PIC — TMR0 compteur, ADC et affichage LCD

Sur le PIC, après ADC_INIT et adc_read(3), pourquoi divise-t-on par $1023$ dans $n_{\mathrm{calcul}}=(16 M)/1023$ pour l’affichage LCD ?

Relier le capteur de comptage à RA4 sert à : (a) PWM (b) compteur d’impulsions TMR0 (c) DAC.

Sur une carte à PIC 16F876A (sujet type fabrication de fûts), un capteur $S2$ détecte chaque fût fabriqué. On relie $S2$ à l’entrée RA4 pour compter les impulsions via le timer TMR0 programmé en mode compteur (mikroPascal Pro).

1. Pourquoi relier le capteur à RA4 plutôt qu’à une entrée logique quelconque pollée en boucle ?
2. Que configure l’instruction OPTION_REG:=\$E8 d’après le corrigé type ?
3. Écrire l’instruction qui remet TMR0 à zéro avant la boucle de comptage.

Un programme mikroPascal affiche des grandeurs sur un LCD 2 lignes branché sur un port du PIC (sujet type 2019). On dispose des routines bibliothèque lcd_init, lcd_cmd, lcd_out.

1. Citer deux instructions d’initialisation de l’afficheur LCD vues au bac.
2. Compléter : lcd_out(1,5, txt1); affiche txt1 sur quelle ligne et quelle colonne ?
3. Pourquoi déclarer les bits LCD_RS, LCD_EN, LCD_D4… LCD_D7 avant le begin principal ?

1. Écrire la séquence d’instructions : configuration de RA3 en analogique, ADC_INIT, puis lecture de la voie 3.
2. Si $M=767$, calculer $n_{\mathrm{calcul}}$ (valeur réelle).
3. Pourquoi le dénominateur est-il $1023$ et non $1000$ ?

Après M:= adc_read(3); et n_calcul:= (16 * M) / 1023;, le programme convertit la vitesse en octet pour l’affichage LCD : n:= byte(n_calcul); puis bytetostr / lcd_out.

1. Pourquoi convertir n_calcul (type réel) en byte avant l’affichage ?
2. Écrire l’instruction lcd_out pour afficher le texte Vitesse de rotation en ligne 1, colonne 1.
3. Si $M=0$, que vaut $n_{\mathrm{calcul}}$ ? Interpréter physiquement (dynamo à l’arrêt).

Un corrigé de bac Technique demande de compléter un programme en mikroPascal PRO pour un PIC16F876A : déclaration des variables, configuration des TRIS, initialisation LCD, puis boucle while true do.

1. Quelle est la première ligne typique (entête) d’un programme mikroPascal ?
2. Que signifie configurer un bit de TRISB à $0$ ? à $1$ ?
3. Pourquoi le corrigé rappelle-t-il de faire correspondre chaque begin à un end ?

On compte un lot de fûts avec TMR0. Le cahier des charges indique qu’on traite la production tant que le compteur reste strictement inférieur à $100$ : dans le programme, le test s’écrit if tmr0 < 100 then ….

1. Que représente la variable tmr0 dans ce programme de comptage ?
2. Si tmr0 vaut $37$, le test tmr0 < 100 est-il vrai ? Que fait-on typiquement dans le then ?
3. Pourquoi initialiser tmr0:=0 avant la boucle while true do ?

Avant d’appeler ADC_INIT() et adc_read(3), le corrigé configure le registre ADCON1 pour que la broche RA3/AN3 soit une entrée analogique (dynamo tachymétrique $0$–$5\,\mathrm{V}$).

1. Pourquoi faut-il configurer RA3 en analogique avant la lecture ADC ?
2. Que fait ADC_INIT() dans la séquence type du bac ?
3. Si l’on lit par erreur la voie $0$ au lieu de la voie $3$, que risque-t-on physiquement pour la mesure de vitesse ?

Un PIC 16F876A surveille un bouton d'arrêt d'urgence sur RB0/INT et quatre capteurs sur RB4 à RB7. Le programme est écrit en mikroPascal. Registre INTCON, du bit 7 au bit 0 : GIE, PEIE, T0IE, INTE, RBIE, T0IF, INTF, RBIF.

1. Donner, en binaire puis en hexadécimal, la valeur d'INTCON pour n'autoriser que l'interruption sur RB0.
2. Même question pour n'autoriser que l'interruption sur un changement de RB4 à RB7, puis pour autoriser les deux.
3. Quelle valeur de TRIS convient au port B si RB0 et RB4 à RB7 sont des entrées et RB1 à RB3 des sorties ?
4. Dans la procédure d'interruption des capteurs RB4 à RB7, pourquoi lit-on PORTB avant d'écrire à nouveau INTCON ?

Un PIC 16F876A règle la vitesse d'un petit moteur à courant continu alimenté en $12\,\mathrm{V}$ par un transistor commandé par la sortie CCP1. La consigne vient d'un potentiomètre branché sur RA0/AN0 ; le module CAN est initialisé par ADC_Init() ($0$ à $5\,\mathrm{V}$). Le programme mikroPascal exécute :

N := ADC_Read(0); K := byte(255*N/1023); PWM1_Set_Duty(K); après PWM1_Init(1000); PWM1_Start();

1. Le potentiomètre délivre $1{,}8\,\mathrm{V}$. Calculer la valeur entière $N$ lue par ADC_Read.
2. Calculer $K$, puis le rapport cyclique $\alpha=K/255$.
3. Calculer la tension moyenne aux bornes du moteur et la durée de l'état haut sur une période.
4. Pourquoi $N$ doit-il être déclaré word et $K$ peut-il être un byte ?

