revoir. Si vous avez lexplication n'hesitez pas à me le signaler :) )</u>
* '''Conception CAO  :'''
[[Fichier:SE3_2024_G2_prog_PCB1.png|left|thumb|MODELE 3D : Face ARRIERE originale]]
[[Fichier:SE3_2024_G2_prog_PCB2.png|right|thumb|MODELE 3D : Face AVANT originale]]
[[Fichier:SE3_2024_G2_prog_PCB-rex.png|center|thumb|Vue de la carte ReX]]
Projet KiCAd programmateur AVR : [[Fichier:2024-PSE-G2-Prog.zip]]
<p style="clear: both;" />

Version actuelle datée du 25 février 2025 à 13:14

Description

Objectif

L'objectif de ce projet est de concevoir une station domotique capable de collecter et d'afficher des mesures provenant de capteurs environnementaux. Elle devra également être capable d'activer des actionneurs, tels que des LEDs, des cadenas ou tout autre dispositif, en fonction des besoins.

Cahier des charges

La station domotique devra permettre l'affichage des informations suivantes concernant une pièce :

  • Température ambiante ;
  • Taux d'humidité ;
  • Présence humaine (via capteur de mouvement) ;
  • D'autres paramètres pourront être ajoutés en fonction de l'avancement du projet.

Elle devra aussi permettre de contrôler différents actionneurs dans la pièce, tels que :

  • L'éclairage, en fonction de la présence d'une personne (via un capteur de mouvement) ;
  • D'autres dispositifs pourront être intégrés en fonction des besoins.


Des capteurs et actionneurs supplémentaires pourront être ajoutés si le projet atteint ses objectifs initiaux.

Spécification techniques

Microcontrôleur

Le projet nécessite un microcontrôleur, qui contiendra le programme, et qui communiquera avec les autres composants via les GPIOs du microcontrôleur.

Nous avons le choix entre 3 modèles de microcontrôleur imposés : ATmega16u4, AT90USB1286, AT90USB1287.


Voici un tableau comparatif afin de sélectionner le plus adapté pour notre usage :

Caractéristiques ATmega16U4 AT90USB1286 AT90USB1287
Architecture AVR 8 bits AVR 8 bits AVR 8 bits
Mémoire Flash 16 KB 128 KB 128 KB
RAM (SRAM) 1.25 KB 4 KB 4 KB
EEPROM 512 Bytes 4 KB 4 KB
Fréquence d'horloge max. 16 MHz 16 MHz 16 MHz
Nombre de broches GPIO 26 48 48
Interfaces de communication UART, SPI, I²C, USB 2.0 UART, SPI, I²C, USB 2.0 UART, SPI, I²C, USB 2.0
Contrôleur USB intégré Oui (USB 2.0) Oui (USB 2.0) Oui (USB 2.0)
Taille des registres 8 bits 8 bits 8 bits
Nombre de broches 32 64 64
Différences principales Conçu pour des applications compactes avec

moins de mémoire et d'E/S

Plus de mémoire, adapté à des projets complexes nécessitant de nombreuses E/S et de la mémoire Similaire au AT90USB1286 mais avec des fonctionnalités spécifiques

pour certaines configurations USB (e.g., modes host/OTG).

Lien documentation https://www.microchip.com/en-us/product/atmega16u4 https://www.microchip.com/en-us/product/at90usb1286 https://www.microchip.com/en-us/product/at90usb1287


Avec ce tableau, on constate que l'ATmega16U4 ne parviendra pas à assurer l'affichage LCD que nous souhaiterions mettre en place plus tard.

Nous allons donc garder l'AT90USB1286 et nous ne prendrons pas son homologue l'AT90USB1287 car son cadre d'usage dépasse le notre (utilisation mode USB spécifique HOST/OTG, etc... ).

Communication

La station utilisera des puces NRF24L01 pour la communication sans fil entre les différents composants.

Énergie

La station sera alimentée de manière hybride, selon les scénarios suivants :

  • Par un port USB, pour la programmation, les tests et la configuration avec affichage sur moniteur PC ;
  • Par une batterie Lithium, en mode autonome pour une utilisation prolongée (avec affichage écran LCD dans un second temps).

Les capteurs/actionneurs seront alimentées de manière hybride, selon les scénarios suivants :

  • Par un port USB, pour la programmation, les tests et la configuration ;
  • Par une batterie Lithium, en mode autonome pour son usage définitif.


Modèles de batterie à notre disposition :

  • Batterie 3.7V 100 mAh, connecteur molex mâle ;
  • Batterie 3.7V 300 mAh, connecteur molex mâle.

Affichage

Dans un premier temps, les informations seront remontées via la connexion USB à un programme sur PC (selon les exigences du cahier des charges).

Dans un second temps, un écran LCD sera utilisé pour afficher les données directement sur la station, offrant ainsi une solution autonome, sous réserve du temps disponible pour cette implémentation.


Diverses

La carte comportera également des LEDs commandés par le microcontrôleur afin d'indiquer son état d'alimentation.

(Commentaire : Eventuellement ajouter des LEDS pour afficher si on a une communication qui se fait comme sur les arduinos)

Lien GIT

https://gitea.plil.fr/ahouduss/se3_2024_B2.git

Station

Schématique

Routage

Brasure

Capteurs

Capteur de température

Capteur de mouvement

Actionneur

Détecteur de mouvement

Programmation

Tests

Ressources

  • Utilisation de puces à distance NRF24L01
  1. Programmateur AVR :
  • Datasheet du microcontrôleur :
    Datasheet ATMEGA8U2
  • Conception schéma :
Schéma original
Schéma ReX
  • Compréhension schéma :
Document expliquant point par point le schéma réalisé sur KICAD


(Commentaire : Il manque 2 points à revoir. Si vous avez lexplication n'hesitez pas à me le signaler :) )

  • Conception CAO  :
MODELE 3D : Face ARRIERE originale
MODELE 3D : Face AVANT originale
Vue de la carte ReX

Projet KiCAd programmateur AVR : Fichier:2024-PSE-G2-Prog.zip

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