SE3Groupe2025-11
Projet Systèmes Embarqués (PSE) : SMART PRESENTER
Archive GIT
Notre archive GIT contenant le projet KiCad et les futurs programmes : SMART PRESENTER (Équipe G11).
Introduction & Objectif
L'objectif de ce projet est de concevoir une télécommande de présentation intelligente et sans fil, nommée SMART PRESENTER. Elle permet de contrôler un ordinateur à distance (diaporama, pointeur laser) tout en assistant l'orateur dans la gestion de son temps via un écran OLED, une jauge LED et des alertes haptiques (vibrations).
Le système est physiquement divisé en deux parties communiquant par ondes radio à 2.4 GHz :
- La télécommande principale (sur batterie, avec interface utilisateur).
- Le socle récepteur (Dongle branché en USB sur le PC de l'orateur).
---
PARTIE 1 : Présentation des Composants et de leurs Rôles
Cette section détaille la nomenclature matérielle choisie pour répondre aux contraintes du projet (finesse, autonomie, communication).
1. Le Microcontrôleur (Cerveau) : ATMEGA32U4
Basé sur l'architecture AVR RISC 8 bits, il orchestre l'ensemble du système.
- Rôle : Gérer les entrées (boutons), piloter les sorties (écran, moteur) et assurer la communication.
- Justification du choix : Il intègre un contrôleur USB 2.0 natif (Hardware USB). Cela permet une émulation matérielle pure des périphériques HID (clavier/souris) pour le Dongle récepteur, indispensable pour un fonctionnement "Plug & Play" sans driver externe. Il possède également un bus SPI matériel dédié pour la radio.
- Ressource :
2. La Communication Radio : Module nRF24L01+
Transceiver très basse consommation fonctionnant dans la bande libre ISM des 2.4 GHz.
- Rôle : Assurer le pont de données sans fil entre la télécommande et le PC.
- Justification : Son protocole matériel ShockBurst allège le travail du microcontrôleur. Sa faible consommation est idéale pour un fonctionnement sur batterie.
3. La Chaîne d'Énergie (Batterie, Chargeur, Régulateur)
- La Batterie (LP-402933-1S-3) : Cellule Lithium-Polymère (4.2V max). Son épaisseur de 4 mm est idéale pour garantir la finesse de la télécommande.
- Le Contrôleur de Charge (MAX1873REEE+) : Il transforme l'énergie du port USB pour recharger la batterie en toute sécurité (gestion du cycle CC/CV et protection contre la surcharge). Son architecture à découpage évite la surchauffe de la télécommande pendant la charge.
- Le Régulateur de Tension (LDO LM1117-3.3) : Abaisse la tension (du 5V USB ou du 4.2V batterie) vers un 3.3V stable. Vital, car le module radio nRF24L01+ grille s'il est exposé à plus de 3.6V.
4. Les Interfaces Utilisateur (Feedback & Contrôle)
- Moteur Haptique (ERM) : Micro-moteur vibrant fournissant des alertes temporelles discrètes (ex: "il reste 5 minutes") pour que l'orateur garde le contact visuel avec le public.
- Pointeur Laser : Diode laser rouge (5mW / 650nm) classique pour désigner des éléments sur un tableau.
- Écran OLED (1.3 pouces) : Module très économe (pixels noirs inactifs) communiquant en I²C. Affiche le chronomètre et l'état du système.
---
PARTIE 2 : Implémentation Fonctionnelle et Schémas (KiCad)
Cette section détaille comment ces composants ont été câblés entre eux pour réaliser les fonctions de la télécommande.
Fonctionnalité A : La Gestion de l'Énergie (Alimentation & Charge)
La télécommande doit pouvoir fonctionner sur batterie, mais aussi se recharger lorsqu'elle est branchée.
- Réalisation : Le signal `VBUS` (5V) provenant du connecteur USB entre dans le contrôleur MAX1873. Celui-ci alimente la batterie (`VBAT`). La tension de la batterie passe ensuite par un interrupteur général, puis attaque le régulateur LM1117 pour générer le réseau `+3V3` qui alimente la logique de la carte.