Le chariot porte-outil d'une scie à panneaux est déplacé par un moteur à courant continu Mt alimenté en $24\text{ V}$ par un pont en H. Bras gauche : T1 en haut, T3 en bas ; bras droit : T2 en haut, T4 en bas ; le moteur est branché entre les milieux des deux bras. Un PIC 16F876A commande le pont : la sortie PWM1 (RC2/CCP1) attaque la diagonale T1–T4 (avance), la sortie PWM2 (RC1/CCP2) la diagonale T2–T3 (recul). Entrées sur le port A : DCY (RA0, départ cycle), S1 (RA1, approche de la pièce), S2 (RA2, fin de coupe), S0 (RA3, chariot en position arrière).

Cycle : si DCY = 1 et S0 = 1, avance rapide ($\alpha=1$) jusqu'à S1, puis avance lente ($\alpha=0{,}4$) jusqu'à S2, puis recul ($\alpha=0{,}75$) jusqu'à S0, puis arrêt. Les deux modules travaillent à $2\text{ kHz}$. Les broches non utilisées d'un port sont configurées en entrées. PWMx_Set_Duty(K) reçoit un entier $K$ de $0$ à $255$ ($\alpha=K/255$) : on prend la partie entière de $255\alpha$.

program chariot;
var DCY : sbit at RA0_bit;
    S1  : sbit at RA1_bit;
    S2  : sbit at RA2_bit;
    S0  : sbit at RA3_bit;
    X   : byte;           // 0 repos, 1 et 2 avance, 3 recul
begin
  TRISA := $FF;  TRISC := $……;   // RC1 et RC2 en sortie
  ADCON1 := $06;                 // port A numérique
  PORTC := $00;
  PWM1_Init(……);  PWM2_Init(……); // f = 2 kHz
  X := 0;
  while true do
  begin
    if (X = 0) and (DCY = 1) and (S0 = 1) then
      begin PWM1_Start(); PWM1_Set_Duty(……); X := 1; end;
    if (X = 1) and (S1 = 1) then
      begin PWM1_Set_Duty(……); X := 2; end;
    if (X = 2) and (S2 = 1) then
      begin ……………; ……………; PWM2_Set_Duty(……); X := 3; end;
    if (X = 3) and (S0 = 1) then
      begin ……………; X := 0; end;
  end;
end.

2. Donner $K$ pour chaque phase, puis la tension moyenne $U_{moy}$ aux bornes du moteur. On admet que la vitesse est proportionnelle à $U_{moy}$ et vaut $1500\text{ tr/min}$ sous $24\text{ V}$ : calculer la vitesse de chaque phase.

3. Calculer la période du signal PWM et la durée de l'état haut pendant l'avance lente.

4. Pourquoi le recul utilise-t-il PWM2, et non PWM1 avec un autre rapport cyclique ?

5. Au passage au recul, que se passerait-il si l'on démarrait PWM2 sans arrêter PWM1 ?

L'extracteur d'air d'une cabine de peinture est entraîné par un moteur à courant continu alimenté en $24\text{ V}$ à travers un transistor commandé par la sortie PWM1 (RC2/CCP1) d'un PIC 16F876A. Le réglage de base vient d'un potentiomètre ($0$ à $5\text{ V}$) relié à RA0/AN0 ; l'opérateur l'affine avec deux boutons-poussoirs, PLUS sur RB0 et MOINS sur RB1 (niveau 1 à l'appui). Chaque appui ajoute ou retranche $0{,}1$ à une correction $K$, et $\alpha=\dfrac{N}{1023}+K$. Le fabricant du variateur impose $0{,}1\le\alpha\le0{,}9$. Fréquence du signal PWM : $4\text{ kHz}$.

On admet que le convertisseur rend la partie entière de $1023\,V_{AN0}/5$, que PWM1_Set_Duty ne garde que la partie entière de $255\alpha$, et qu'un appui bref n'est pris en compte qu'une fois.

program extracteur;
var N : word;  alpha, K : real;
begin
  ADCON1 := %10001110;   // AN0 analogique, justifié à droite
  TRISA := $FF;  TRISB := $FF;  TRISC := $……;
  PORTC := $00;
  ADC_Init();
  PWM1_Init(……);         // f = 4 kHz
  PWM1_Start();
  K := 0;  alpha := 0.5;
  while true do
  begin
    N := ADC_Read(……);
    if (RB0_bit = 1) then              // PLUS
      begin delay_ms(40);
      if (alpha < 0.9) then K := K + 0.1; end;
    if (RB1_bit = 1) then              // MOINS
      begin ……………;
      if (alpha > ……) then K := ……………; end;
    alpha := ……………;
    if (alpha > 0.9) then alpha := ……;
    if (alpha < 0.1) then alpha := ……;
    PWM1_Set_Duty(255 * alpha);
    delay_ms(5);
  end;
end.

2. Le potentiomètre délivre $2{,}2\text{ V}$ et $K=0$. Calculer $N$, $\alpha$, l'entier reçu par PWM1_Set_Duty et la tension moyenne $U_{moy}$ aux bornes du moteur.

3. Sans toucher au potentiomètre, l'opérateur appuie 6 fois sur PLUS. Donner $K$ et $\alpha$ après chaque appui. Calculer $U_{moy}$ après le 3e appui, puis quand $\alpha$ est à sa borne haute.

4. Le potentiomètre est ramené à $0{,}3\text{ V}$ avec $K=0$. Que valent $N$, $\alpha$ et l'entier envoyé au module PWM ? Que produit un appui sur MOINS ?

5. Une autre version du programme teste if (alpha <= 0.9) avant d'ajouter $0{,}1$. Potentiomètre à $2{,}2\text{ V}$, $K=0$ : l'opérateur appuie 8 fois sur PLUS, puis plusieurs fois sur MOINS. Combien d'appuis sur MOINS faut-il pour que la vitesse baisse ? Expliquer.