I. Schma synoptique

Bloc alimentation

Bloc de commande

Bloc daffichageBloc capteursBloc mcanique

Figure 1: Schma synoptique du dispositif.

Notre tude est dcompose en cinq blocs qui sont: Un bloc dalimentation. Un bloc de commande. Un bloc mcanique. Un bloc de capteurs. Un bloc daffichage.

II. Bloc dalimentationNotre dispositif peut tre aliment soit par une source alternative de 220V ou bien par un panneau solaire et une batterie ce qui le rendrait autonome, qui est le cas de notre systme. Do notre ralisation est alimenter par les tensions: 45V sortant du panneau photovoltaque, a laide dun rgulateur 7805 on obtient une tension de 5V pour alimenter le microcontrleur 18F4550, le circuit intgrer 4066, les capteurs LDRs, lafficheur LCD (162) et le clavier. A laide dun autre rgulateur 7815 on obtient une tension de 15V pour alimenter les deux circuits intgrer NE555 et 4504, partant aussi d`une tension de 45V on a raliser deux tensions flottantes de 36V chacune (36Va et 36Vb) pour lalimentation de notre bloc mcanique qui contient deux moteurs a courant continu (DiSEqC1.2 Motorized H-H Motor).III. Bloc de commande et de traitementIII.1 Dfinition dun microcontrleurUn microcontrleur est un circuit intgr qui rassemble les lments essentiels d'un ordinateur : processeur, mmoires (mmoire morte pour le programme, mmoire vive pour les donnes), units priphriques et interfaces d'entres-sorties.Il est gnralement moins puissant qu'un microprocesseur en terme de rapidit ou de taille mmoire. Ceci en fait un composant parfaitement adapt pour piloter les applications embarques dans de nombreux domaines d'application. [12]

III.2 Larchitecture des microcontrleurs Architecture Von NeumannElle utilise une unique structure pour stocker la fois le programme et les donnes. [19]

Architecture HarvardElle permet de transfrer simultanment les donnes et les instructions excuter. [19]

III.3 Les raisons dtre de ce succs Grande vitesse dexcution des programmes. Prix de vente comptitifs. Une excellente disponibilit. Un jeu dinstruction souple, puissant et facile maitriser. Des outils de dveloppements pratiquement gratuits ou tlchargeables sur le web.

III.4 Dfinition dun PICProgrammable Interface Contrler, un PIC est un circuit intgr rassemblant dans un mme boitier un microprocesseur, plusieurs types de mmoires et des priphriques de communication (entres-sorties). Cest un microcontrleur, c'est--dire une unit de traitement de linformation de type microprocesseur laquelle on a ajout des circuits internes permettant de raliser des montages sans ncessiter lajout de composants externes. [13]III.5 Architecture dun PIC Les PICs se conforment l'architecture Harvard: ils possdent une mmoire de programme et une mmoire de donnes spares. La plupart des instructions occupent un mot de la mmoire de programme. La taille de ces mots dpend du modle de PIC, tandis que la mmoire de donnes est organise en octets. [19]III.6 Diffrentes familles des PICsLa famille des PICs est subdivise en 3 grandes familles:[19] Base-line: cest une famille qui utilise des mots dinstructions de 12 bits. Mid-range: cest une famille qui utilise des mots de 14 bits. High-end: cest une famille qui utilise des mots de 16 bits.III.7 Identification des PICsUn PIC est gnralement identifi par une rfrence de la forme suivante: xx(L)XXyy-zz: [14]xx: famille des composantes catgories 12, 14, 16, 17 et 18. L: plage de tensions tolres.XX: type de la mmoire programme: C: EEPROM, CR: type ROM et F: type Flash. yy: identificateur. zz: vitesse maximale du quartz de pilotage.Exemple

Figure2: Exemple d'identification des PICs.

III.8 Le choix dun PIC Le choix dun PIC est directement li lapplication envisage. [13] Il faut dans un premier temps dterminer le nombre dentres/sorties ncessaires pour lapplication. Ce nombre dentres/sorties nous donne une premire famille de PIC. Il faut ensuite dterminer si lapplication ncessite un convertisseur Analogique/Numrique ce qui va centrer un peu plus vers le choix dune famille de PIC. La rapidit dexcution est un lment important, il faut consulter les DATA-BOOK pour vrifier la compatibilit entre la vitesse maximale du PIC choisi et de la vitesse max ncessaire au montage. La taille de la RAM interne et la prsence ou non dune EEPROM pour mmoriser des donnes est galement important pour lapplication souhaite. La longueur de programme de lapplication dtermine la taille de la mmoire programme du PIC recherch. Afin de choisir un PIC adquat notre projet, nous avons pens l'utilisation du PIC PIC18F4550. III. 9 Caractristiques principales du PIC 18F4550Les caractristiques principales du 18F4550 sont rsumes comme suit : 35 lignes d'entres/sorties, rpartis comme suit :Un port de 7 lignes (port A), un port de 8 lignes (port B), un port de 8 lignes (port C), un port de 8 lignes (port D) et un port de 4 lignes (port E). Alimentation sous 5 Volts Une mmoire de programme de type flash (32Ko (32768 Octets) mots de 16 bits) Une mmoire RAM utilisateur de 2048 Octets Une mmoire EEPROM de 256 Octets emplacements Une interface I2C pour la gestion d'un bus 2 fils Facilit de programmation comme tous les PICsLe tableau 1prsente tous les caractristiques gnrales de PIC18F4550 [15]Les ValeursLes caractristiques

