Réalisation du circuit principal

Le schéma du montage

Le principal élément du montage est un microcontrôleur PIC16F876 de Microchip(R). Ce composant intègre un convertisseur analogique-numérique qui donne un résultat de conversion sur 10 bits.
Le port B de ce microcontrôleur assure le transfert des données vers ou depuis l'interface USB. Quatre lignes servent à gérer les opérations de lecture ou d'écriture.

L'interface USB est réalisée autour du circuit FT245BM de FTDI. Ce composant n'existant qu'en boîtier "cms", nous avons utilisé un module assemblé fourni par la société Optiminfo.

Une référence de tension ZRC400A01 de 4,096 V fixe la gamme de mesure du convertisseur. L'échelon de tension sera donc de l'ordre de 4 mV.

L'alimentation du microcontrôleur est assurée par la liaison USB.

Le circuit imprimé

Le dessin de ce circuit a été tracé avec le logiciel Sprint Layout 4.0.
Si vous voulez imprimer ce circuit dans de bonnes conditions, nous vous recommandons de télécharger l'archive MiniExAO-CRES-LR.zip où sont rassemblés l'ensemble des circuits de l'interface de mesure. Vous trouverez aussi dans cette archive le "viewer" VIEWLAYOUT40.EXE qui est un freeware distribuable gratuitement. Ce "viewer" vous permettra d'imprimer les dessins des circuits sur un transparent pour le reproduire ensuite sur une plaquette de circuit imprimé photosensible.

L'implantation des composants

Le montage est réalisé sur un circuit imprimé simple face de dimensions 65mm x 105mm.
Le microcontrôleur est monté sur un support ce qui permettra de l'extraire du montage si on souhaite modifier le programme qu'il contient.
Les deux prises DB9 permettent la connexion des capteurs.

Résistances (à couche métallique 1%)
1 x 1 kW
2 x 5,1 kW
3 x 10 kW
1 x 30 kW
2 x 56 kW

Condensateurs
3 x 100 nF
2 x 47 pF
2 x 22 pF (adapter au quartz)

Divers
4 diodes 1N4148
1 module Optiminfo USB parallèle à base de FT245BM de FTDI
2 x SUB-D femelle 9P
1 quartz 4,096 MHz
1 référence de tension ZRC400A01
1 PIC16F876 20/SP monté sur un support 28 broches

1 transistor IRLML6402 (P-channel MOSFET) en boîtier SOT-23 est soudé côté cuivre.

La programmation du microcontrôleur

Vous devez disposer d'un programmateur pour les microcontrôleurs PICmicro® de MicroChip.
Le programme à charger dans le microcontrôleur a pour nom ExAO-CRES-LR.HEX, il est présent dans l'archive MiniExAO-CRES-LR.zip que vous avez peut-être déjà téléchargée.
Quand vous établirez un dialogue avec le microcontrôleur par le biais de la voie USB, vous enverrez une commande qui sera suivie d'une réponse. Chaque commande est constituée d'une série d'octets avec le protocole suivant :

1er octet	indique le nombre d'octets qui constituent la commande (un octet pour le code de la commande + n octets pour les paramètres)
2me octet	code de la commande (voir la liste ci-dessous)
octets suivants	paramètres attendus par la commande
dernier octet	octet de vérification résultat d'un OU exclusif appliqué aux octets précédents.

Liste des codes de commande :

code	fonction	paramètres	réponse
A7	demande d'identification	aucun	renvoie les dix caractères "CRES-LR-01"
A8	configuration du convertisseur A/D	un octet à passer à SETUP_ADC_PORTS et un octet à passer à SETUP_ADC	aucune
A9	exécution de la conversion A/D sur une voie	attend l'octet 0 ou 1 qui indique le N° de voie de mesure.	résultat de la conversion sous forme de deux octets (poids faible suivi du poids fort).
AA	exécution de la conversion A/D sur les deux voies	aucun	résultat de la conversion sous forme de deux octets(poids faible suivi du poids fort) pour le voie zéro et ensuite deux octets pour la voie 1.
C0	exécution d'une série de 95 mesures sur les deux voies	attend sept paramètres : 1. voie de déclenchement de la synchro 2. 3. et 4. pour setup_timer_2(prediv,period,postdiv) 5. et 6. poids faible et poids fort du niveau déclenchement (0 à 1023) 7. 0 pour front montant, 1 pour front descendant	retourne 95 fois 4 octets organisés comme dans la réponse à la commande AA.
E0	Initialisation du bus I2C	aucun	aucune
E1	Teste si le capteur voie 0 est présent.	aucun	retourne 1 si le capteur est présent, 0 sinon.
E3	Écrit dans l'EEPROM du capteur voie 0.	attend deux octets: l'adresse et la valeur à écrire	aucune
E4	Lit l'EEPROM du capteur voie 0	attend l'adresse de l'octet à lire	renvoie l'octet lu
E5	Teste si le capteur voie 1 est présent.	aucun	retourne 1 si le capteur est présent, 0 sinon.
E6	Écrit dans l'EEPROM du capteur voie 1.	attend deux octets: l'adresse et la valeur à écrire	aucune
E7	Lit l'EEPROM du capteur voie 1	attend l'adresse de l'octet à lire	renvoie l'octet lu
Noter qu'après chaque commande un premier octet est renvoyé pour indiquer l'état de réception du code de cette commande : l'octet AA indique la réception d'un octet de checksum incorrect l'octet AB indique qu'il y avait des octets après l'octet de checksum l'octet 55 indique que la commande a été bien reçue.

Bernard ROUEDE
Collège Missy La Rochelle