- Schéma de conception :
(Pensez à faire une capture d'écran dans KiCad uniquement de la zone où se trouvent la batterie, le MAX1873 et le LM1117)
Fonctionnalité B : Communication Radio & Bus SPI
Le dialogue entre l'ATmega32U4 et le module nRF24L01+ nécessite une synchronisation parfaite à haute vitesse.
- Réalisation : Utilisation du bus SPI matériel. Les lignes `MOSI`, `MISO` et `SCK` sont communes. Des broches spécifiques de l'ATmega sont allouées au `CSN` (Chip Select) et au `CE` (Chip Enable) pour activer la radio. Le module RF est strictement alimenté par le réseau `+3V3`.
- Schéma de conception :
(Capturez la zone de votre schéma avec le composant U4 / NRF24L01 et ses connexions au microcontrôleur)
Fonctionnalité C : Le Retour Haptique (Vibreur)
Un moteur est une charge inductive lourde qui ne peut pas être branchée directement sur une broche de silicium du microcontrôleur.
- Réalisation : Nous utilisons un pilotage "Low-Side" via un transistor MOSFET Canal-N piloté par un signal PWM de l'ATmega. Une diode de roue libre Schottky est placée en anti-parallèle du moteur pour absorber la force contre-électromotrice lors de l'arrêt. Le moteur est alimenté par le réseau de puissance (batterie) et non par le 3.3V logique pour éviter les parasites.
- Schéma de conception :
(Capturez la zone avec le moteur, le transistor Q1, la diode D2...)
Fonctionnalité D : Pointeur Laser & Philosophie KISS
Pour garantir une fiabilité à 100% du laser de présentation, nous avons appliqué le principe de conception "KISS" (Keep It Simple, Stupid).
- Réalisation : Le laser n'est pas piloté par le code du microcontrôleur. Il est câblé en série de manière purement matérielle : de la tension de la batterie (`VBAT_SW`), via un simple bouton poussoir (Slaser1), directement vers la diode laser.
- Avantage : Latence nulle, libération d'une broche sur le MCU, et le laser fonctionne toujours même si le programme de la télécommande plante.
- Schéma de conception :
(Capturez le tout petit bout de schéma avec le bouton et le connecteur laser)
L'interface visuelle et les boutons de contrôle pour l'orateur.
- Réalisation : L'écran OLED est câblé sur le bus `I²C` (SDA/SCL) avec des résistances de tirage (Pull-up). Les boutons poussoirs (Next, Prev, Start) sont câblés directement sur les GPIO du microcontrôleur avec activation des résistances de tirage internes au composant pour fixer les potentiels (debouncing logiciel prévu dans le futur).
- Schéma de conception :
---
PARTIE 3 : Résultats Finaux et Avancement
Les deux cartes ont été entièrement dessinées et routées en respectant les contraintes industrielles (différentiel USB, exclusion de cuivre autour des antennes radio, trous de fixation).
A. Carte Réceptrice (Dongle USB)
B. Carte Principale (Télécommande)
Journal de Bord
- 16 Février : Choix du projet "SMART PRESENTER", architecture du repo Git et du Wiki.
- 02 Mars : Définition de l'architecture à deux cartes. Début conception schéma du récepteur.
- 09 Mars : Validation du schéma récepteur. Établissement de la BOM (Mouser). Début schéma télécommande.
- 17 Mars : Fin des schémas. Assignation des empreintes. Début du routage.
- 24 Mars : Fin du routage initial.
- Avril (Routage Industriel) : Nettoyage DRC (0 erreur). Optimisation des paires différentielles USB, création des zones Keep-out pour les antennes 2.4GHz, correction des Vias-in-Pad, ajout de la mécanique (trous de vis) et de la sérigraphie (logo). Génération des fichiers de fabrication.