48MHzFrquence Horloge MHz

32Ko (32.Mmoire programme FLASH

2048 OctetsMmoire donnes (RAM)

256 OctetsMmoire EEPROM

20Interruptions

A(7), B(8) C(8), D(8), E(4)Ports parallles (Nombre des lignes)

4 (3X1 6bit + 1X8bit)Timers

13CAN 10-bit

75Instructions

12Vitesse du CPU (MIPS)

1-A/E/USART, 1-MSSP (SPI/I2C)Priphriques de communication numrique

1 CCP, 1 ECCPCapture / Comparateur / Priphriques PWM

2Comparateurs

1, Full Speed, USB 2.0USB (canaux, vitesse, respect)

de 2 5,5Plage de tension de fonctionnement (V)

-40 85

Temprature (C)

Tableau.1: les caractristiques gnrales de PIC18F4550. [15] III.10 Les TIMERSdu PIC 18F4550Le timer est un lment important dans un PIC. En effet, cette ressource permettra de raliser de nombreuses fonctions, telle que la temporisation, la gnration de signaux PWM (appele galement Modulation de Largeur g d'Impulsion, MLI), ou encore les modes Compare ou Capture. Selon le type de PIC rencontr, on trouvera un certain nombre de timers qui seront pour certains associs des ressources internes du PIC. Un timer est en fait un compteur incrmentant au rythme d'une horloge, et ceci en ayant la possibilit de pr positionner une valeur de dpart. Certains timers pourront fonctionner en mode 8 bits, 16 bits ou 32 bits. Dans le PIC18F4550 il existe quatre timers (un timer de 8 bit et le reste de 16 bits). [18] TIMER 0:compteur 16 bits:cest pour gnrer des vnements priodiques. TIMER 1: compteur16 bits: il est accessible en lecture/criture. TIMER 2: compteur 8 bits:cest pour gnrer les moteurs PWM. TIMER 3: compteur 16 bits:cest pour gnrer des signaux carrs. Tous ces timers peuvent dclencher une interruption interne, sils ont t autoriss.

