Découvrir la carte Arduino Uno
Objectifs
- Identifier les principaux composants de la carte Arduino Uno et leur rôle.
- Comprendre le principe de programmation et de téléversement d'un code.
- Découvrir des exemples concrets d'utilisation des entrées/sorties numériques et analogiques.
Introduction
Imaginez pouvoir créer un robot qui évite les obstacles, une station météo personnelle ou un système d'arrosage automatique pour vos plantes. Tout cela est possible grâce à une petite carte électronique pas plus grande que votre main : l'Arduino Uno. Aujourd'hui, nous allons découvrir ce cerveau électronique et comprendre comment il peut obéir à vos instructions.
Comment une carte Arduino Uno, un simple circuit imprimé, peut-elle interagir avec le monde physique et exécuter des programmes ?
L'Arduino Uno : un microcontrôleur à notre service
L'Arduino Uno est une carte électronique basée sur un microcontrôleur ATmega328P. Un microcontrôleur est comme un mini-ordinateur spécialisé : il possède un processeur, de la mémoire et des entrées/sorties, le tout sur une seule puce. La carte Arduino Uno sert d'interface entre ce microcontrôleur et nous, les programmeurs. Elle intègre tout le nécessaire pour l'alimenter (via un port USB ou une prise jack), pour communiquer avec un ordinateur (port USB) et pour connecter facilement des composants externes (broches). Son grand avantage est d'être 'open-source' : ses plans sont publics, ce qui a permis à une immense communauté de partager des projets et des bibliothèques de code. Par exemple, si vous voulez allumer une LED, vous n'avez pas besoin de tout recoder à partir de zéro ; vous utilisez des fonctions simples comme `digitalWrite()`. La carte est aussi robuste : si vous faites une erreur de câblage, elle ne grille généralement pas, ce qui en fait un outil idéal pour l'apprentissage.
Points clés
- Carte basée sur un microcontrôleur ATmega328P.
- Open-source et soutenue par une grande communauté.
- Robuste et conçue pour l'éducation et le prototypage.
- Alimentée par USB ou source externe (7-12V).
Anatomie de la carte : les broches et leurs fonctions
Pour dialoguer avec le monde extérieur, l'Arduino Uno dispose de broches (les picots métalliques sur les côtés). Il est crucial de savoir à quoi elles servent. On distingue plusieurs groupes. Les broches numériques (de 0 à 13) peuvent être configurées en entrée (pour lire l'état d'un bouton poussoir : appuyé ou non) ou en sortie (pour commander une LED : allumée ou éteinte). Certaines de ces broches numériques ont des fonctions spéciales : les broches ~3, ~5, ~6, ~9, ~10, ~11 permettent le PWM (Modulation de Largeur d'Impulsion). Cela permet de simuler une sortie analogique, par exemple pour faire varier la luminosité d'une LED ou la vitesse d'un petit moteur. D'un autre côté, les broches analogiques (A0 à A5) sont exclusivement des entrées. Elles peuvent lire une tension variable (comme celle délivrée par un potentiomètre, qui est une résistance réglable) et la convertir en une valeur numérique comprise entre 0 et 1023. Enfin, il y a les broches d'alimentation (5V, 3.3V, GND) pour fournir du courant aux composants externes, et les broches de communication (TX/RX) pour échanger des données avec d'autres appareils.
Points clés
- Broches numériques (0-13) : entrée ou sortie pour signaux tout ou rien.
- Broches PWM (~) : simulent une sortie analogique pour varier l'intensité.
- Broches analogiques (A0-A5) : entrées pour mesurer une tension variable.
- Broches d'alimentation (5V, 3.3V, GND) et de communication (TX/RX).
Applications pratiques
La magie opère quand on connecte des capteurs (entrées) et des actionneurs (sorties) à ces broches. Prenons l'exemple d'un feu tricolore simplifié. On connecte trois LED (rouge, orange, verte) aux broches numériques 10, 9 et 8, en série avec une résistance pour les protéger. Le programme, écrit dans l'EDI Arduino, va successivement allumer la LED verte (`digitalWrite(8, HIGH)`), attendre 5 secondes (`delay(5000)`), l'éteindre, allumer l'orange, etc. Un autre projet classique est le thermomètre. On connecte un capteur de température TMP36 à une entrée analogique A0. Le programme lit la valeur sur A0 (`analogRead(A0)`), effectue un calcul pour la convertir en degrés Celsius, et affiche le résultat sur le Moniteur Série de l'ordinateur. Ces exemples montrent le cycle fondamental : câbler le circuit, écrire le code, le téléverser via USB, et observer l'Arduino exécuter le programme de manière autonome.
Points clés
- Cycle projet : câblage -> programmation -> téléversement -> exécution autonome.
- Exemple sortie : commander des LED (feu tricolore) avec `digitalWrite()` et `delay()`.
- Exemple entrée : lire une valeur analogique (capteur) avec `analogRead()` et l'afficher.
À retenir
L'Arduino Uno est une carte de prototypage open-source basée sur un microcontrôleur. Elle communique avec le monde physique via ses broches numériques (pour des signaux ON/OFF) et analogiques (pour mesurer des valeurs variables). En écrivant un programme dans l'EDI Arduino et en le téléversant, on peut lui faire exécuter des tâches automatiques, de la simple commande de LED à la lecture de capteurs complexes.
- L'Arduino Uno est un outil open-source pour contrôler des composants électroniques via un programme.
- Les broches numériques gèrent des états ON/OFF, les broches analogiques lisent des valeurs variables.
- Le cycle de travail est : câbler, programmer dans l'EDI, téléverser, observer.