III.11 Les mmoires du PIC 18F4550Le microcontrleur PIC18F4550 dispose de deux types de mmoires spare: [17] Une mmoire de programme de 32 ko (mmoire FLASH). Une mmoire de donnes de 2048 octets.III. 11.1 Mmoire de programmeLa capacit de la mmoire de programme est de 32 ko (kilo-octets). Cependant, chaque instruction est code sur 16 bits, ce qui signifie que chaque instruction occupera 2 octets. Ainsi, la mmoire de programme ne pourra stocker que jusqu'a 16384 instructions au maximum. [17]III. 11.2 Mmoire de donnesElle se dcompose en deux parties une RAM et une zone EEPROM. La mmoire RAMLa mmoire RAM (Random Access Memory) appele mmoire vive, ce type de mmoire perd toutes ses informations stockes lorsqu'elle cesse d'tre alimente. La capacit totale de la mmoire de donne est de 2048 octets. Elle est constitue de deux parties : Les registers SFR (Special Function Register)Ce sont les registres de fonctionnement du PIC. L'ensemble de ces registres est souvent appel fichier des registres. Les registres GPR (General Propose Register)Sont des positions mmoire que l'utilisateur peut utiliser pour stocker ses variables et ces donnes. On remarque donc que, indpendamment de leur nature, les positions de la RAM sont toujours appel registres.Le plan mmoire est dcoup en 16 zones (bank) identiques de 256 octets. La slection de la zone est ralise par 4 bits du registre BSR (Bank Select Register).Les registres internes pour les fonctions spciales (registres gnraux et configuration des priphriques, SFR qui signifie Special Function Registers) se situent aux adresses hautes. [13], [17] Mmoire EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)Le PIC possde une zone EEPROM de 256 octets accessibles en lecture et en criture par le programme. On peut y sauvegarder des valeurs, qui seront conserves mme si l'alimentation est teinte, et les rcuprer lors de la mise sous tension. Leur accs est spcifique et requiert l'utilisation de registres ddis.III.12 Les ports dentres-sortiesIII.12.1 Gnralits sur les portsLa plupart des broches du PIC18F4550 sont accessibles en entre et en sortie tout-ou-rien, c'est--dire qu'il peut en entrer ou en sortir un tat haut logique (+VCC) ou un tat bas logique (0V).Les broches sont regroupes par ports, chaque port pouvant contenir jusqu' 8 broches. Il est possible d'utiliser chaque patte (pin) indpendamment en entre, en sortie ou pour d'autres fonctions. Pour localiser les broches correspondant aux diffrents ports, il faut se reporter au brochage du composant dans la Figure 4. Sur la plupart des broches, le premier lment de la description est de la forme Rxy, avec x une lettre, correspondant au port auquel appartient la broche, et y le numro de la broche dans le port. Par exemple la broche 6 du composant correspond RA4, c'est--dire au bit 4 du port A.Cependant sur les broches 1 et 14 la description sous forme de port n'est pas en premier dans la liste, mais en dernier. C'est parce que ces broches ont des affectations spciales prioritaires sur les ports. La broche 1 est par dfaut la broche de RESET (MCLR), on peut l'utiliser comme RE3 en inhibant le RESET externe grce un bit de configuration (comme pour configurer l'horloge). La broche 14 peut tre utilise comme RA6 dans les modes d'horloge qui n'utilisent pas un rsonateur externe. [16] Le PIC 18F4550 dispose 5 PORTS (A, B, C, D et E). Tous les ports dentres sorties (Input/ Output) sont bidirectionnels. III. 12.2 Les principaux registres lis aux ports Il y a trois registres que l'on utilise pour commander les ports : les registres TRISx, PORTx et LATx (avec x la lettre correspondant au port). [16] Les registres TRISxPermettent de configurer la direction (entre ou sortie) de chaque broche du port. Un 1 sur le bit y de ce registre placera Rxy en entre, un 0 le placera en sortir. Pour le retenir c'est simple : 1 ressemble la lettre I comme Input , 0 ressemble la lettre O comme Output . Par exemple pour placer RB2 en sortie, on placera le bit 2 de TRISB 0. Les registres PORTxPermettent de placer la valeur de sortie ou de lire la valeur en entre du port x. Lorsque la broche y du port x est plac en sortie, placer 1 le bit y de PORTx placera Rxy 1, idem avec 0. Lorsque la broche y du port x est plac en entre, le bit y de PORTx est l'image de la broche Rxy. Les registres tampon de donne en sortie appelLATpour le PICCes registres ont pour fonction d'viter certains problmes qui peuvent apparaitre lorsque plusieurs oprations d'criture/lecture des ports d'entres/sorties sont effectues successivement.III. 13 Les convertisseurs analogiques / numriquesPour utiliser un convertisseur analogique / numrique, il existe trois registres internes nomms ADCON0, ADCON1 et ADCON2, qui permettront de configurer et de slectionner les diffrentes entres analogiques (ADC pour Analog to DIgItal Converter) du PIC utilis. Le paramtrage de ces trois registres conduit choisir la faon dont se comporteront le ou les convertisseurs utiliss. Les entres du PIC en relation avec le convertisseur analogique/ digital interne sont les broches AN0 AN12. Les entres analogiques (RA0 RA5) transitent via le PORT A du PIC, les entres AN5 AN7 font partie du PORT E et les entres AN8 AN12 font partie du port B.

III. 14 Les horloges systme du PIC18F4550Comme la grande majorit des systmes numriques l'heure actuelle, les microcontrleurs sont des composants synchrones, c'est--dire que toutes les oprations y sont synchronises par une horloge commune. Dans le cas d'un microcontrleur, le nombre d'instructions par seconde excutes par le processeur est directement proportionnel la frquence de l'horloge. Ainsi il est logique de penser que l'idal est d'utiliser l'horloge la plus leve possible, car les performances seront ainsi maximises. Ce raisonnement est juste, mais maladroit, car une autre chose qui est directement proportionnelle la frquence d'horloge est la consommation lectrique du composant.Dans le PIC18F4550, en plus d'une horloge systme, qui cadencera le cur du microcontrleur, on peut aussi avoir fournir une horloge certains priphriques tels que le contrleur USB ou les Timers. Le PIC18F4550 peut utiliser 4 types d'horloge comme horloge systme : XT : Oscillateur rsonateur cramique ou cristal (quartz) externe, jusqu' 4 MHz. Il est ncessaire dans ce mode d'ajouter entre les pattes OSC1 et OS du composant un quartz, ainsi que deux condensateurs adapts entre chacune de ces deux broches et la masse. HS : Mme fonctionnement que le prcdent, mais pour des frquences suprieures 4MHz. Dans modles d'oscillateurs HS, HSPLL, XT et XTPLL, un oscillateur en quartz ou en cramique est relie la OSC1 et OS repres pour tablir oscillation. La Figure 3 illustre le brochage.

Figure 3 : Oscillateur Quartz/Cramique. [15]

EC : Dans ce mode, il faut directement apporter la broche OSC1 un signal d'horloge (carr) gnr par un oscillateur totalement externe. INT : Le PIC18F4550 possde un oscillateur interne de frquence rglable entre 31kHz et 8MHz.Le choix de l'oscillateur se fait par des registres particuliers, les registres de configuration. Ces registres ont la particularit de ne pouvoir tre crits que lors de la programmation. [16] Pour les rgler on peut soit utiliser la directive par MikroC. Quel que soit l'oscillateur utilis, l'horloge systme dite aussi horloge instruction est obtenue en divisant la frquence par 4. III.14 Architecture du PIC 18F4550 Brochage du PIC

Figure 4: brochage du PIC 18F4550. [15]On peut distinguer sur ce schma : L'alimentation : VDD (+5V) et Vss (0V) Les bornes du quartz (oscillateur a quartz) : OSC1 et OS L'entre RESET (MCLR : Master CLeaR). Les diffrents ports d'Entres/Sorties : RAx, RBx, RCx, RDx, REx.

Architecture interne du PICLa figure 5 prsente l'architecture interne du circuit. Il est constitu des lments suivants: Quatre ports d'entres/sorties Une unit arithmtique et logique (ALU) Quatre compteurs (Timers) Timer0, Timer1, Timer2, Timer3 Un compteur de programme (program conter) Une mmoire RAM, 2048 octets Une mmoire EEPROM de 256 octets de donnes Un registre contenant le code de l'instruction excuter (IR) Convertisseur analogique numrique 13 canaux 10bit. [15]

Figure 5: Architecture interne du PIC18F4550. [15]

III.15 Rle du PIC 18F4550 dans le systme suiveur solaireLe PIC 18F4550 convertit le signal analogique des LDRs en un signal numrique quil les compare et en suite envoie la commande du sens de rotation aux moteurs.Il assure, aussi, dautres fonctions, dont : Le contrle des mouvements mcaniques du systme en limitant les angles de rotation partir des fin de courses (0 180 sur lazimut et 0 180 sur llvation) ; Lorientation du panneau en fin de journe vers la position de dpart ou de dmarrage du systme; A noter que dans cette application, le PIC 18F4550 rcolte et traite le signal des LDR et on comparant les tensions. IV. Bloc mcaniqueDans notre projet, nous avons utiliss deux moteurs courant continu. un modle de moteur Courant Continu et schmatiser sur la figure6.

Figure 6: Modle dynamique dun moteur courant continu. [20]Dans notre ralisation nous avons choisis deux moteurs de type (DiSEqC 1.2 Motorized H-H Motors) leurs spcification est reprsenter sur le tableau suivant:Vitesse de rotation 1.9degres/sec (13V), 2.5degres/sec (18V)

Angle d`azimuth75degres Est-75degres Ouest (150degres max)

Angle d`elevation10degres -75degres

Tension d`entre 13/18V DC

Tension de sortie13/18V DC (accorder a la tension d`entre)

Courant consomme50mA(standby)200mA(normale)350Ma(max)

Positions atteintes60 positions

poids3.5Kg /3.2Kg (type 1.2)

Dimensions 355*175*110mm3 (Gross)

pont en HPour commander le sens de rotation dun moteur ( courant continu ou pas pas), on est souvent oblig d'inverser la polarit. De plus, il est gnralement prfrable de pouvoir faire varier la vitesse du moteur. La solution est dutiliser le pont en H comme le montre la figure7.

Figure 7: Principe du pont en H.En regardant les schmas, on voit le sens de rotation du moteur : sur le schma a ; le moteur est l'arrt (on devrait mme dire qu'il est frein : en effet court-circuiter les deux ples d'un moteur revient le freiner). Sur le schma b ; il tourne dans le sens inverse du schma c, et enfin sur le schma d ; il est frein. Et bien voici la base du pont en H, toute l'ide rside dans ce schma. Bien sr, pour l'implmenter, il va nous falloir remplacer les interrupteurs par des transistors.IN1IN2ETAT MOTEUR

00ARRET

01SENS 1

10SENS 2

11ARRET

Figure 8: Tableau des diffrentes squences.Lorsqu'on arrte le moteur, et qu'il continue tourner avec l'inertie, il se comporte comme une gnratrice. Pour viter d'avoir des courants dans les transistors on monte des diodes de roues libres.

Figure 9: Schma dun pont en H. [21]